58、实时Linux编程：内核锁、定时器与延迟测量

实时Linux编程：内核锁、定时器与延迟测量

1. 可抢占内核锁

在实时Linux内核中，可抢占内核锁是一项重要的改进。PREEMPT_RT 对内核锁进行了重大修改，使大多数内核锁变为可抢占的，不过这部分代码尚未纳入主线内核。

1.1 自旋锁问题

自旋锁是内核中常用的锁机制，它是一种忙等待互斥锁，在竞争情况下无需上下文切换，只要锁的持有时间较短，效率就非常高。理想情况下，自旋锁的锁定时间应小于两次重新调度所需的时间。

然而，持有自旋锁的线程不能被抢占，因为抢占可能导致新线程进入相同代码，在尝试锁定同一自旋锁时发生死锁。因此，在主线 Linux 中，锁定自旋锁会禁用内核抢占，创建一个原子上下文，这可能导致低优先级线程持有自旋锁时阻止高优先级线程调度，即优先级反转问题。

1.2 PREEMPT_RT 的解决方案

PREEMPT_RT 采用的解决方案是将几乎所有自旋锁替换为 RT - mutexes。互斥锁虽然比自旋锁慢，但它是完全可抢占的，并且实现了优先级继承，因此不会出现优先级反转问题。

2. 获取 PREEMPT_RT 补丁

RT 开发者不会为每个内核版本创建补丁集，平均每两个内核版本创建一次补丁。目前支持的最新内核版本如下：
- 5.10 - rt
- 5.9 - rt
- 5.6 - rt
- 5.4 - rt
- 5.2 - rt
- 5.0 - rt
- 4.19 - rt
- 4.18 - rt
- 4.16 - rt
- 4.14 - rt
- 4.