25、嵌入式Linux实时性能优化与U-boot命令详解

嵌入式Linux实时性能优化与U-boot命令详解

1. 嵌入式Linux实时性能问题

在许多应用场景中，传统主线内核的改进虽然显著，但仍无法实现确定性的实时性能。默认调度器虽优秀，但追求“公平性”，且块I/O系统会为提高吞吐量对I/O请求进行重新排序和合并，这对于真正有实时需求的应用部分是个问题。

实际上，很多应用中只有一小部分系统需要严格的实时确定性，例如控制高速PID回路或移动机器人手臂。而记录PID回路试图维持的温度，或图形化显示机器人手臂的当前位置，通常不属于实时需求。

2. 中断抽象（Interrupt Abstraction）方法

为解决上述问题，可采用中断抽象方法，让Linux作为小的实时内核下的最低优先级任务（即空闲任务）运行。实时功能由该内核下的高优先级任务处理，非实时任务（如图形、文件管理和网络）则由Linux处理。

这种方法被称为“中断抽象”，因为实时内核接管了Linux的中断处理。当Linux尝试禁用中断时，实际上并未生效，实时内核只是清除内部软件中断使能标志，仍保持中断开启。

当硬件中断发生时，实时内核会先判断中断指向对象：
-RT任务：调度该任务。
-Linux：检查软件中断标志。若启用，则调用相应的Linux中断处理程序；若禁用，则记录中断发生，待Linux重新启用中断时再传递。

实时任务可以作为内核空间可加载模块或用户空间进程运行。用户空间的实时任务通过内核空间的“伙伴任务”与实时内核通信，而内核空间的实时任务通常需要与用户空间进程进行文件访问、网络通信或用户界