Autoware向けシステムモニタ

Autowareのシステムモニタ機能のさらなる向上。

概要

このパッケージは、システムのモニタリング用として次のノードを提供します。

• CPUモニタ
• HDDモニタ
• メモリモニタ
• ネットワークモニタ
• NTPモニタ
• プロセスモニタ
• GPUモニタ
• 電圧モニタ

サポート対象アーキテクチャ

• x86_64
• arm64v8/aarch64

動作確認済みプラットフォーム

• PCシステムインテルCore i7
• NVIDIA Jetson AGX Xavier
• Raspberry Pi4モデルB

使用方法

他のパッケージと同様に、colcon buildとlaunchを使用します。

colcon build
source install/setup.bash
ros2 launch system_monitor system_monitor.launch.xml

プラットフォームによってCPUおよびGPU監視方法は異なります。
CMakeは自動的にビルド環境に応じたビルド対象のソースを選択します。
このパッケージをインテルプラットフォームでビルドする場合、インテルプラットフォームで動作するCPUモニターとGPUモニターがビルドされます。

システムモニターによって公開されるROSトピック

各トピックは1分間隔で公開されます。

• CPUモニター
• HDDモニター
• Memモニター
• Netモニター
• NTPモニター
• Processモニター
• GPUモニター
• 電圧モニター

[使用状況] ✓：サポート、-：サポートなし

ノード	メッセージ	Intel	arm64(tegra)	arm64(raspi)	メモ
CPUモニター	CPU温度	✓	✓	✓
	CPU使用率	✓	✓	✓
	CPU負荷平均	✓	✓	✓
	CPUサーマルスロットリング	✓	-	✓
	CPU周波数	✓	✓	✓	周波数の通知のみで、通常エラーは生成されません。
HDDモニター	HDD温度	✓	✓	✓
	HDD通電時間	✓	✓	✓
	HDD総書き込みデータ量	✓	✓	✓
	HDD復旧エラー	✓	✓	✓
	HDD使用率	✓	✓	✓
	HDDリードデータレート	✓	✓	✓
	HDDライトデータレート	✓	✓	✓
	HDDリードIOPS	✓	✓	✓
	HDDライトIOPS	✓	✓	✓
	HDD接続	✓	✓	✓
メモリモニター	メモリ使用率	✓	✓	✓
ネットワークモニタ	ネットワーク接続	✓	✓	✓
	ネットワーク使用率	✓	✓	✓	使用率の通知のみで、通常エラーは生成されません。
	ネットワークCRCエラー	✓	✓	✓	周期内のCRCエラー数が閾値に達すると警告が発生します。発生するCRCエラー数は、ipコマンドで確認できる値と同じです。
	IPパケット再構成失敗	✓	✓	✓
NTPモニター	NTPオフセット	✓	✓	✓
プロセスモニター	タスクの概要	✓	✓	✓
	高負荷プロセス[0-9]	✓	✓	✓
	高メモリプロセス[0-9]	✓	✓	✓
GPUモニター	GPU温度	✓	✓	-
	GPU使用率	✓	✓	-
	GPUメモリ使用率	✓	-	-
	GPUサーマルスロットリング	✓	-	-
	GPU周波数	✓	✓	-	インテルプラットフォームでは、現在のGPUクロックがGPUでサポートされているかどうかを監視します。
電圧モニター	CMOSバッテリーステータス	✓	-	-	RTCとBIOSのバッテリーの健全性

ROSパラメータ

ROSパラメータを参照してください。

注意

Intelプラットフォーム用CPUモニター

サーマルスロットリングイベントはMSR(モデル固有レジスタ)の内容を読み取ることで監視でき、デフォルトではrootのみがMSRにアクセスできます。そのため、このパッケージでは、セキュリティリスクを可能な限り最小限に抑えるために、次のアプローチを提供しています。

• MSRにアクセスしてサーマルスロットリングステータスをCPUモニターにソケットプログラミングを使用して送信する「msr_reader」という小さなプログラムを提供する。
• rootではなく、特定のユーザーとして「msr_reader」を実行する。
• CPUモニターは、サーマルスロットリングステータスがソケット通信で送信されるため、非特権ユーザーとしてステータスを知ることができます。

開始前の手順

1. 「msr_reader」を実行するユーザーを作成します。

   sudo adduser <username>
   

2. 対象システムに msr カーネルモジュールをロードする。
   /dev/cpu/CPUNUM/msr パスが出現する。

   sudo modprobe msr
   

3. アクセス制御リスト（ACL）を使用して、読み取り専用アクセス権でMSRにユーザーアクセスを許可します。

   sudo setfacl -m u:<username>:r /dev/cpu/*/msr
   

4. 'msr_reader'にcapabilityを割り当てます。msrカーネルモジュールにはrawioのcapabilityが必要です。

   sudo setcap cap_sys_rawio=ep install/system_monitor/lib/system_monitor/msr_reader
   

5. 作成したユーザとして「msr_reader」を実行し、汎用ユーザとしてsystem_monitorを実行します。

   su <username>
   install/system_monitor/lib/system_monitor/msr_reader
   

参照

msr_reader

HDDモニター

HDDの温度と寿命の監視には一般にS.M.A.R.T.情報が使用され、通常、diskデバイスノードへのアクセスはrootユーザーまたはdiskグループに制限されています。
CPUモニターと同様に、このパッケージはセキュリティリスクをできるだけ最小限に抑えるアプローチを提供します。

• 'hdd_reader'という小さなプログラムを提供し、S.M.A.R.T.情報にアクセスしてソケットプログラミングを使用してHDDモニターに一部のアイテムを送信します。
• 'hdd_reader'を特定のユーザーとして実行します。
• HDDモニターは、ソケット通信によって送信されるため、非特権ユーザーとして一部のS.M.A.R.T.情報を知ることができます。

開始前の手順

1. 'hdd_reader'を実行するユーザーを作成します。

   sudo adduser <username>
   

2. ディスクグループにユーザーを追加します。

   sudo usermod -a -G disk <username>
   

3. SCSIカーネルモジュールがATA PASS-THROUGH (12)コマンドを送信するには rawio 機能が必要で、NVMeカーネルモジュールは管理コマンドを送信するには admin 機能が必要なので、hdd_readerに機能を割り当てます。

   sudo setcap 'cap_sys_rawio=ep cap_sys_admin=ep' install/system_monitor/lib/system_monitor/hdd_reader
   

4. 作成したユーザーとして hdd_reader を実行し、一般的ユーザーとして system_monitor を実行します。

   su <username>
   install/system_monitor/lib/system_monitor/hdd_reader
   

関連情報

hdd_reader

インテルプラットフォームのGPUモニター

現在、インテルプラットフォームのGPUモニターは、NVML APIから情報にアクセスできるNVIDIA GPUのみをサポートしています。

また、CUDAライブラリのインストールが必要です。 CUDA 10.0のインストール手順については、NVIDIA CUDAインストールガイドfor Linuxを参照してください。

CMOSバッテリの電圧モニター

一部のプラットフォームには、RTCとCMOS用の内蔵バッテリがあります。このノードは、cat /proc/driver/rtcの実行結果からバッテリの状態を判断します。 また、lm-sensorsがインストールされていれば、結果を利用することが可能です。 ただし、sensorsの戻り値はチップセットによって異なるため、対応する電圧を抽出するための文字列を設定する必要があります。 また、警告とエラーの電圧を設定する必要があります。 たとえば、電圧が2.9V未満になると警告し、2.7V未満になるとエラーを出す場合。 チップセットnct6106でのsensorsの実行結果は次のとおりで、「in7:」はCMOSバッテリの電圧です。

$ sensors
pch_cannonlake-virtual-0
Adapter: Virtual device
temp1:        +42.0°C

nct6106-isa-0a10
Adapter: ISA adapter
in0:           728.00 mV (min =  +0.00 V, max =  +1.74 V)
in1:             1.01 V  (min =  +0.00 V, max =  +2.04 V)
in2:             3.34 V  (min =  +0.00 V, max =  +4.08 V)
in3:             3.34 V  (min =  +0.00 V, max =  +4.08 V)
in4:             1.07 V  (min =  +0.00 V, max =  +2.04 V)
in5:             1.05 V  (min =  +0.00 V, max =  +2.04 V)
in6:             1.67 V  (min =  +0.00 V, max =  +2.04 V)
in7:             3.06 V  (min =  +0.00 V, max =  +4.08 V)
in8:             2.10 V  (min =  +0.00 V, max =  +4.08 V)
fan1:          2789 RPM  (min =    0 RPM)
fan2:             0 RPM  (min =    0 RPM)

次の通り、voltage_monitor.param.yaml の設定値です。

/**:
  ros__parameters:
    cmos_battery_warn: 2.90
    cmos_battery_error: 2.70
    cmos_battery_label: "in7:"

以下の2.7Vと2.90Vの値は仮説です。マザーボードとチップセットによって値は異なる場合があります。ただし、リチウム電池の電圧が2.7Vを下回った場合は、交換することをお勧めします。 上記の例では、トピック/診断に出力されるメッセージは次のとおりです。 電圧<2.9Vの場合：

  name: /autoware/system/resource_monitoring/voltage/cmos_battery
  message: Warning
  hardware_id: ''
  values:
  - key: 'voltage_monitor: CMOS Battery Status'
    value: Low Battery

電圧 < 2.7V の場合:

  name: /autoware/system/resource_monitoring/voltage/cmos_battery
  message: Warning
  hardware_id: ''
  values:
  - key: 'voltage_monitor: CMOS Battery Status'
    value: Battery Died

そうでない場合は、

  name: /autoware/system/resource_monitoring/voltage/cmos_battery
  message: OK
  hardware_id: ''
  values:
  - key: 'voltage_monitor: CMOS Battery Status'
    value: OK

CMOS バッテリー電圧が voltage_error または voltage_warn より低下した場合、警告となります。 バッテリーが切れた場合、電源がオフになると RTC の動作が停止します。ただし、車両が走行できるため、これはエラーではありません。エラーが発生すると車両は停止しますが、すぐに停止する必要はありません。 「Low Battery」または「Battery Died」の値で判断できます。

UML 図

クラス図 を参照してください。 シーケンス図 を参照してください。