怎么让linux变为实时操作系统

本篇内容主要讲解“怎么让linux变为实时操作系统”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“怎么让linux变为实时操作系统”吧!

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1.什么是实时性操作系统？

实时性是指调度的时候，任务响应时间。windows一般是15ms，最大的问题是不能保证。比如平均值是1ms，但是随着系统负载的变化，有时甚至达到100ms，在这工业上是无法使用的。工业上一些应用要求必须有更高的时间精度，比如，一个电力监测系统必须在10ms内运行一次任务对电力运行状况进行监测，一旦时间不准，调度不到该程序运行，则无法保证对电力故障的及时响应。

2.怎么实现实时性系统？

3.PREEMPT_RT

PREEMPT_RT是Linux内核的一个实时补丁。得到Linus的高度评价：

Controlling a laser with Linux is crazy, but everyone in this room is crazy in his own way. So if you want to use Linux to control an industrial welding laser, I have no problem with your using PREEMPT_RT." -- Linus Torvalds

4.使用方法

4.1 下载linux内核源码

这两个国内的可以看一下，速度比较快。

4.2下载RT patch

patch在https://rt.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page 下载，与linux内核的版本号一定要一样。

4.3 使用方法

1.解压内核源码

2.打patch

3.编译linux内核并安装

    tar xzvf  linux-4.4.138.tar.gz
    cd linux-4.4.138
    patch -p1 < ../patch-4.4.138-rt65.patch

make menuconfig需要安装这个libncurses-dev模块

编译内核需要libssl-dev模块

    sudo apt-get install libncurses-dev
    sudo apt-get install libssl-dev

 配置linux内核

make menuconfig

选择Processor type and feature   —>   Fully Preemptible Kernel (RT)这个选项，具体路径如下图。保存。

编译内核，再安装，更新grub.

编译时加上 INSTALL_MOD_STRIP=1 可以生成没有调试信息的模块，大大减小内核的大小。

make -j2

#sudo make modules_install -j2
#这一条命令生成的内核含有调试信息非常大，因此要使用INSTALL_MOD_STRIP选项

sudo make INSTALL_MOD_STRIP=1 modules_install  
sudo make install -j2

sudo update-grub2

重启后会多一个  linux-4.4.138-rt  的启动选项。

5.测试

sudo apt-get install rt-tests

安装这个工具，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)

测试结果示例：

1.实体机测试结果

    # /dev/cpu_dma_latency set to 0us
    policy: fifo: loadavg: 0.13 0.06 0.02 1/244 19255
     
    T: 0 (18989) P:80 I:1000 C: 155947 Min:      1 Act:    1 Avg:    1 Max:      17
    T: 1 (18990) P:80 I:1500 C: 103964 Min:      1 Act:    1 Avg:    1 Max:      15
    T: 2 (18991) P:80 I:2000 C:  77973 Min:      1 Act:    1 Avg:    1 Max:       7
    T: 3 (18992) P:80 I:2500 C:  62378 Min:      1 Act:    1 Avg:    1 Max:      10
    T: 4 (18993) P:80 I:3000 C:  51982 Min:      1 Act:    1 Avg:    1 Max:       7

2.虚拟机测试结果

在虚拟机中效果一般，受主机的限制太大。

my@ubuntu:~/rt/linux-4.4.138$ sudo cyclictest -p 80 -t5 -n
# /dev/cpu_dma_latency set to 0us
policy: fifo: loadavg: 0.69 0.19 0.07 1/726 5825          

T: 0 ( 5821) P:80 I:1000 C:   8168 Min:      7 Act:  445 Avg:  327 Max:    7005
T: 1 ( 5822) P:80 I:1500 C:   5455 Min:      7 Act:  411 Avg:  319 Max:    7516
T: 2 ( 5823) P:80 I:2000 C:   4098 Min:     14 Act:  174 Avg:  320 Max:    2362
T: 3 ( 5824) P:80 I:2500 C:   3275 Min:      5 Act:   52 Avg:  319 Max:    6940
T: 4 ( 5825) P:80 I:3000 C:   2732 Min:      8 Act:  214 Avg:  299 Max:    5198

3.也可以进行多次运行并统计结果

sudo  cyclictest -l10000000 -m -n -t1 -p99 -i2 -h200

-l10000000 ：指定1千万循环，

-m ：锁定当前和将来的内存分配，

-n ：指定使用 clock_nanosleep，

-t1 ：指定开一个线程进行测试，

-p99 ：指定最高优先级，

-i2 ：指定基本线程间隔,单位是us，此处是2us，

-h200 ：指定统计结果的分布情况。

程序20秒执行结束，输出显示平均延时1 us，最大延时15 us，通过直方分布图察看，大多集中在1-7 us以内。

    # /dev/cpu_dma_latency set to 0us
    policy: fifo: loadavg: 0.36 0.33 0.28 1/246 32690
     
    T: 0 (32688) P:99 I:2 C:10000000 Min:      0 Act:    2 Avg:    1 Max:       15
    # Histogram
    000000 000051
    000001 6635143
    000002 3352561
    000003 008966
    000004 002414
    000005 000648
    000006 000180
    000007 000025
    000008 000002
    000009 000001
    000010 000000
    000011 000000
    000012 000001
    000013 000001
    000014 000006
    000015 000001
    …………（中间都是0，省略）
    000097 000000
    000098 000000
    000099 000000
    # Total: 010000000
    # Min Latencies: 00000
    # Avg Latencies: 00001
    # Max Latencies: 00009
    # Histogram Overflows: 00000
    # Histogram Overflow at cycle number:
    # Thread 0:

6.总结

实时性补丁能够较好地满足我们的需求（1ms），实现较强的实时性。

到此，相信大家对“怎么让linux变为实时操作系统”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是创新互联网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！