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Linux内核实时化:PREEMPT_RT补丁机制核心技术剖析

共计 30 章节
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01
课程导入
实时系统的基本概念 · Linux实时化的历史背景 · PREEMPT_RT补丁的定位与价值
课程导入实时系统的基本概…
02
实时性基础
实时操作系统（RTOS）的关键指标（… · 吞吐量 · 确定性）
实时性基础RTOS
03
内核抢占模型
Linux内核的三种抢占模式（CON… · CONFIG_PREEMPT_VOL… · CONFIG_PREEMPT）
内核抢占模型Linux
04
PREEMPT_RT补丁概述
补丁的起源与发展（Ingo Moln… · Thomas Gleixner等） · 补丁的版本演进（rt内核与主线内核的…
PREEMPTRT
05
核心机制一
自旋锁与互斥锁的实时化改造 · 中断关闭） · rtmutex的实现原理
核心机制一自旋锁
06
核心机制二
中断线程化（Interrupt Th… · 中断线程化的原理与实现（reques… · 软中断与tasklet的线程化改造
核心机制二Interrupt
07
核心机制三
可抢占内核临界区 · RT补丁如何将不可抢占的临界区最小化 · 临界区内的调度点与延迟控制
核心机制三可抢占内核临界区
08
核心机制四
高精度定时器（hrtimer）与时钟… · hrtimer的实现与红黑树 · 高精度时钟中断处理
核心机制四hrtimer
09
核心机制五
优先级继承与调度器增强 · 优先级继承在rtmutex中的实现细… · 优先级反转的避免与检测
核心机制五优先级继承
10
核心机制六
RCU（Read-Copy Upda… · 在RT中的问题（宽限期延迟） · 可抢占RCU（PREEMPT_RCU…
核心机制六RCU
11
核心机制七
内存管理实时性 · 内存热插拔与实时性 · 内存屏障与缓存一致性对实时性的影响
核心机制七内存管理实时性
12
核心机制八
CPU热插拔与隔离 · cpuset） · CPU亲和性设置
核心机制八CPU
13
核心机制九
调度延迟与中断延迟的测量 · perf · cyclictest等工具的使用
核心机制九调度延迟
14
核心机制十
实时性测试与验证 · rt-tests · hackbench）
核心机制十实时性测试
15
配置与编译
内核配置选项详解（CONFIG_PR… · CONFIG_RT_GROUP_SC… · 补丁的获取与打补丁流程
配置编译
16
实时内核的启动与调试
启动参数（isolcpus · nohz_full · rcu_nocbs）
实时内核的启动调试
17
案例实战一
在x86_64平台构建PREEMPT… · 打补丁 · 配置
案例实战一x86
18
案例实战二
在ARM嵌入式平台部署实时内核 · 设备树配置 · 实时性测试与性能对比
案例实战二ARM
19
案例实战三
使用cyclictest评估实时性能 · 结果解读 · 延迟分布分析
案例实战三cyclictest
20
案例实战四
实时驱动开发实践 · 高精度定时器） · 中断线程化处理
案例实战四实时驱动开发实践
21
案例实战五
实时应用优化 · 内存锁定（mlock） · 避免页错误
案例实战五实时应用优化
22
常见问题一
优先级反转问题：什么是优先级反转 · 经典案例（火星探路者） · RT补丁如何解决
常见问题一优先级反转问题
23
常见问题二
中断延迟过高：中断线程化的影响 · 中断共享与负载均衡 · 如何优化中断处理
常见问题二断延迟过高
24
常见问题三
调度延迟抖动：时钟源选择 · NO_HZ_FULL · RCU回调处理
常见问题三调度延迟抖动
25
常见问题四
锁竞争与死锁：RT补丁下锁的使用规范 · 死锁检测工具（lockdep） · 避免死锁的设计模式
常见问题四RT
26
常见问题五
与主线内核的兼容性 · 驱动兼容性问题 · 如何维护RT内核
常见问题五主线内核的兼容性
27
综合提升一
实时系统设计模式 · 工业控制） · 任务划分与优先级分配
综合提升一实时系统设计模式
28
综合提升二
PREEMPT_RT与虚拟化 · Xen等虚拟化环境中的应用 · 实时虚拟机的配置与性能调优
综合提升二PREEMPT
29
综合提升三
实时内核的演进趋势 · 未来的实时性改进方向 · 与eBPF等新技术的结合
综合提升三实时内核的演进趋…
30
课程总结与项目实战
综合运用所学知识完成一个实时性优化项… · 课程回顾 · 常见误区与最佳实践
课程总结项目实战