编译RT-tests进行Linux实时性测试

本文介绍如何使用RT-tests工具对工业级机器人应用进行实时性测试。包括针对ARM和i686平台的交叉编译过程及遇到的问题解决方法,并提供cyclictest程序的运行实例及其结果解析。
前言:
    在工业级的应用上,对于实时性的要求十分严格,就如我当前公司中,开发的是工业级机器人,
未收到同步帧,则认为通信出现异常,于是将机器人停止。
   所以实时线程的执行时间变得尤其严格,在打完实时补丁后,怎么对实时性进行测试也成
为重要的一环,本文就采用开源的RT-tests来对系统的实时性进行测试。
关键字:

RT-testsRT-Linux

交叉编译cyclictest(ARM平台)
a) 下载rt_tests源码
    git clone git://git.kernel.org/pub/scm/utils/rt-tests/rt-tests.git
    切换分支:
    git checkout origin/stable/v1.0
b) 交叉编译
    修改Makefile中的编译器
        CC = arm-none-linux-gnueabi-gcc
        AR = arm-none-linux-gnueabi-ar
    执行make指令

    报错:
        src/cyclictest/rt_numa.h:29:18: fatal error: numa.h: 没有那个文件或目录
    解决:
        1)安装apt-file 来找到依赖库
            apt-get install apt-file
            apt-file update #更新源
        2)寻找 numa.h
            apt-file install numa.h
        3) 安装相应的库
            apt-get install libnuma-dev 
交叉编译cyclictest (i686平台)
a) 下载rt_tests源码
    git clone git://git.kernel.org/pub/scm/utils/rt-tests/rt-tests.git
    切换分支:
    git checkout origin/stable/v1.0
b) 交叉编译
    修改Makefile中的编译器
        CC = gcc
        AR = ar
        CFLAGE 加上 -m32
    执行make指令
c) 报错找到不-lnuma lib
    1,下载libnuma_dev ia86板的deb包
    2,解压出来,找到libnuma.a,复制到/rt-test/numa_ia86目录下
    3,修改Makefile LDFLAGS += -L../numa_ia86/
    4,编译并通过
运行cyclictest程序进行实时性测试:
sudo cyclictest -t 5 -p 80 -n 
注释: 运行五个线程,线程优先级为80,无限循环
cyclictest运行结果详解
T: 0 序号为0的线程
P: 0 线程优先级为0
C: 9397 计数器。线程的时间间隔每达到一次,计数器加1
I: 1000 时间间隔为1000微秒(us)
Min: 最小延时(us)
Act: 最近一次的延时(us)
Avg:平均延时(us)
Max: 最大延时(us)
<think>好的,我现在需要回答用户关于在RT-Preempt中创建实时任务的问题。首先,用户提到RT-Preempt,这可能涉及到Linux实时补丁,即PREEMPT_RT。根据引用[3],PREEMPT_RT已经被并入内核主线,所以可能需要先配置和编译支持实时性的内核。用户需要知道如何创建实时任务,可能涉及线程的创建、优先级设置和调度策略。 接下来,我需要查阅相关的引用。引用[2]提到了不同RTOS的任务创建API,比如Zephyr和FreeRTOS,但用户的问题是关于LinuxRT-Preempt,所以可能需要参考POSIX线程(pthread)的相关方法,因为Linux通常使用pthread库进行多线程编程。实时任务通常需要设置调度策略和优先级,比如SCHED_FIFO或SCHED_RR,并且可能需要调整内存模型和调度策略,如引用[2]中提到的抢占式调度和时间片轮询。 然后,我需要确保回答结构清晰,步骤明确。可能需要分步骤讲解如何配置内核、编写代码示例以及设置线程属性。同时,代码示例要正确使用pthread库,设置实时调度策略和优先级。还需要注意权限问题,比如需要root权限或者调整权限设置。 另外,引用[1]提到编译RT-tests进行实时性测试,可能用户后续需要测试实时任务的性能,所以可能在相关问题中提及性能分析或测试方法。 需要检查是否有遗漏的步骤,例如内核配置中的PREEMPT选项,编译安装过程是否需要额外步骤,以及代码中的关键函数如pthread_create、pthread_attr_setschedpolicy等是否正确使用。同时,提醒用户注意实时任务的设计原则,避免阻塞和优先级反转问题。 最后,生成的相关问题需要与主题相关,比如实时任务调度策略、优先级设置或性能测试,参考用户之前的问题和回答,确保问题有连贯性。</think>### RT-Preempt 实时任务创建方法 在 RT-Preempt(Linux 实时补丁)中创建实时任务,需结合内核配置、线程属性设置和调度策略。以下是具体步骤: --- #### 1. **内核配置与编译** 需确保内核已启用 `CONFIG_PREEMPT_RT` 实时补丁: ```bash # 内核配置菜单中勾选 General setup → Preemption Model → Fully Preemptible Kernel (RT) ``` 编译并安装内核后,通过 `uname -a` 确认是否包含 `PREEMPT_RT` 标识[^3]。 --- #### 2. **实时任务代码实现** 使用 POSIX 线程(pthread)库,并设置调度策略为 `SCHED_FIFO` 或 `SCHED_RR`。 **示例代码**: ```c #include <pthread.h> #include <sched.h> #include <stdio.h> void* realtime_task(void* arg) { // 实时任务逻辑(需避免阻塞调用) while(1) { printf("RT Task running\n"); // 任务周期控制(如使用clock_nanosleep) } return NULL; } int main() { pthread_t rt_thread; struct sched_param param; pthread_attr_t attr; // 初始化线程属性 pthread_attr_init(&attr); // 设置调度策略为SCHED_FIFO(实时) pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_FIFO); param.sched_priority = 80; // 优先级(1-99,值越大优先级越高) pthread_attr_setschedparam(&attr, &param); // 必须显式设置继承策略为“明确指定” pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED); // 创建实时线程 if (pthread_create(&rt_thread, &attr, realtime_task, NULL)) { perror("Failed to create RT thread"); return 1; } pthread_join(rt_thread, NULL); return 0; } ``` --- #### 3. **运行权限配置** 实时任务需要 `CAP_SYS_NICE` 权限。可通过以下方式授权: - 以 root 用户运行程序 - 或通过 `setcap` 命令赋予权限: ```bash sudo setcap cap_sys_nice=eip <可执行文件路径> ``` --- #### 4. **关键配置说明** | 配置项 | 作用 | |-------------------|---------------------------------------------------------------------| | `SCHED_FIFO` | 实时调度策略,任务独占CPU直到主动让出或更高优先级任务抢占[^2] | | 优先级(1-99) | 数值越大优先级越高,需避免非实时任务占用高优先级(如普通进程默认优先级为0) | | 线程栈大小 | 实时任务需确保足够栈空间(可通过 `pthread_attr_setstacksize` 调整) | --- #### 5. **实时任务设计建议** - **避免阻塞操作**:如文件I/O、动态内存分配(可能引发页错误) - **使用实时信号量**:优先选择 `pthread_mutex` 的优先级继承属性(`PTHREAD_PRIO_INHERIT`) - **绑定CPU核心**:减少缓存抖动,可通过 `pthread_attr_setaffinity_np` 设置 ---
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