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Linux内核裁剪与实时性优化系统化项目实战

共计 30 章节
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01
课程导论与项目全景
Linux内核裁剪与实时性优化的背景 · 应用场景（工业控制 · 机器人
课程导论项目全景
02
开发环境搭建
交叉编译工具链安装 · QEMU模拟器配置 · Busybox根文件系统制作
开发环境搭建交叉编译工具链安…
03
内核源码获取与结构分析
从kernel.org获取LTS版本… · 顶层目录结构解析（arch · drivers
内核源码获取结构分析
04
内核配置系统详解
make menuconfig图形化… · 配置项搜索技巧（/键） · .config文件结构解析
内核配置系统详解make
05
核心子系统裁剪（上）
Processor type and… · General setup裁剪 · 内核模块支持与内核压缩选项
核心子系统裁剪Processor
06
核心子系统裁剪（下）
Executable file fo… · Networking support… · Device Drivers（按需选…
核心子系统裁剪Executable
07
内核编译与调试
make命令详解（zImage/uI… · 编译错误常见原因与解决 · 通过QEMU启动裁剪后的内核
内核编译调试
08
实时性理论基础
实时系统定义（硬实时 vs 软实时） · 延迟来源分析（中断延迟 · 调度延迟
实时性理论基础vs
09
Linux内核抢占模型
Preempt Kernel配置 · 不同抢占模型对比（No Forced… · Voluntary Kernel P…
Linux内核抢占模型
10
中断线程化
中断上下文与进程上下文 · 中断线程化原理（request_th… · 中断负载均衡（IRQ affinit…
断线程化断上下文
11
高精度定时器（HRTIMER）
低分辨率定时器与高精度定时器对比 · hrtimer数据结构与API · 在驱动中使用hrtimer实现微秒级…
HRTIMER高精度定时器
12
实时内核补丁（PREEMPT_RT）
PREEMPT_RT项目背景 · 主要特性（中断线程化 · 自旋锁可抢占
PREEMPTRT
13
实时内核性能测试
使用cyclictest测量最大延迟 · 使用ftrace追踪内核延迟事件 · 使用perf分析调度延迟热点
实时内核性能测试cyclictest
14
CPU隔离与亲和性
isolcpus内核参数 · cpuset控制组配置 · taskset工具使用
CPU隔离
15
内存管理优化
实时系统中的内存分配策略 · 避免页面错误（mlockall） · CMA（Contiguous Mem…
内存管理优化实时系统
16
文件系统选择与优化
实时场景下的文件系统对比（ext4 · XFS · JFFS2
文件系统选择优化
17
网络协议栈优化
NAPI与中断合并 · RPS/RFS（Receive Pa… · 网络优先级（SO_PRIORITY）
网络协议栈优化NAPI
18
电源管理与实时性的平衡
CPU频率调节器（cpufreq）对… · idle状态配置（intel_idl… · 动态时钟（tickless kern…
电源管理实时性的平衡
19
内核日志与调试接口
printk日志级别控制 · 动态调试（dynamic debug… · /proc和/sys接口调优
内核日志调试接口
20
用户空间实时编程
SCHED_FIFO与SCHED_R… · SCHED_DEADLINE调度器 · mlockall防止内存换出
用户空间实时编程SCHED
21
实时互斥与同步
优先级反转问题 · 优先级继承协议（PI futex） · 实时互斥锁（pthread_mute…
实时互斥同步
22
DMA与缓存一致性
DMA引擎配置 · 缓存一致性协议（coherent v… · DMA缓冲区分配（dma_alloc…
DMA缓存一致性
23
设备树与硬件抽象
设备树（Device Tree）语法… · 在设备树中描述中断控制器与定时器 · 为实时外设编写设备树节点
设备树硬件抽象
24
实时驱动开发实战
字符设备驱动框架 · 使用hrtimer实现周期性任务 · 使用completion实现同步
实时驱动开发实战字符设备驱动框架
25
系统集成与启动优化
U-Boot启动参数优化 · 内核启动时间测量（bootgraph… · init进程替换（使用systemd…
系统集成启动优化
26
实时性基准测试与调优
制定测试计划（延迟 · 吞吐量 · 抖动）
实时性基准测试调优
27
安全性与实时性
SELinux/AppArmor对实… · 内核地址空间布局随机化（KASLR）… · 实时系统中的最小权限原则
安全性实时性
28
容器化与实时性
Docker/containerd在… · CPU与内存资源限制（cgroups… · 实时容器配置示例
容器化实时性
29
项目实战
工业机器人控制器 · 多轴同步） · 内核配置清单
项目实战工业机器人控制器
30
项目总结与未来展望
课程核心知识点回顾 · 常见问题与解决方案汇总 · Linux实时性发展趋势（eBPF调…
项目总结未来展望