Max-Planck-Institute wybiera Publish-Subscribe Middleware do kontroli plazmy

Max-Planck-Institute for Plasma Physics (IPP) ogłosił że wybrał NDDS middleware firmy Real-Time Innovations do obsługi komunikacji między kontrolerami w systemie czasu rzeczywistego nowej generacji stosowanym do kontroli urządzenia fuzji nuklearnej Tokamak – ASDEX Upgrade. Pionierski rozproszony system kontroli Tokamak zyskuje w ten sposób solidne wzmocnienie, aby sprostać rosnącym wymaganiom oraz by dostosować się do krytycznych reguł działania.

„Nowy projekt systemu kontroli wymaga szybkiej i wydajnej komunikacji pomiędzy kontrolerami czasu rzeczywistego oraz systemem zarządzania eksperymentem.” – stwierdził Dr. Gerhard Raupp, szef grupy kontroli w IPP. „NDDS zapewnił osiągi jakich potrzebowaliśmy, uprościł programowanie sieciowe oraz umożliwił nam swobodne łączenie platform czasu rzeczywistego z innymi.”

Nowy projekt wyposażono w standardowe kontrolery działające pod systemem czasu rzeczywistego VxWorks. Połączone są one poprzez rozproszoną pamięć dzieloną ze sobą oraz poprzez Ethernet z postawionymi na Solarisie stacjami zarządzającymi do kontroli megneto-hydrodynamicznych procesów w Tokamak.

Middleware był kluczowym komponentem nowego projektu. Komunikacja sieciowa pomiędzy kontrolerami i stacjami zarządzającymi jest złożona. Wymagana jest błyskawiczna komunikacja, aby podejmować krytyczne korekty kontroli plazmy oraz w czasie rzeczywistym dostosowywać się do awarii komponentów. IPP opracował pełny test middleware i przy jego pomocy ocenił kilka produktów. Wybrał NDDS ponieważ spełnił ich wymagania w działaniu, miał intuicyjny interfejs programistyczny oraz był osiągalny na wszystkie platformy stosowane w instytucie.

Działający w instytucie Tokamak, ASDEX Upgrade, działa od ponad 10 lat. Jest to urządzenie fuzji nuklearnej które używa jonizowanego gazu (plazmy) do generowanie energii. Do fuzja cząstek wymagane są: niezwykle wysoka temperatura oraz dobre odizolowanie plazmy. Utrata kontroli podczas operacji może doprowadzić do zdestabilizowania plazmy, w ciągu milisekund uwalniającej megadżule energii mogącej zniszczyć Tokamak. Komunikacja sieciowa pomiędzy kontrolerami czasu rzeczywistego umożliwia kontrolę eksperymentu oraz utrzymanie „magnetycznej klatki” utrzymującej plazmę w izolacji. Komunikacja jest bardzo złożona – polega m.in. na wysyłaniu wiadomości jeden-do-wielu w krótkim czasie. Jednocześnie wymagana jest wysoka niezawodność pomiędzy licznymi węzłami do sygnalizowania zmiany stanu i alarmów.

NDDS jest sieciowym middleware typu publish-subscribe zaprojektowanym specjalnie do rozproszonych aplikacji czasu rzeczywistego. Do przesyłania danych używa on standardowego interfejsu UDP systemu operacyjnego. Model programowania aplikacji publish-subscribe eliminuje programowanie sieciowe i jest łatwy do nauczenia. W załączeniu do NDDS Real-Time Innovations dostarcza narzędzia do tworzenia rozproszonych systemów. WaveScope dostarcza w czasie rzeczywistym widok działania NDDS, co umożliwia optymalizację działania aplikacji. WaveSurf dostarcza globalny widok elementów sieci, dzięki czemu problemy mogą być lokalizowane oraz naprawianie w czasie działania systemu.