14. RT-Linux¶
本章配套视频介绍:
《23-在鲁班猫上使用实时RT-Linux》
https://www.bilibili.com/video/BV1Js4y1B7jd/
RT-Linux是一个基于Linux内核的实时操作系统，它结合了Linux操作系统的通用性和实时性能，为开发者提供了一个统一的平台来开发实时应用程序。
RT-Linux的核心是Linux内核的一个实时扩展，它为实时任务提供了必要的调度机制和时间管理。 通过采用抢占式调度策略，高优先级的实时任务可以打断低优先级的任务，确保实时任务能够及时响应。 RT-Linux对任务的调度和中断处理进行了改进，使得任务能够按照预定的时间要求执行。
RT-Linux适用于对时间要求敏感的应用领域，例如工业自动化、机器人控制、航空航天系统等。 它可以提供精确的任务调度和快速的响应时间，以确保系统能够在实时任务的要求下正常运行。
与传统的Linux内核相比，RT-Linux在实时性能方面有所提升，但它并不是一个硬实时系统，无法保证任务的执行时间绝对精确。 对于对时间要求极高的应用，可能需要采用更专门的实时操作系统。
RT-Linux兼容Linux操作系统的通用性，可以利用Linux生态系统中的各种工具和库进行开发。 开发者可以使用广泛的开发工具和资源来构建实时应用程序，从而提高开发效率。
注解
鲁班猫的内核也支持RT-Linux，使用PREEMPT_RT补丁对内核进行修改。
14.1. 鲁班猫RT-Linux安装方法¶
14.1.1. 安装内核包¶
卸载旧的内核：因为旧的内核不兼容RT-Linux，所以要把他卸载
1 2 | #卸载旧内核
sudo apt remove -y -f linux-headers-4.19.232 linux-image-4.19.232
|
获取RT-Linux内核
点击下载更新包
内核包1：存放内核的头文件 内核包2：存放内核,驱动以及/boot分区内容
安装RT-Linux内核
将内核包放到板子上面，移动到存放的文件夹
1 2 | #一键安装全部
sudo dpkg -i *.deb
|
重启生效内核
1 | reboot
|
14.1.2. 在线更新内核¶
卸载旧的内核：因为旧的内核不兼容RT-Linux，所以要把他卸载
1 2 | #卸载旧内核
sudo apt remove linux-headers-4.19.232 linux-image-4.19.232
|
获取RT-Linux内核
1 2 | #在线安装新内核
sudo apt install linux-headers-4.19.232-rt104 linux-image-4.19.232-rt104 linux-image-4.19.232-rt104-dbg
|
重启生效内核
1 | reboot
|
14.2. 鲁班猫RT-Linux测试¶
14.2.1. cyclictest¶
Cyclictest是一个用于测试Linux系统实时性能的工具，它能够测量系统的响应时间和时钟精度。Cyclictest通过创建周期性的负载来评估系统在实时任务处理方面的能力。
注意
该测试为带载测试，负载很大，ssh登录的话，可能会无法进入控制台和显示信息，所以推荐使用串口root登录，下面的命令都是依照串口root登录来写的
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apt update
#安装工具
apt install -y python git
#下载cyclictest的源码
git clone https://github.com/jlelli/rt-tests.git
#进入源码目录
cd rt-tests
#编译源码（如果有报错，应该是依赖没弄好，根据缺失的依赖安装即可）
make -j4
#负载测试（该方法需要在rt-tests目录下面执行）
./cyclictest -t 4 -p 99 -n -m -d 0 & ./hackbench -l -1 -g 15 -f 25 -P &
#空载测试（该方法需要在rt-tests目录下面执行）
./cyclictest -t 4 -p 99 -n -m -d 0
#安装到/usr/bin中（该选项可选）
make install
#负载测试（该选项可选，可在其他目录下执行）
cyclictest -t 4 -p 99 -n -m -d 0 & hackbench -l -1 -g 15 -f 25 -P &
#空载测试（该选项可选，可在其他目录下执行）
cyclictest -t 4 -p 99 -n -m -d 0
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hackbench -l -1 -g 15 -f 25 -P 是用来制作负载的
-l -1: 表示hackbench将以无限循环方式运行，不会自动退出。
-g 15: 设置每个进程组（group）的进程数量为15。每个进程组将会生成一组进程进行通信。
-f 25: 设置每个进程组之间的父子关系的数量为25。这决定了进程组之间的通信方式。
-P: 使用多个CPU核心来运行测试，以模拟多核系统的情况。
cyclictest -t 4 -p 99 -n -m -d 0
-t 4: 指定使用4个线程进行测试。每个线程将创建一个周期性负载。
-p 99: 设置线程的优先级为99，这是最高的实时优先级。使用最高优先级可以更好地测试系统的实时性能。
-n: 在测试期间禁止休眠。这将防止系统进入休眠状态，以保持系统处于活跃状态。
-m: 运行测试前锁定内存。这将防止测试期间的内存分页错误，并提供更一致的测试结果。
-d 0: 禁用延迟输出。这将阻止输出每个线程的详细延迟数据，只显示测试的总体统计信息
14.2.2. cyclictest测试结果(无桌面镜像)¶
RT-Linux满载的情况下，跑了174447434us(174447秒，约等于两天)，稳定性比较好，最大的延迟为58us，平均延迟为21us
RT-Linux在目前的测试中，最大的延迟时间测试到为71us,如下图
RT-Linux空载的情况下
可以看到在空负载下，平均延迟仅有10us不到，最大延迟不超过71
正常linux满载下
正常linux空载下
