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Linux内核实时化：从标准内核迁移到PREEMPT_RT

共计 30 章节
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01
实时系统概述
实时系统定义 · 硬实时与软实时区别 · 实时系统典型应用场景（工业控制
实时系统概述实时系统定义
02
Linux标准内核调度器
CFS调度器原理 · O(1)调度器回顾 · 调度类与调度策略（SCHED_OTH…
Linux标准内核调度器
03
标准内核的实时性缺陷
关中断时间过长 · 自旋锁（spinlock）导致优先级… · 内核抢占点不足
标准内核的实时性…断时间过长
04
PREEMPT_RT补丁简介
PREEMPT_RT项目历史 · 维护者与社区 · 补丁集架构
PREEMPTRT
05
PREEMPT_RT核心机制（一）
可抢占内核（PREEMPTIBLE） · 自旋锁替换为rt_mutex · 中断线程化（IRQ threadin…
PREEMPTRT
06
PREEMPT_RT核心机制（二）
高精度定时器（hrtimer）的实时… · RCU（Read-Copy-Upda… · 软中断（softirq）线程化
PREEMPTRT
07
PREEMPT_RT核心机制（三）
优先级继承协议（Priority I… · 避免优先级反转与死锁
PREEMPTRT
08
PREEMPT_RT核心机制（四）
本地中断禁用（local_irq_d… · raw_spinlock与spinl…
PREEMPTRT
09
PREEMPT_RT配置选项详解
CONFIG_PREEMPT_RT_… · CONFIG_PREEMPT_RT · CONFIG_PREEMPT_VOL…
PREEMPTRT
10
内核编译与PREEMPT_RT补丁应用
获取内核源码与RT补丁 · 打补丁（patch）流程 · 内核配置（menuconfig）关键…
PREEMPTRT
11
实时内核启动参数
isolcpus · nohz_full · rcu_nocbs
实时内核启动参数isolcpus
12
实时性测试工具（一）
cyclictest的安装与使用 · 测量调度延迟（latency） · 统计结果分析（最小值/最大值/平均值…
实时性测试工具cyclictest
13
实时性测试工具（二）
rt-tests套件（hackben… · pi_stress · sigwaittest
实时性测试工具rt-tests
14
实时性测试工具（三）
ftrace与trace-cmd跟踪… · preemptirqsoff跟踪器分…
实时性测试工具ftrace
15
实时性测试工具（四）
perf工具分析调度延迟热点 · 内核函数耗时 · 缓存命中率对实时性的影响
实时性测试工具perf
16
实时性优化（一）
CPU隔离（isolcpus）与任务… · 减少缓存抖动
实时性优化CPU
17
实时性优化（二）
内存管理优化——避免页面错误（mlo… · 大页内存（HugeTLB） · 预分配内存池
实时性优化mlo
18
实时性优化（三）
中断亲和性（IRQ affinity… · 减少中断干扰 · 使用MSI-X中断
实时性优化IRQ
19
实时性优化（四）
文件系统与I/O优化——使用noat… · 避免I/O阻塞 · 使用实时调度类处理I/O线程
实时性优化I/O
20
实时性优化（五）
网络栈优化——使用RT网卡驱动 · NAPI轮询模式 · 减少网络中断延迟
实时性优化RT
21
实时应用编程（一）
使用SCHED_FIFO/SCHED… · 设置线程优先级 · 避免优先级反转（pthread_mu…
实时应用编程SCHED
22
实时应用编程（二）
内存锁定（mlockall） · 避免动态内存分配 · 使用栈预分配
实时应用编程mlockall
23
实时应用编程（三）
使用POSIX定时器（timer_c… · 信号处理（sigaction）的实时… · 避免信号丢失
实时应用编程POSIX
24
实时应用编程（四）
使用共享内存（shm）与无锁数据结构… · 原子操作（__sync_fetch_…
实时应用编程shm
25
实时应用编程（五）
使用DPDK（Data Plane… · 轮询模式替代中断
实时应用编程DPDK
26
实时系统调试
使用kgdb/kdb调试内核 · 使用crash工具分析内核转储（vm… · 实时任务栈溢出检测
实时系统调试kgdb/kdb
27
实时系统稳定性
压力测试（stress-ng） · 长时间运行稳定性测试 · 温度与功耗对实时性的影响
实时系统稳定性stress-ng
28
PREEMPT_RT在嵌入式系统中的应用
Yocto/Buildroot集成R… · 树莓派/BeagleBone Bla…
PREEMPTRT
29
PREEMPT_RT在工业控制中的应用
EtherCAT主站实时性优化 · PLC运行时（codesys）与RT…
PREEMPTRT
30
PREEMPT_RT未来展望
主线内核实时化进展（PREEMPT_… · 与Rust for Linux的结合 · 对异构计算（GPU/FPGA）的实时…
PREEMPTRT