Preempt_RT在嵌入式系统中的应用：树莓派实时性能优化指南

【免费下载链接】Preempt_RTLinux in itself is not real time capable. With the additional PREEMPT_RT patch it gains real-time capabilities. The key point of the PREEMPT_RT patch is to minimize the amount of kernel code that is non-preemptible, while also minimizing the amount of code that must be changed in order to provide this added preemptibility. In particular, critical sections, interrupt handlers, and interrupt-disable code sequences are normally preemptible. The PREEMPT_RT patch leverages the SMP capabilities of the Linux kernel to add this extra preemptibility without requiring a complete kernel rewrite.项目地址: https://gitcode.com/openeuler/Preempt_RT

前往项目官网免费下载：https://ar.openeuler.org/ar/

openEuler / Preempt_RT 项目通过应用 PREEMPT_RT 补丁为 Linux 内核添加实时能力，最小化不可抢占的内核代码量，使关键部分、中断处理程序和中断禁用代码序列可抢占，非常适合嵌入式系统对实时性的需求。

为什么树莓派需要Preempt_RT？

树莓派作为热门的嵌入式开发板，在工业控制、机器人、实时数据采集等场景中，普通内核的非实时特性可能导致响应延迟。而 Preempt_RT 补丁能显著提升其实时性能，确保高优先级任务及时响应。

树莓派硬件环境要求

根据项目测试数据，树莓派 4B 的硬件配置为：CPU:Cortex-A72 * 4，内存：8GB，存储设备：SanDisk Ultra 16GB micro SD，该配置可良好支持 Preempt_RT 实时内核。

Preempt_RT实时性能优势

在树莓派 4B 平台上的测试结果显示，RT 内核相比非 RT 内核具有明显优势：

• 峰值延迟对比：在空负载情况下，非 RT 内核与 RT 内核峰值延迟比值为 3.6；CPU 负载下为 2.9；内存负载下为 4.3，充分说明 RT 内核实时性更强。

• 负载稳定性：RT 内核在不同负载下表现稳定，CPU 负载与空负载峰值延迟比值为 0.9，内存负载为 1.2，网卡负载为 1.0，表明其受负载影响较小。

嵌入式系统部署方法

嵌入式部署 Preempt_RT 方法可参考相关文档，按照官方指引进行内核的编译与安装，为树莓派配置实时内核环境。

测试工具与方法

项目中使用 rt-test（cyclictest）工具进行实时性能测试，每项测试 1000 万次，输出平均延迟(Avg)和最大延迟(MAX)。同时结合 stress、iperf3、memtester 等工具模拟不同负载场景，全面评估实时性能。

总结

Preempt_RT 补丁可以有效提高树莓派嵌入式系统的实时性，且在多种负载场景下表现稳定，是提升树莓派实时性能的理想选择。通过合理配置和部署，能满足工业控制、实时数据处理等对实时性要求较高的应用场景。

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