如何改善调度和中断延迟

Question

如何改善调度器和中断延迟：

背景：

• 基于 10 核 mips64 处理器的嵌入式系统
• 9 个内核运行 SMP linux。内核版本 2.6.32.27
• 我们有实时性能要求流程，必须在 1 毫秒内完成某些任务。在最大负载条件下，可能需要 800uS。
• 该进程在接收到GPIO中断（FPGA提供的1ms中断。作为内核驱动程序实现）后开始处理。 到那时，它将对 gpio 驱动程序进行 icotl 调用，并通过 wake_up_interruptible 系统调用进入睡眠状态
• GPIO ISR 将 wake_up() 这个过程
• 为防止其他进程为此进程占用 CPU，我们在“isolcpus”内核上运行此进程。
• 我们已将此进程的用户线程中的优先级设置为最高，如下所示： 优先级：80，调度类型：SCHED_FIFO threadSetRtPriority(SCHED_FIFO, 80);
• 所有 /proc/sys/kernel/sched_ 参数值都是默认值。我们还没有对它们进行微调

问题：

• 有时我们会看到 ISR 调用了 wake_up，但该进程仅在 350uS 之后调度。 这是一个重要的时刻，因为我们的处理器运行在 1.25GHz。 调度延迟的这个大数字让我们感到困惑，因为我们已经使用“isolcpus”专门为此进程隔离了核心
• 我们分析了连续 1 毫秒 GPIO ISR 调用之间的最大 CPU 周期计数。这个最大时间超过 1.5ms。 这个大的中断延迟数字对我们来说太令人担忧了，因为这会占用进程在 1ms 边界内进行处理的可用时间。

请帮助我们减少中断和调度延迟数

Answer 1

我一直在研究linux kernel 4.8 preempt-rt，它具有从此回购应用的RT_Preempt patch：linux kernel 4.8 preempt-rt，并取得了一些有希望的结果！

我通过运行 rt-benchmark cyclictests 对 preempt-rt 和 non-preempt-rt linux kernels 进行了基准测试，发现 Max Latency 在 preempt-rt linux kernel 的情况下下降到 61 us 而不是 2025 us使用non-preempt linux kernel 时，这也可能对您的情况有所帮助。

结果显然诱使我使用prempt-rt kernel，因为两者之间的Max Latency 存在巨大差异。我在此处记录了结果：sachin-mokashi-linux-preempt-rt，以防万一它可能对您有所帮助！

Answer 2

标准的 Linux 内核不提供实时调度。使用RT_Preempt 补丁可以实现一定程度的实时确定性。它仍然需要仔细设计，并且不能替代 RTOS 来满足关键的实时要求。