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linux的实时性

article 2025/9/6 5:07:01

Linux 的实时性取决于其内核配置和使用场景。标准 Linux 内核（非实时内核）在设计上更注重吞吐量和公平调度，而非严格的实时性。但通过以下方式可以显著提升其实时性能：

优点：
- 适用于大多数通用场景（如服务器、桌面）。
- 默认的 CFS（完全公平调度器）能高效处理多任务。
局限性：
- 优先级反转：低优先级任务可能阻塞高优先级任务。
- 调度延迟：默认内核存在不可预测的延迟（通常毫秒级），不适合硬实时（Hard Real-Time）需求。

原理：通过补丁将标准内核转换为可抢占式内核，减少任务被中断的延迟。
特点：
- 延迟可降至 几十微秒。
- 适用于工业控制、音视频处理等软实时（Soft Real-Time）场景。
如何启用：
bash # 下载 RT-Preempt 补丁并编译内核 sudo apt-get install linux-image-rt-amd64 # Debian/Ubuntu

原理：通过双内核架构，在 Linux 内核旁运行一个独立的实时微内核（如 Xenomai 的 Cobalt 核心）。
特点：
- 延迟可低至 几微秒。
- 适用于机器人控制、CNC 机床等硬实时（Hard Real-Time）场景。
示例代码（Xenomai 实时任务）：
c #include <stdio.h> #include <native/task.h> void realtime_task(void *arg) { rt_printf("Running in real-time context!\n"); } int main() { RT_TASK task; rt_task_create(&task, "realtime", 0, 99, T_JOINABLE); rt_task_start(&task, &realtime_task, NULL); rt_task_join(&task); return 0; }

方法：通过 isolcpus 内核参数和 cgroups 隔离 CPU 核心，专供实时任务使用。
bash # 在 GRUB 配置中添加隔离核心（例如隔离 CPU 0） GRUB_CMDLINE_LINUX="isolcpus=0"

cyclictest（测量调度延迟）：
```
sudo apt-get install rt-tests
cyclictest -t1 -p80 -n -i 1000 -l 10000
```
- 输出结果中的 Max Latency 表示最大延迟（单位微秒）。

stress（压力测试）：

stress --cpu 4 --io 2 --vm 1 --vm-bytes 128M