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延時僅9μs！Linux-RT實時性能測試分享，基于RK3576國產(chǎn)平臺
2025/06/30
在工業(yè)應(yīng)用場景中，實時性是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行與生產(chǎn)安全的核心要素。例如自動化生產(chǎn)線需通過實時響應(yīng)傳感器數(shù)據(jù)來精準(zhǔn)控制機(jī)械臂動作；電力繼電保護(hù)系統(tǒng)依賴實時數(shù)據(jù)處理快速切斷故障電路，避免大面積停電。
這種即時處理任務(wù)、嚴(yán)格遵守時序約束的能力，直接影響工業(yè)生產(chǎn)的效率與質(zhì)量，Linux-RT通過高實時性為工業(yè)自動化升級提供了可靠的底層支撐。
RK3576 Linux-RT實時性測試數(shù)據(jù)
使用Cyclictest延遲檢測工具測試Linux系統(tǒng)實時性，分別在CPU空載、滿負(fù)荷（運行stress壓力測試工具）、滿負(fù)荷-隔離CPU3核心（運行stress壓力測試工具）三種情況下運行指令測試12小時。測試數(shù)據(jù)如下所示：
根據(jù)3種狀態(tài)的測試結(jié)果可知，當(dāng)程序指定至隔離的CPU3核心上運行時，Linux系統(tǒng)延遲最低，可有效提高系統(tǒng)實時性。故推薦對實時性要求較高的程序（功能）指定至隔離的CPU核心運行。
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Linux-RT系統(tǒng)的優(yōu)勢
Linux-RT內(nèi)核基于普通Linux內(nèi)核增加PREEMPT_RT補丁，增加了系統(tǒng)響應(yīng)的確定性和實時性。這種升級無需大規(guī)模重寫內(nèi)核，既保障了嚴(yán)苛的實時性能，又完整繼承了Linux生態(tài)的開發(fā)資源，如工具鏈、文件系統(tǒng)到安裝方法均可兼容。
Linux-RT使得開發(fā)者能夠依托成熟的Linux開發(fā)環(huán)境，快速完成產(chǎn)品開發(fā)與部署，大幅縮短產(chǎn)品上市周期，為企業(yè)搶占市場先機(jī)提供強(qiáng)大助力。
Linux-RT高實時性應(yīng)用領(lǐng)域
Linux-RT憑借高實時性的優(yōu)勢，在高端工業(yè)PLC、運動控制器、工業(yè)計算機(jī)、工業(yè)網(wǎng)關(guān)、電力檢測裝置、電力DTU等應(yīng)用領(lǐng)域廣泛使用。
Cyclictest系統(tǒng)實時性測試
開發(fā)環(huán)境
本文主要介紹基于RK3576J測試Linux系統(tǒng)實時性的方法，適用以下開發(fā)環(huán)境：
Windows開發(fā)環(huán)境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit
Linux開發(fā)環(huán)境：VMware16.2.5、Ubuntu22.04.5 64bit
U-Boot：U-Boot-2017.09
Kernel：Linux-6.1.115、Linux-RT-6.1.115
LinuxSDK：LinuxSDK-[版本號]（基于rk3576_linux6.1_release_v1.1.0）
硬件平臺：創(chuàng)龍科技RK3576J工業(yè)評估板（TL3576-EVM）
隔離CPU核心狀態(tài)
本次測試以隔離CPU3核心為例，通過降低系統(tǒng)上所運行的其他進(jìn)程對隔離CPU3產(chǎn)生的延遲影響，確保CPU3進(jìn)程的正常運行，進(jìn)而評估Linux-RT內(nèi)核的系統(tǒng)實時性。
評估板上電啟動后，在U-Boot倒計時結(jié)束之前長按"Ctrl + C"鍵進(jìn)入U-Boot命令行模式，修改環(huán)境變量，隔離CPU3核心。
運行stress壓力測試工具，使得CPU處于滿負(fù)荷狀態(tài)。再使用taskset工具將cyclictest測試程序運行在CPU3核心，測試CPU3核心滿負(fù)荷狀態(tài)下的系統(tǒng)實時性能。
測試指令運行12小時，測試完成后將生成統(tǒng)計結(jié)果iso_overload_output文件。
統(tǒng)計結(jié)果分析
對測試結(jié)果文件的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使用腳本生成直方圖，得到隔離CPU核心狀態(tài)下的統(tǒng)計結(jié)果如下所示。本次測試中，CPU4核心Max Latencies值最大，為124us，隔離CPU3核心的Max Latencies值最小，為9us。
根據(jù)CPU空載、CPU滿負(fù)荷、隔離CPU核心三種狀態(tài)的測試結(jié)果可知：當(dāng)程序指定至隔離的CPU3核心上運行時，Linux系統(tǒng)延遲降低，可有效提高系統(tǒng)實時性。故推薦對實時性要求較高的程序（功能）指定至隔離的CPU核心運行。
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