PREEMPT_RT安装及测试

本文档详细介绍了在Ubuntu上安装PREEMPT_RT内核的步骤,包括下载RT补丁、打补丁、修改配置、编译内核以及使用cyclictest和stresstest进行性能测试的过程。在测试阶段,通过stress工具施加CPU压力,并使用cyclictest评估系统延迟,观察实时性能表现。

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RT补丁、kernel编译

第一步,下载:

$ wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.4.164.tar.xz
$ wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/4.4/patch-4.4.164-rt176.patch.xz


参考

https://wiki.linuxfoundation.org/realtime/documentation/howto/applications/preemptrt_setup

https://www.xuebuyuan.com/3233840.html

 

第二步,打补丁:

$ xz -cd linux-4.4.164.tar.xz | tar xvf -
$ cd linux-4.4.164
$ xzcat ../patch-4.4.164-rt176.patch.xz | patch -p1

 

第三步,修改配置:

make menuconfig 

### PREEMPT_RT 实时补丁介绍及原理 #### 什么是 PREEMPT_RTPREEMPT_RT 是一种用于增强 Linux 内核实时性能的补丁集合。它通过对内核进行修改,使得大部分内核代码变得可抢占,从而显著提高系统的实时响应能力[^1]。 #### 主要功能与目标 PREEMPT_RT 的核心目标是将 Linux 转变为一个支持硬实时特性的操作系统。为此,它引入了两种主要的抢占模型: - **Preemptible Kernel (Basic RT)**:此模式下的内核具有较低的延迟特性,适用于测试和调试场景。线程化的中断处理程序在此模式下成为强制选项[^2]。 - **Fully Preemptible Kernel (Real-Time)**:这是实现硬实时行为的核心模式,在这种模式下几乎所有的内核代码都可以被抢占。为了减少不可抢占的部分,PREEMPT_RT 使用了一些替代机制,例如睡眠自旋锁(sleeping spinlocks)和 `rt_mutex`,并通过替换大范围的不可抢占区域来进一步优化实时表现。 #### 中断线程化及其作用 PREEMPT_RT 提供了一种称为“中断线程化”的技术,即将传统的硬件中断转换为用户空间中的线程运行形式。这种方法允许中断处理程序像普通进程一样调度,并可以为其分配特定的优先级。这不仅提高了系统的灵活性,也改善了实时应用程序的时间敏感需求[^3]。 #### 测试工具与效果评估 对于非实时内核而言,即使在高负载情况下也可能不会明显表现出延迟问题;然而当切换到带有 PREEMPT_RT 补丁的实时内核后,利用诸如 `cyclictest` 这样的专用工具即可清晰观察到更低的任务执行周期抖动现象以及更稳定的系统反应速度[^4]。 ```bash sudo cyclictest -t -p99 -i500 -n ``` 上述命令展示了如何使用 `cyclictest` 来测量不同条件下时间间隔的变化情况,其中 `-p99` 参数指定了最高优先级级别以模拟最严格的实时环境要求。 --- ###
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