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1.嵌入式Linux實(shí)時(shí)性是指什么

Linux的實(shí)時(shí)性指的是Linux系統(tǒng)能夠在限定的時(shí)間內(nèi)對(duì)外部時(shí)間做出相應(yīng)的特性。

Linux可以通過(guò)任務(wù)調(diào)度與相應(yīng)時(shí)間，中斷延遲與搶占延遲，內(nèi)核可搶占性與實(shí)時(shí)補(bǔ)丁，實(shí)時(shí)調(diào)度策略，硬件支持來(lái)提高其實(shí)時(shí)性，但它本身并不是一個(gè)硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。Linux是一個(gè)通用操作系統(tǒng)(GPOS),設(shè)計(jì)用于支持廣泛的應(yīng)用程序而不是特定的實(shí)時(shí)需求。因此，在某些嚴(yán)格的實(shí)時(shí)應(yīng)用中，Linux可能仍然存在局限性。故本篇文章對(duì)比其中兩種方案PREEMPT_RT補(bǔ)丁和Xenomai雙核方案實(shí)現(xiàn)提高實(shí)時(shí)性。

2.PREEMPT_RT補(bǔ)丁是什么

PREEMPT_RT，全稱“Fully Preemptible Kernel”（完全可搶占內(nèi)核），是一個(gè)實(shí)時(shí)搶占補(bǔ)丁，目的是將Linux內(nèi)核轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�(gè)完全可搶占的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。它通過(guò)減少延遲和提高確定性來(lái)改善系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。

3.Xenomai雙核方案是什么

Xenomai是在Linux內(nèi)核外增加獨(dú)立的微內(nèi)核的雙內(nèi)核方案，它基于Adeos（Adaptive Domain Environment for Operating Systems）實(shí)現(xiàn)雙內(nèi)核機(jī)制。在雙內(nèi)核技術(shù)下，存在一個(gè)支持強(qiáng)實(shí)時(shí)的微內(nèi)核，它與Linux內(nèi)核共同運(yùn)行于硬件平臺(tái)上。實(shí)時(shí)內(nèi)核的優(yōu)先級(jí)高于Linux內(nèi)核，負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)任務(wù)，而Linux則負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)任務(wù)。只有當(dāng)實(shí)時(shí)內(nèi)核不再有實(shí)時(shí)任務(wù)需要處理的時(shí)候，Linux內(nèi)核才能得到運(yùn)行的機(jī)會(huì)。

4.兩個(gè)的性能對(duì)比

4.1實(shí)時(shí)性：

PREEMPT_RT：提供了較好的軟實(shí)時(shí)性能，通過(guò)減少內(nèi)核對(duì)任務(wù)執(zhí)行的干擾，提供可預(yù)測(cè)的實(shí)時(shí)性能。然而，在硬實(shí)時(shí)性方面可能有所欠缺。

Xenomai：提供了硬件層和用戶層的強(qiáng)實(shí)時(shí)性，用戶層實(shí)時(shí)程序的周期可輕易設(shè)定到微秒級(jí)，通常被認(rèn)為在實(shí)時(shí)性能方面優(yōu)于PREEMPT_RT。

延遲：

PREEMPT_RT：能夠顯著減少最壞情況下的延遲，但具體延遲表現(xiàn)取決于系統(tǒng)配置和應(yīng)用場(chǎng)景。

Xenomai：通過(guò)雙內(nèi)核機(jī)制和優(yōu)先級(jí)調(diào)度，能夠提供更低的延遲，特別是在處理高頻實(shí)時(shí)任務(wù)時(shí)表現(xiàn)優(yōu)異。

可預(yù)測(cè)性：

PREEMPT_RT：增強(qiáng)了Linux內(nèi)核的可預(yù)測(cè)性，使得實(shí)時(shí)任務(wù)能夠更可靠地按時(shí)完成。

Xenomai：由于其獨(dú)立的實(shí)時(shí)內(nèi)核和優(yōu)先級(jí)調(diào)度機(jī)制，提供了更高的可預(yù)測(cè)性，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景。

兼容性與移植性：

PREEMPT_RT：與標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核兼容性較好，對(duì)現(xiàn)有應(yīng)用的影響較小，易于安裝和配置。

Xenomai：雖然提供了豐富的API和編程模型，但安裝和配置相對(duì)復(fù)雜，需要對(duì)系統(tǒng)有深入了解。同時(shí)，對(duì)硬件支持依賴較大，不同硬件平臺(tái)的支持程度不同。

資源占用：

PREEMPT_RT：對(duì)系統(tǒng)的修改程度相對(duì)較小，資源占用相對(duì)較低。

Xenomai：由于引入了額外的實(shí)時(shí)內(nèi)核和API層，可能會(huì)增加系統(tǒng)的資源占用。