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实时内核抢占模型选型：PREEMPT_RT与低延迟配置对比

共计 30 章节

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实时系统定义 · 硬实时与软实时区别 · 抢占模型的重要性

课程导论实时系统定义

Linux内核调度器基础

CFS调度器原理 · 时间片与优先级 · O(1)调度器回顾

Linux内核调度器基础

内核抢占模型概述

PREEMPT_NONE · PREEMPT_VOLUNTARY · PREEMPT

内核抢占模型概述PREEMPT

PREEMPT_NONE模型

设计目标 · 适用场景（服务器） · 性能特征与延迟分析

PREEMPT_VOLUNTARY模型

自愿抢占点机制 · 内核代码路径分析 · 适用场景（桌面）

PREEMPTVOLUNTARY

PREEMPT模型（低延迟配置）

内核抢占点插入策略 · spinlock与抢占 · 适用场景（嵌入式）

PREEMPT_RT模型（实时内核）

RT补丁历史 · 主线化进程 · 完全可抢占内核设计

PREEMPT_RT核心机制

中断线程化 · 可抢占内核锁（rt_mutex） · 优先级继承协议

中断线程化原理

硬中断与软中断处理 · 线程化优先级 · 延迟改善分析

断线程化原理断处理

rt_mutex与优先级继承

经典PI问题 · rt_mutex实现 · 避免优先级反转

PREEMPT_RT中的RCU

可抢占RCU · SRCU · RCU回调处理

PREEMPT_RT中的计时器与hrtimer

高精度定时器 · 时钟源管理 · 抢占影响

低延迟配置（PREEMPT）与PREEMPT_RT对比

抢占粒度 · 锁机制 · 中断响应

调度延迟分析

调度延迟定义 · 测量方法（cyclictest · ftrace）

调度延迟分析调度延迟定义

中断响应时间

硬件中断延迟 · 软件中断延迟 · PREEMPT_RT优化效果

断响应时间硬件

上下文切换开销

进程切换 · 线程切换 · PREEMPT_RT下的切换成本

上下文切换开销进程切换

实时任务设计原则

任务优先级分配 · 周期任务 · 非周期任务

实时任务设计原则任务优先级分配

内存管理对实时性的影响

页面分配 · 内存碎片 · TLB抖动

内存管理对实时性…页面分配

文件系统与I/O实时性

块设备延迟 · O_DIRECT · 异步I/O

I/O文件系统

网络栈实时性

NAPI · 中断合并 · 实时网络协议栈

网络栈实时性NAPI

PREEMPT_RT配置实战

内核编译选项 · .config关键参数 · RT组调度

低延迟配置实战

内核参数调优（kernel.sche… · cgroups与cpuacct

低延迟配置实战kernel.sche

性能测试工具

cyclictest · rt-tests · hackbench

性能测试工具cyclictest

cyclictest详解

安装 · 参数含义 · 结果解读

cyclictest安装

ftrace与trace-cmd

函数跟踪 · 事件跟踪 · 抢占延迟跟踪

ftracetrace-cmd

典型应用场景对比

工业控制（PLC） · 音频处理（JACK） · 机器人（ROS2）

典型应用场景对比PLC

PREEMPT_RT在ARM64与x86_64上的差异

架构特性 · 中断控制器 · 缓存一致性

PREEMPT_RT的局限性

吞吐量下降 · 驱动兼容性 · 调试复杂度

选型决策树

根据延迟要求 · 吞吐量 · 硬件平台

选型决策树根据延迟要求

课程总结与未来展望

PREEMPT_RT主线化 · Linux实时生态 · eBPF对实时性的影响

课程总结未来展望