RT-Linux(Real-Time Linux)亦称作实时Linux,是Linux中的一种硬实时操作系统,它最早由美国墨西哥理工学院的V.Yodaiken开发。
本文带来的是基于全志T507-H(硬件平台:创龙科技TLT507-EVM评估板),Linux-RT内核的硬件GPIO输入和输出实时性测试及应用开发案例的分享。本次演示的开发环境如下:
嵌入式系统在现代科技中发挥着越来越重要的作用,从智能家居到工业自动化,嵌入式设备已经无处不在。在开发嵌入式系统时,选择合适的操作系统是至关重要的一步。本文将深入探讨几种常见的嵌入式操作系统,并通过代码示例来比较它们的特性,以帮助开发者选择适合其项目的操作系统。
之所以叫做完全公平,是因为操作系统以每个线程占用 CPU 的比率来进行动态的计算,操作系统希望每一个进程都能够平均的使用 CPU 这个资源,雨露均沾。
本文为Linux-RT内核应用开发教程的第三章节——rt_input案例,欢迎各位阅读!本期用到的案例板子是创龙科技旗下的A40i工业级别开发板,是基于全志科技A40i处理器设计,4核ARM Cortex-A7的高性能低功耗国产开发板,每核主频高达1.2GHz。
从Linux 2.6.23开始,默认的调度器为CFS,即"完全公平调度器"(Completely Fair Scheduler)。CFS调度器取代了之前的"O(1)"调度器。
实时分为硬实时和软实时,硬实时要求绝对保证响应时间不超过期限,如果超过期限,会造成灾难性的后果,例如汽车在发生碰撞事故时必须快速展开安全气囊;软实时只需尽力使响应时间不超过期限,如果偶尔超过期限,不会造成灾难性的后果.
进程是指计算机中已运行的程序。进程本身不是基本的运行单位,而是线程的容器。程序本身只是指令、数据及组织形式的描述,而进程才是程序真正的运行实体。在Linux内核中,进程又称为任务(task),进程的虚拟地址空间可以分为用户虚拟地址空间和内核虚拟地址空间,所有进程共享内核虚拟地址空间,又各自拥有独立的用户虚拟地址空间。
背景:最近在梳理Android线程调度的相关内容。在梳理过程中,阅读了部分源码,以及相关的介绍文章,甚至重新翻起了《Linux内核设计与实现》,但是距离理解透彻,并且能够用自己的语言清晰无误地阐述出来,感觉还有点远,还有很多细节需要进一步理论结合实际。为了避免在忙乱的生活节奏中,梳理的目标又草草结束。希望自己能够把目标细分一下,先把几个理解清晰的问题给记录下来,通过不断清晰地回答相关的问题,最终能够完成整个原理的清晰理解与阐述。这篇文章,就是针对Android线程优先级方面,一个一个问题的回答,可能有些凌
操作系统中的经典定义: 进程:资源分配单位。 线程:调度单位。 操作系统中用PCB(Process Control Block, 进程控制块)来描述进程。Linux中的PCB是task_struct结构体。
在Linux中,线程是由进程来实现,线程就是轻量级进程( lightweight process ),因此在Linux中,线程的调度是按照进程的调度方式来进行调度的,也就是说线程是调度单元。Linux这样实现的线程的好处的之一是:线程调度直接使用进程调度就可以了,没必要再搞一个进程内的线程调度器。在Linux中,调度器是基于线程的调度策略(scheduling policy)和静态调度优先级(static scheduling priority)来决定那个线程来运行。
实时系统要求对事件的响应时间不能超过规定的期限,响应时间是指从某个事件发生到负责处理这个事件的进程处理完成的时间间隔,最大响应时间应该是确定的、可以预测的。
前几天和一个在某研究所的发小聊天,他说:现在的航空、航天和导弹等武器装备中,控制系统几乎都是用单片机,而不是嵌入式系统。
所谓实时,就是一个特定任务的执行时间必须是确定的,可预测的,并且在任何情况下都能保证任务的时限(最大执行时间限制)。实时又分软实时和硬实时,所谓软实时,就是对任务执行时限的要求不那么严苛,即使在一些情况下不能满足时限要求,也不会对系统本身产生致命影响,例如,媒体播放系统就是软实时的,它需要系统能够在1秒钟播放24帧,但是即使在一些严重负载的情况下不能在1秒钟内处理24帧,也是可以接受的。所谓硬实时,就是对任务的执行时限的要求非常严格,无论在什么情况下,任务的执行实现必须得到绝对保证,否则将产生灾难性后果,例如,飞行器自动驾驶和导航系统就是硬实时的,它必须要求系统能在限定的时限内完成特定的任务,否则将导致重大事故,如碰撞或爆炸等。
合理值:60-85%,如果在一个多用户系统中us+sy时间超过85%,则进程可能要花时间在运行队列中等待,响应时间和业务吞吐量会受损害;us过大,说明有用户进程占用很多cpu时间,需要进一步的分析其它软硬件因素;sy过大,说明系统管理方面花了很多时间,说明该系统中某个子系统产生了瓶颈,需要进一步分析其它软硬件因素。
Linux内核的软中断("softirq")机制有些奇怪,在早期的Linux和处理机制下比较晦涩,且仅有极少的内核开发人员会直接接触软中断。然而它是内核的大多数重要处理的核心。在某些场景下,软中断会以一种不合时宜的方式出现。特别是内核的实时抢占补丁集经常会与软中断产生冲突,该补丁集的最新版本提供了一种解决产生软中断问题的方法,值得一看。
先来认识 CPU 的架构,只有理解了 CPU 的 架构,才能更好地理解 CPU 是如何读写数据的,对于现代 CPU 的架构图如下:
http://blog.chinaunix.net/uid-20788636-id-1841334.html
很久没有写技术文章了,做码农难,做养娃的码农更难,趁着娃看动画片的机会,受着王菲童鞋《我和我的祖国》歌唱精神的鼓舞,我要来说几句。
Linux Kernel Development 一书中,关于 Linux 的进程调度器并没有讲解的很全面,只是提到了 CFS 调度器的基本思想和一些实现细节;并没有 Linux 早期的调度器介绍,以及最近这些年新增的在内核源码树外维护的调度器思想。所以在经过一番搜寻后,看到了这篇论文 A complete guide to Linux process scheduling,对 Linux 的调度器历史进行了回顾,并且相对细致地讲解了 CFS 调度器。整体来说,虽然比较啰嗦,但是对于想要知道更多细节的我来说非常适合,所以就有了翻译它的冲动。当然,在学习过程也参考了其它论文。下面开启学习之旅吧,如有任何问题,欢迎指正~
众所周知,硬实时的概念,其核心并非追求速度的极致,而是确保系统能在预定的、可重复的时间范围内给予确定的响应。这意味着,实时系统的正确性不仅在于计算逻辑的正确,更在于结果的产生时间是否符合预期。以汽车为例,当发生碰撞时,安全气囊必须在极短的时间内弹开,否则可能无法起到应有的保护作用。
注:本分类下文章大多整理自《深入分析linux内核源代码》一书,另有参考其他一些资料如《linux内核完全剖析》、《linux c 编程一站式学习》等,只是为了更好地理清系统编程和网络编程中的一些概念
本文为Linux-RT内核应用开发教程的第一章节——Linux-RT内核简介、Linux系统实时性测试,欢迎各位阅读!本期用到的案例板子是创龙科技旗下的A40i工业级别开发板,是基于全志科技A40i处理器设计,4核ARM Cortex-A7的高性能低功耗国产开发板,每核主频高达1.2GHz。
抢占式是指暂停或中断正在执行的计算任务,而不是与其合作。中断后再继续恢复该任务的执行,这种改变又称为上下文切换。其缺点在于操作系统可能会在一个不适当的时间进行上下文切换。
我们在实际的开发过程中,经常打交道的就是线程,而进程呢,通常就是我们整个运行的程序。对于他们两个来说其实并不陌生,你要让我说出个一二三也可以讲,但可能也都是从使用的角度,而今天我们就从 操作系统 的角度来重新认识一下他们两个(从内核的角度看进程和线程长什么样)。
进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。简单来说就是进程是可以独立运行的。
Ingo Molnar 的实时补丁是完全开源的,它采用的实时实现技术完全类似于Timesys Linux,而且中断线程化的代码是基于TimeSys Linux的中断线程化代码的。这些实时实现技术包括:中断线程化(包括IRQ和softirq)、用Mutex取代spinlock、优先级继承和死锁检测、等待队列优先级化等。
例如,用户运行自己的程序,系统就创建一个进程,并为它分配资源,包括各种表格、内存空间、磁盘空间、I/O设备等。
一般的linux都是GPOS(通用)内核。GPOS是不保证实时的,但是对于大多数应用程序来说是没有问题的。GPOS可以充分利用物理资源。但在实时性要求性比较高的场景需要使用实时内核,RT内核。RT的代价就是牺牲掉了资源利用率,使得相同的资源生产能力下降。
起因 最近我们的 APM 上线了应用卡顿的性能检测,我们使用的是和 BlockCanary 同样的方案,通过 Looper Printer 去监控应用的卡顿。在收集到线上数据以后,发现一个比较怪异的现象,大量的卡顿的情况下,当前执行线程(主线程)的执行时间其实并不长,主线程只执行了几毫秒,但是却卡顿1s甚至更长的时间。很明显这个时候是由于主线程没有抢占到CPU导致,为了搞清楚为什么主线程没有抢到CPU,我把 Android 线程调度仔细撸了一遍。 Linux 进程与Android 线程 基础知识 进程是
作为数据科学、机器学习的工具,Linux有着非常广泛的应用场景。其完全开放、高度可定制化的属性,使得用户可以用非常低的成本搭建所需的工作环境,同时安装依赖的时候也非常方便,直接一条命令就安装好了。
操作系统属于软件范畴,负责管理系统的硬件资源。OS具备的功能:1.为应用程序提供执行环境。2.为多用户和应用程序管理计算机的硬件资源。3.虚拟化功能。4.支持并发。
金融系统属于一类系统,无论是基础的支付、账户、结算和资金存管,还是偏业务的消费金融、供应链金融以及行业金融解决方案,都具有一定的类似性,因此一些经验也可以在这些场景下复制。金融系统的金融属性在我理解是“正好一次”,即多一次不行,少一次也不行,因此作为一个资金交易系统,以我个人填过的坑来看,面临的挑战有一下几点:比如以一个清结算系统T+1日的结算功能举例,第一严重是资金重复结算,第二严重的是结算时间延迟了,第三严重的是系统不能提供稳定的服务。
Linux的进程排查总体思路和windows的不会偏差太多,具体到细则上存在差异,今天就和师傅们来探讨下Linux下的进程分析及排查。
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本文主要讨论在高实时要求、高效能计算、DPDK等领域,Linux如何让某一个线程排他性独占CPU;独占CPU涉及的线程、中断隔离原理;以及如何在排他性独占的情况下,甚至让系统的timer tick也不打断独占任务,从而实现最低的延迟抖动。
代表一个集群,集群中有多个节点,其中有一个为主节点,这个主节点是可以通过选举产生的,主从节点是对于集群内部来说的。es的一个概念就是去中心化,字面上理解就是无中心节点,这是对于集群外部来说的,因为从外部来看es集群,在逻辑上是个整体,你与任何一个节点的通信和与整个es集群通信是等价的。
Linux会把进程分为普通进程和实时进程,普通进程采用CFS之类调度算法,而实时进程则是采用SCHED_FIFO或SCHED_RR。
现如今,一个服务端应用程序几乎都会使用到多线程来提升服务性能,而目前服务端还是以linux系统为主。一个多线程的java应用,不管使用了什么样的同步机制,最终都要用JVM执行同步处理,而JVM本身也是linux上的一个进程,那么java应用的线程同步机制,可以说是对操作系统层面的同步机制的上层封装。这里我说的操作系统,主要是的非实时抢占式内核(non-PREEMPT_RT),并不讨论实时抢占式内核(PREEMPT_RT) 的问题,二者由于使用场景不同,因此同步机制也会存在差异或出现变化。
1. cyclictest 简介以及安装 1.1 cyclictest 简介 cyclictest 是什么? 看名字应该就能大致猜出来它是一种 test 程序,Cyclictest的维基主页这么介绍它“Cyclictest is a high resolution test program, written by User:Tglx, maintained by User:Clark Williams ”,也就是它是一个高精度的测试程序,Cyclictest 是 rt-tests 下的一个测试工
上一篇已经介绍了关于Ubuntu18.04 实时内核的安装,此处介绍Ubuntu16.04的实时内核具体安装情况。
中断服务程序一般都是在中断请求关闭的条件下执行的,以避免嵌套而使中断控制复杂化。但是,中断是一个随机事件,它随时会到来,如果关中断的时间太长,CPU就不能及时响应其他的中断请求,从而造成中断的丢失。因此,Linux内核的目标就是尽可能快的处理完中断请求,尽其所能把更多的处理向后推迟。例如,假设一个数据块已经达到了网线,当中断控制器接受到这个中断请求信号时,Linux内核只是简单地标志数据到来了,然后让处理器恢复到它以前运行的状态,其余的处理稍后再进行(如把数据移入一个缓冲区,接受数据的进程就可以在缓冲区找到数据)。因此,内核把中断处理分为两部分:上半部(tophalf)和下半部(bottomhalf),上半部(就是中断服务程序)内核立即执行,而下半部(就是一些内核函数)留着稍后处理。
Linux内核涉及进程和程序的所有算法都围绕一个名为task_struct的数据结构建立,该结构定义在/usr/include/sched.h中;task_struct数据结构提供了两个链表表头,用于实现进程家族关系;
有一个项目对实时性要求比较高,于是在linux内核上打了RT_PREEMPT补丁。
赖滨,腾讯云高级工程师,7+年专注于操作系统相关技术。目前负责腾讯云原生OS的研发,以及OS/虚拟化的性能优化工作。 导语 调度器(Scheduler)子系统是内核的核心子系统之一,负责系统内 CPU 资源的合理分配,需要能处理纷繁复杂的不同类型任务的调度需求,还需要能处理各种复杂的并发竞争环境,同时还需要兼顾整体吞吐性能和实时性要求(本身是一对矛盾体),其设计与实现都极具挑战。 为了能够理解 Linux 调度器的设计与实现,我们将以 Linux kernel 5.4 版本(TencentOS Serve
译自:Using Prometheus to Avoid Disasters with Kubernetes CPU Limits
中文地址: https://www.oschina.net/translate/c10k
在前面的文章《Linux进程是如何创建出来的?》 和 《聊聊Linux中线程和进程的联系与区别》 中我们都讲过了,进程和线程在创建出来后会加入运行队列里面等待被调度。
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