OK113i-S开发板-3测试实时系统

[BSPlayer]

前言
OK113i-S开发板上测试实时linux系统的效果

Linux下的实时系统有三种方案：这三种方案各有优缺点

1.PREEMPT-RT：PREEMPT-RT是一个基于Linux内核的实时补丁，也被称为Real-Time（RT）补丁。它通过增加内核的可抢占性，使得Linux内核能够实现实时性能。PREEMPT-RT补丁提供了可配置的实时选项，可以根据应用程序的需求进行调整。这个版本跟内核的版本匹配很细致，几乎每一个内核的小版本都有配套的补丁。

2.Xenomai：Xenomai提供了一个实时框架，为Linux操作系统添加了实时性能。它支持具有硬实时和软实时要求的应用程序，并通过分时多任务和抢占式调度来提供可预测性。
这个系统就版本变化比较多，4之前是pipe，5后面是Dovetail，而且与内核版本匹配不太紧密，

3.RTAI（Real-Time Application Interface）：RTAI是一个开源实时应用程序接口，提供了类似API的接口和实时任务调度。它在Linux内核上运行，并通过插入抢占式调度器来实现实时性能。

这里我们测试一下PREEMPT-RT的效果。

编译desktop系统

首先我们编译一个desktop的系统版本，官方提供的镜像是默认的PREEMPT-RT的。
默认配置如下

我们选择Desktop，

选择Desktop，

然后退出保存。

Cp  ~/OK113i-linux-sdk/kernel/linux-5.4/arch/arm/configs/OK113I_linux_defconfig  ok-def
Cp .config  ~/OK113i-linux-sdk/kernel/linux-5.4/arch/arm/configs/OK113I_linux_defconfig
~/OK113i-linux-sdk/build.sh kernel

编译测试程序

为了测试对比效果，我们还需要编译一个测试程序rt-test

进入OK113i-linux-sdk/buildroot/buildroot-201902
make menuconfig ARCH=arm

选择
   Target packages
     Debugging，profileing and benchmark

然后OK113i-linux-sdk/buildroot/buildroot-201902/build.sh

最后 ~/OK113i-linux-sdk/build.sh  pack
Cp  ~/OK113i-linux-sdk/out/t113_i_linux_ok113i_uart0.img  t113-desk.img

测试效果

我们测试两个系统镜像，一个是desktop版本t113-desk.img，
一个是PREEMPT-RT版本，下面是运行的测试结果

我们这里就比较几个简单的命令coremark，和cyclictest
cyclictest -t 5 -p 80 ，5个任务跑80个进程，计算时间

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Desktop

root@ok113i:/#uname -a
Linux ok113i 5.4.61 #3 SMP Mon Dec 18 14:42:10 CST 2023 armv7l GNU/Linux

root@ok113i:/# /usr/bin/coremark
2K performance run parameters for coremark.
CoreMark Size    : 666
Total ticks      : 17257
Total time (secs): 17.257000
Iterations/Sec   : 3476.849974
Iterations       : 60000
Compiler version : GCC7.3.1 20180425 [linaro-7.3-2018.05 revision d29120a424ecfbc167ef90065c0eeb7f91977701]
Compiler flags   : -O2   -lrt
Memory location  : Please put data memory location here
                        (e.g. code in flash, data on heap etc)
seedcrc          : 0xe9f5
[0]crclist       : 0xe714
[0]crcmatrix     : 0x1fd7
[0]crcstate      : 0x8e3a
[0]crcfinal      : 0xbd59
Correct operation validated. See readme.txt for run and reporting rules.
CoreMark 1.0 : 3476.849974 / GCC7.3.1 20180425 [linaro-7.3-2018.05 revision d29120a424ecfbc167ef90065c0eeb7f91977701] -O2   -lrt / Heap

root@ok113i:/# cyclictest -t 5 -p 80 
 //5个任务跑80个进程，计算时间
# /dev/cpu_dma_latency set to 0us
policy: fifo: loadavg: 1.09 0.80 0.38 2/70 1575
policy: fifo: loadavg: 1.17 0.82 0.39 1/68 1576
T: 0 ( 1517) P:80 I:1000 C:   9393 Min:     10 Act:   20 Avg:   15 Max:     152
T: 0 ( 1517) P:80 I:1000 C:  11554 Min:     10 Act:   11 Avg:   15 Max:     754
T: 1 ( 1518) P:80 I:1500 C:   7702 Min:     10 Act:   11 Avg:   14 Max:     140
T: 2 ( 1519) P:80 I:2000 C:   5773 Min:     10 Act:   11 Avg:   16 Max:    4850
T: 3 ( 1520) P:80 I:2500 C:   4619 Min:     10 Act:   12 Avg:   17 Max:    5174
T: 4 ( 1521) P:80 I:3000 C:   3850 Min:     10 Act:   11 Avg:   16 Max:    4726
 Disable gpadc0
policy: fifo: loadavg: 1.06 0.85 0.43 1/72 1634

===========
PREEMPT-RT

root@ok113i:/# coremark
2K performance run parameters for coremark.
CoreMark Size    : 666
Total ticks      : 17200
Total time (secs): 17.200000
Iterations/Sec   : 3488.372093
Iterations       : 60000
Compiler version : GCC7.3.1 20180425 [linaro-7.3-2018.05 revision d29120a424ecfbc167ef90065c0eeb7f91977701]
Compiler flags   : -O2   -lrt
Memory location  : Please put data memory location here
                        (e.g. code in flash, data on heap etc)
seedcrc          : 0xe9f5
[0]crclist       : 0xe714
[0]crcmatrix     : 0x1fd7
[0]crcstate      : 0x8e3a
[0]crcfinal      : 0xbd59
Correct operation validated. See readme.txt for run and reporting rules.
CoreMark 1.0 : 3488.372093 / GCC7.3.1 20180425 [linaro-7.3-2018.05 revision d29120a424ecfbc167ef90065c0eeb7f91977701] -O2   -lrt / Heap

root@ok113i:/# cyclictest -t 5 -p 80 
 //5个任务跑80个进程，计算时间
# /dev/cpu_dma_latency set to 0us
policy: fifo: loadavg: 1.00 0.67 0.30 1/79 1651

T: 0 ( 1647) P:80 I:1000 C:  85352 Min:     13 Act:   16 Avg:   16 Max:      57
T: 1 ( 1648) P:80 I:1500 C:  56901 Min:     13 Act:   16 Avg:   15 Max:      74
T: 2 ( 1649) P:80 I:2000 C:  42671 Min:     13 Act:   16 Avg:   15 Max:      39
T: 3 ( 1650) P:80 I:2500 C:  34136 Min:     13 Act:   20 Avg:   16 Max:      51
T: 4 ( 1651) P:80 I:3000 C:  28447 Min:     13 Act:   16 Avg:   16 Max:      80

=========

可以看到 Total time相差不大，但是 cyclictest 的Max时间是大大减少的。 可看到Linux-RT内核与普通Linux内核相比，系统延时更加稳定，平均延时、最大延时更低，系统实时性更佳

PREEMPT-RT和xenomai

在buildroot里面，大家可以选择xenomai系统进行选择，对比效果

这两个的测试结果就不太明显，因为我们的软件没有严格限制，这里就不详细介绍了。感兴趣的可以学习相关内容。

附录
实时系统镜像
Dedktop系统镜像

OK113i-S开发板体验-1开箱和基本使用
OK113i-S开发板-2适配10寸LCD显示
OK113i-S开发板-3测试实时系统
OK113i-S开发板-4视频编解码测试

[xiaogcc23333]

@bsplayer 在 OK113i-S开发板-3测试实时系统 中说：

2.Xenomai：Xenomai提供了一个实时框架，为Linux操作系统添加了实时性能。它支持具有硬实时和软实时要求的应用程序，并通过分时多任务和抢占式调度来提供可预测性。
这个系统就版本变化比较多，4之前是pipe，5后面是Dovetail，而且与内核版本匹配不太紧密，

大佬，T113-i可以打dovetail上xenomai3.0吗？我看到xenomai官方说至少5.10的内核就给我劝退了.. 尝试打ipipe上xenomai2.6，编译有个TSC的错误。求教...