Linux 内核实时补丁PREEMPT_RT 安装

Controlling a laser with Linux is crazy, but everyone in this room is crazy in his own way. So if you want to use Linux to control an industrial welding laser, I have no problem with your using PREEMPT_RT." --
Linus Torvalds

一、RTPREEMT_RT简介
标准的Linux内核只能能够满足软中断的要求，为用户空间提供简基本的Posix操作，但是不对固定的时间点做保证。Ingo
Molnar's 的实时抢占补丁（文中为：PREEMPT_RT）和Thomas
Gleixner的具有高分辨率的通用时钟事件层，Linux增加了硬事实能力。
PREEMPT_RT补丁因起了工业界的关注。由于它简洁的设计和与内核的mainline的一致性，所以，它的硬实时和企业实时应用程序出现在专业的视频到工业控制领域。（根据[1]翻译）

二、获取PREEMPT_RT
方法一：通过git下载最新的代码
http://git.kernel.org/?p=linux/kernel/git/rostedt/linux-rt.git;a=summary
这样下载后的代码不需要打补丁，已经是最新的代码了。

方法二： 分别下载内核代码和补丁
Kernel:http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/
PREEMPT_RT:http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/
下载的内核和补丁要对应，如kernel为linux-2.6.33.7.tar.bz2，补丁为patch-2.6.33.7.2-rt30.bz2。

三、打补丁的方法（通过git获取的不需要打补丁）

$tar xfv linux-2.6.33.7.tar.bz2 $ cd linux-2.6.33.7 $ bzcat ../patch-2.6.33.7.2-rt30.bz2 | patch -p1

四、内核配置
$make menuconfig
4.1在“Processor
type and features”中
(1)选择“Complete
Preemption(Real-Time)”



(2)选择“Thread
Softirqs”和“Thread Hardirqs”



2. 在”Device Drivers”中，去掉“Staging
Drivers”



由于Staging不稳定，导致编译报错[2]：
LD [M] drivers/net/bnx2x.o
make: *** [drivers]错误2
unanao@debian:~/Experiment/linux/linux-2.6.33.7$ make
CHK include/linux/version.h
CHK include/generated/utsrelease.h
CALL scripts/checksyscalls.sh
CHK include/generated/compile.h
VDSOSYM arch/x86/vdso/vdso-syms.lds
VDSOSYM arch/x86/vdso/vdso32-int80-syms.lds
VDSOSYM arch/x86/vdso/vdso32-syscall-syms.lds
VDSOSYM arch/x86/vdso/vdso32-sysenter-syms.lds
VDSOSYM arch/x86/vdso/vdso32-syms.lds
LD arch/x86/vdso/built-in.o
LD arch/x86/built-in.o
LD drivers/staging/built-in.o
CC [M] drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.o
drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.c:70: error: field ‘eos’ has incomplete type
drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.c: In function ‘daqp_interrupt’:
drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.c:291: error: implicit declaration of function ‘up’
drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.c: In function ‘daqp_ai_insn_read’:
drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.c:405: error: implicit declaration of function ‘sema_init’
drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.c:418: error: implicit declaration of function ‘down_interruptible’
drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.c: In function ‘daqp_cs_attach’:
drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.c:1045: warning: assignment from incompatible pointer type
make[4]: *** [drivers/staging/comedi/drivers/quatech_daqp_cs.o]错误1
make[3]: *** [drivers/staging/comedi/drivers]错误2
make[2]: *** [drivers/staging/comedi]错误2
make[1]: *** [drivers/staging]错误2
make: *** [drivers]错误2

五、编译
$make -jn
(n是要衍生的作业书，在实际中，每个处理器上一般衍生一个活两个作业。例如在一个双和处理器上可以使用$make
-j4)[3]
＃make install
＃make modules_install
#cd /boot
#mkinitramfs -k -o initrd.img-2.6.33.7.2-rt 2.6.33.7.2-rt30
（这一步是必须的，否则是起不来系统的）

六、修改grub.cfg
在grub.cfg中找到debian原有的一段配置文件，修改红色部分就可以了。
menuentry 'Debian GNU/Real Time Linux, with Linux 2.6.33.7.2-rt30' --class debian --class gnu-linux --class gnu --class os {
insmod part_msdos
insmod ext2
set root='(hd0,msdos2)'
search --no-floppy --fs-uuid --set a9f7fdc4-3975-4e23-aa13-6e22d35d6ad9
echo 'Loading Linux 2.6.33.7.2--rt30 ...'
linux /boot/vmlinuz-2.6.33.7.2-rt30 root=UUID=a9f7fdc4-3975-4e23-aa13-6e22d35d6ad9 ro quiet
echo 'Loading initial ramdisk ...'
initrd /boot/initrd.img-2.6.33.7.2-rt
}
修改后，重启就可以选择进入系统了

七、基准测试
在这里下载基准测试程序：
http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/people/tglx/rt-tests/
下载后解压，
$make all
测试：
非实时内核：
root@debian:/home/unanao/Experiment/linux/rt-tests# ./cyclictest -t1 -p 80 -n -i 10000 -l 10000
policy: fifo: loadavg: 0.02 0.16 0.14 2/303 3109

T: 0 ( 2599) P:80 I:10000 C: 10000 Min: 8 Act: 48 Avg: 108 Max: 8294

root@debian:/home/unanao/Experiment/linux/rt-tests# ./cyclictest -t1 -p 80 -i 500 -l 100000
policy: fifo: loadavg: 0.21 0.14 0.12 1/306 3129

T: 0 ( 2690) P:80 I:500 C: 10000 Min: 10 Act: 31 Avg: 77 Max: 7943

实时内核：
root@debian:/home/unanao/Experiment/linux/rt-tests# ./cyclictest -t1 -p 80 -n -i 10000 -l 10000
policy: fifo: loadavg: 0.02 0.16 0.14 2/303 3109

T: 0 ( 3107) P:80 I:10000 C: 10000 Min: 6 Act: 54 Avg: 65 Max: 282

root@debian:/home/unanao/Experiment/linux/rt-tests# ./cyclictest -t1 -p 80 -i 500 -l 100000
policy: fifo: loadavg: 0.21 0.14 0.12 1/306 3129

T: 0 ( 3129) P:80 I:500 C: 100000 Min: 12 Act: 75 Avg: 91 Max: 418
比较可知实时内核的实时性更好。

八、参考文档
[1]
https://rt.wiki.kernel.org/index.php/RT_PREEMPT_HOWTO
[2]
http://comments.gmane.org/gmane.linux.rt.user/5780
[3]《Linux
内核设计与实现》