49、将主线Linux转换为实时操作系统（RTOS）的指南

将主线Linux转换为实时操作系统（RTOS）的指南

1. cgroups简介与实时操作系统需求

容器技术如今十分热门，像Docker、LXC、Kubernetes等常见容器技术，本质上是Linux内核中命名空间和cgroups这两种内置技术的结合。通过实验，Jobs j1和j2的输出证明了cgroups v2 CPU控制器的有效性。

而主线Linux（从https://kernel.org下载的内核）属于通用操作系统（GPOS），并非实时操作系统（RTOS）。在RTOS中，软件不仅要得出正确结果，还必须保证每次都能在规定期限内完成任务。主线Linux可算作软实时操作系统，即大部分情况下能满足期限要求，但在军事、运输、机器人、电信等真正需要硬实时特性的领域，就必须使用RTOS。

2. 实时操作系统的关键特性——确定性

实时系统的一个关键特性是确定性。这意味着系统响应时间不一定要求极快，可能在几十毫秒的范围内，但系统必须可靠，始终以一致的方式运行，并保证能按时完成任务。例如，系统对调度请求的响应时间应保持一致，这种与所需时间的偏差被称为抖动，RTOS的目标是将抖动控制到极小甚至可以忽略不计。而在GPOS中，抖动往往变化很大。为了实现确定性响应，算法应尽可能设计为O(1)时间复杂度。

3. 将Linux内核转换为RTOS的补丁项目

从2.6.18内核开始，就有将Linux内核转换为RTOS的离线补丁。该项目最初名为PREEMPT_RT，2015年10月起，Linux基金会接管并将其更名为实时Linux（RTL）协作项目。很多人会问为什么这些补丁没有直接合并到主线内核中，原因主要有两点：一是RTL的很多工作已经合并到主线内核中，包括调