如何区分RTOS和Linux？

Question

我有一个QNX RTOS和Ubuntu 17.10在运行。问题是，除了QNX是RTOS这一事实之外，我没有任何证据证明它的行为像RT系统。我应该在每个操作系统上运行什么样的应用程序，才能清楚地区分RTOS和Ubuntu的RT响应？

我在两者上运行了一个信号处理程序(中断处理程序)，看看哪一个会先捕获中断。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <signal.h>
#include <pthread.h>

void sig_hand(int sig) {
    printf("signal received\n");
    exit(0);
}

void *sigfun(void *arg) {
    signal(SIGINT, sig_hand);
    while(printf("Thread running\n"));
    return NULL;
}


int main(void) {
    pthread_t th;

    pthread_create(&th,NULL,sigfun,NULL);
    pthread_join(th,NULL);

    return 0;
}

我期望当一个线程继续打印Thread Running时，QNX会获取中断并比Ubuntu更快地停止线程。然而，我看不出有什么不同，而且这可能不是找出更快RT响应的正确应用程序。有没有人能给我一个更好的方法来明确区分实时操作系统和Ubuntu？

Answer 1

诸如Linux之类的通用操作系统(GPOS)通常使用轮询等优先级分时调度程序，在多个进程之间“公平地”分配时间。因此，运行的进程越多，他们越忙(使用更多的可用时间片)，响应就会变得越慢。

另一方面，RTOS通常具有基于抢占式优先级的调度器，使得最高优先级就绪任务立即运行，并且将继续运行，直到其暂停自身或更高优先级任务变为就绪。在这样的系统中，您必须适当地分配优先级，以保证每次都能按时运行所有任务。通常，运行时间最短和确定性最高的任务应该具有最高的优先级。至关重要的是，虽然RTOS支持实时确定性行为，但开发人员需要承担大量的责任来适当地设计任务和优先级。

您需要编写特定的测试代码。在最简单的情况下，您可能有一个在短时间周期计时器上阻塞的进程，在该任务中，获取实时传递并分析您观察到的计时抖动有多大。实时系统应该具有最小的抖动(取决于其优先级和运行的较高级别的任务或中断)，并且不会受到较低优先级任务的影响，而GPOS将表现出更大的可变性，特别是在运行其他任务时。

Answer 2

首先，理解“实时”意味着目标是最小化最坏情况下的时间。通常，这涉及牺牲平均用例时间，这意味着“实时”通常意味着“平均较慢”。

这也意味着，为了比较操作系统的“实时性”，您需要测量最坏情况下的时间(而不是平均时间)。

通过比较最坏情况下的时间(5000vs70000)，您知道第一个操作系统是一个更好的实时操作系统。通过比较平均用例时间(5000次与123次)，您知道第二个操作系统是一个更好的“非实时”操作系统。

请注意，大多数现代CPU(例如80x86)都不是为实时设计的。要测量实际的最坏情况，您需要同时发生多个“不太可能”的事情(例如，CPU过热并被迫进入“缓慢运行以避免熔化”模式，同时芯片组使用系统管理工作中断操作系统，同时其他CPU和/或设备碰巧正在冲击内存或总线/链路；而您正在尝试测量最坏情况的时间)。换句话说，这将需要大量的努力(和多次尝试)来安排条件，使其“恰到好处”，以达到最坏的情况。