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实时linux部署测试

  • 关键词:linux,real-time,arm
  • 作者:胡珊逢
  • 摘要:对于实时、决策或者低延时应用,Linux能够提供多种方案。第一种方法是和 Linux 内核一起运行一个 hypervisor或者co-kernel。这种方案中hypervisor或者co-kernel的优先级高于 Linux,实时任务则运行于其中。另外一种方式是使用非对称异构多核系统,Linux和另外一个实时内核分别运行在不同处理器内核上。最后,还可使 Linux 更具抢占性从而提高其实时性能。这通常可以通过 PREEMPT_RT 补丁实现。本文就基于Toradex Colilbri iMX6 ARM计算机模块系统着重介绍如何部署病测试PREEMPT_RT 补丁。

1). 简介

  对于实时、决策或者低延时应用,Linux能够提供多种方案。第一种方法是和 Linux 内核一起运行一个 hypervisor或者co-kernel。这种方案中hypervisor或者co-kernel的优先级高于 Linux实时任务则运行于其中。另外一种方式是使用非对称异构多核系统Linux和另外一个实时内核分别运行在不同处理器内核上。最后,还可使 Linux 更具抢占性从而提高其实时性能。这通常可以通过 PREEMPT_RT补丁实现。本文就基于ToradexColilbri iMX6 ARM计算机模块系统着重介绍如何部署病测试PREEMPT_RT 补丁。

2). 部署

a). 下载 Linux内核源码

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Toradex-ubuntu$ git clone -b toradex_4.1-2.0.x-imxgit://git.toradex.com/linux-toradex.git

---------------------

或者从 FTP下载

ftp://ftp.toradex.cn

Linux/I.MX6/SourceCode/v2.7/linux-toradex.tar.gz

b).下载rt补丁

ftp://ftp.toradex.cn

Linux/I.MX6/RT-Linux/Linux4.1.35/patch.tar.gz

c).安装补丁

---------------------

Toradex-ubuntu $cdlinux-toradex

Toradex-ubuntu $ patch -p1 <../patch/patch-4.1.35-rt41.patch

Toradex-ubuntu $ patch -p1 <../patch/0001-fix-build.patch

Toradex-ubuntu $ patch -p1 <../patch/0002-fix-build.patch

Toradex-ubuntu $ patch -p1 <../patch/0003-Work-around-CPU-stalls-in-the-imx-sdma-driver.patch

Toradex-ubuntu $ patch -p1 <../patch/0004-export-swait-locked-functions.patch

---------------------

注意,根据所在的目录,需要调整 patch命令–p的参数。

d).配置内核

---------------------

Toradex-ubuntu $ make colibri_imx6_defconfig

Toradex-ubuntu $ make menuconfig

---------------------

勾选下面选项

---------------------

./Kernel Features --->Preemption Model (Fully Preemptible Kernel (RT)) --->(X) FullyPreemptible Kernel (RT)

./Timer frequency (100Hz) --->(X) 1000 Hz

---------------------

虽然在 Linux使用了rt补丁,但是Linux 的大部分驱动却并不是使用PREEMPT_RT API,这些驱动的存在会影响实时性能,特别是显示驱动。因此,如果你的应用中不需要显示功能,那么可以在Linux 内核配置中禁用它,以及其他你所不需要的功能。设备驱动位于下面位置:

---------------------

Device Drivers --→

---------------------

e). 编译内核

---------------------

Toradex-ubuntu $ make -j4 uImage LOADADDR=10008000

---------------------

3). 测试

a). 这里我们也将使用 consoleimage无图形界面的镜像作为测试。

ftp://ftp.toradex.cn/

Linux/I.MX6/RT-Linux/Linux4.1.35/Colibri_iMX6_LinuxConsoleImageV2.7_20170308.tar.bz2

b). 根据这里说明将上面console image更新到Colibri iMX6模块上面然后用上一章节编译出的uImage 替换Colibri iMX6上的内核并重新启动。

c).在没有使用PREEMPT_RT 补丁的 Linux cyclictest测试如下测试过程中使用 stress 增加 CPU负荷

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root@colibri-imx6:~# uname-a

Linuxcolibri-imx6 4.1.35-v2.7b1+gc117783 #1 SMP Thu Jan 19 09:06:57 CST2017 armv7l GNU/Linux


root@colibri-imx6:~# stress -c 2 &

[1]535

root@colibri-imx6:~# stress: info: [535] dispatching hogs:2 cpu, 0io, 0 vm, 0hdd


root@colibri-imx6:~# cyclictest-n -p 80 -t -D10m

#/dev/cpu_dma_latency set to0us

policy: fifo: loadavg: 2.00 1.79 1.04 3/74 541        


T: 0( 539) P:80I:1000 C: 599994 Min:    10 Act:   13Avg:   13Max:    826

T: 1 ( 540) P:80 I:1500 C: 399996 Min:    10 Act:   13Avg:   13Max:     42

---------------------

d). 使用 PREEMPT_RT 补丁后做同样的测试

---------------------

root@colibri-imx6:~# uname-a

Linuxcolibri-imx6 4.1.35-rt41 #1 SMP PREEMPT RT Wed Mar 8 11:41:31 CST2017 armv7l GNU/Linux


root@colibri-imx6:~# stress -c 2 &

[1]526

root@colibri-imx6:~# stress: info: [526] dispatching hogs:2 cpu, 0io, 0 vm, 0hdd


root@colibri-imx6:~# cyclictest-n -p 80 -t -D10m

#/dev/cpu_dma_latency set to0us

policy: fifo: loadavg: 2.00 1.78 1.01 3/114 535        


T: 0( 530) P:80I:1000 C: 599994 Min:    14 Act:   20Avg:   18Max:     71

T: 1( 531) P:80I:1500 C: 399996 Min:    14 Act:   16Avg:   17Max:     50

---------------------

通过对比测试发现使用 PREEMPT_RT 补丁后最大延时由 826us 降到 71us

4). 总结

  PREEMPT_RT通过软件的方法提高普通 Linux 的实时能力但这仍然不是真正意义上的实时,正如上面的测试,还是会出现数十微秒的延时,当系统的负荷增加时,可能出现更长的延时情况。Colibri iMX7 上的 M4内核可以运行FreeRTOS,从而提供真正的实时操作系统。详细的情况,请参考Toradex举办的网络研讨会《使用嵌入式 Linux 进行实时系统开发》

发布时间:2017年3月9日 11:55  人气:   审核编辑(王静)
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