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实时内核PREEMPT_RT移植与性能调优实战

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 · 实时操作系统(RTOS)与通用操作系…
实时系统概述实时系统定义
02
PREEMPT_RT内核原理
内核抢占模型演进(UP/SMP/RT… · 自旋锁与互斥锁的实时化改造 · 中断线程化(IRQ Threads)…
PREEMPTRT
03
开发环境搭建
交叉编译工具链安装 · QEMU模拟器配置 · 目标板(如Raspberry Pi/…
开发环境搭建交叉编译工具链安…
04
内核源码获取与配置
获取Linux内核源码 · PREEMPT_RT补丁下载与打补丁 · 内核配置菜单详解(Preemptio…
内核源码获取配置
05
内核编译与部署
内核编译流程(make zImage… · 设备树编译 · 内核与模块安装到目标板
内核编译部署
06
根文件系统构建
BusyBox构建最小根文件系统 · glibc vs uclibc vs… · init进程与inittab配置
根文件系统构建BusyBox
07
实时性测试工具
Cyclictest原理与使用 · Hackbench负载生成 · Ftrace与Trace-cmd跟踪
实时性测试工具Cyclictest
08
基准性能测试
上下文切换延迟测试 · 中断响应延迟测试 · 调度延迟测试
基准性能测试上下文切换延迟测…
09
中断线程化调优
中断亲和性设置(IRQ Affini… · 中断优先级调整 · 软中断(Softirq)与Taskl…
断线程化调优IRQ
10
CPU隔离与亲和性
isolcpus内核参数 · cpuset cgroup配置 · taskset工具使用
CPU隔离
11
调度策略与优先级
SCHED_FIFO与SCHED_R… · SCHED_DEADLINE调度器 · 优先级继承协议(PI)
调度策略优先级
12
内存管理实时优化
关内核大页(Transparent… · 内存锁(mlock/mlockall… · 避免页面换出
内存管理实时优化Transparent
13
锁与同步机制优化
RT互斥锁(rt_mutex)原理 · 避免自旋锁(Spinlock)在实时… · RCU(Read-Copy-Upda…
同步机制优化RT
14
文件系统与I/O实时性
实时I/O调度器(BFQ/Deadl… · O_DIRECT与异步I/O(AIO… · 避免日志型文件系统(如ext4)的写…
I/O文件系统
15
网络栈实时优化
网络中断合并(NAPI)调优 · 套接字优先级(SO_PRIORITY… · SO_RCVTIMEO与SO_SND…
网络栈实时优化NAPI
16
电源管理与实时性
CPU频率调节器(Governor)… · C-State与P-State控制 · 避免深度睡眠状态
电源管理实时性
17
内核参数综合调优
sysctl参数详解(kernel.… · kernel.sched_rt_pe… · kernel.hung_task_t…
内核参数综合调优sysctl
18
实时应用编程模型
POSIX线程(pthread)实时… · 信号量(Semaphore)与条件变… · 内存屏障(Memory Barrie…
实时应用编程模型POSIX
19
用户空间实时框架
libpthread_workque… · RT-Tester框架 · 使用sched_yield与nano…
用户空间实时框架libpthread
20
性能分析工具进阶
Ftrace function_gr… · Perf sched与perf re… · LTTng跟踪
性能分析工具进阶Ftrace
21
典型实时场景案例
音频处理(Jack Audio) · 机器人控制(ROS2实时层) · 工业以太网(EtherCAT主站)
典型实时场景案例Jack
22
多核实时扩展
Gang调度(组调度) · CPU热插拔与实时任务迁移 · NUMA架构下的实时优化
多核实时扩展Gang
23
虚拟化与实时性
KVM与PREEMPT_RT结合 · RT-Virtio设备 · CPU Pinning与Pass-t…
虚拟化实时性
24
容器与实时性
Docker/Podman实时容器配… · cgroup v2实时资源限制 · CPU Set与RT throttl…
容器实时性
25
调试与故障排除
内核Oops与Panic分析 · Kdump与Crash工具 · Lockdep锁依赖检测
调试故障排除
26
实时内核升级策略
长期稳定(LTS)内核选择 · 补丁集版本对应关系 · 增量升级与回滚方案
实时内核升级策略LTS
27
安全性与实时性
SELinux/AppArmor对实… · 内核地址空间布局随机化(KASLR)… · 实时任务权限最小化
安全性实时性
28
工业标准与认证
IEC 61508 SIL3与PRE… · POSIX 1003.1b实时扩展 · OSEK/VDX与Linux对比
工业标准认证
29
社区与生态
PREEMPT_RT邮件列表与维护者 · Linux Foundation实时… · OSADL(Open Source…
社区生态
30
综合实战项目
从零构建一个实时数据采集系统(传感器… · 包含完整移植 · 调优
综合实战项目从零构建一个实时…