用实时Linux开始编程的最好方法是什么？

Question

虽然我用C语言实现了许多项目，但我对操作系统完全陌生。我尝试了实时(STM32)，并得到了正确的闪烁发光二极管的结果，但我没有真正理解整个过程，因为我只是遵循步骤，无法在互联网上找到每个步骤的完整描述。

我想在实时linux上实现调度。什么是最好的开始方式？有网站，书籍，教程吗？

请提供完整的RTLinux流程描述。

非常感谢。

Answer 1

从“裸金属”到基于操作系统的编程的转变是我经历过的相反的事情。我开始是一个完整的软件家伙，完全进入操作系统方面的事情，随着时间的推移，我已经转移到了相反的(甚至设计电路的VHDL!)。我的建议是从简单开始。Linux是相当复杂的，到处都有很多层的东西，所有这些都是为了交付最终产品而工作的。如果您是实时linux扩展的死对头，我很乐意建议https://xenomai.org/，它是linux的实时扩展。

但是，为了更具体地解决在Linux中实现调度的问题，您可以这样做，但这将是一项很大的工作，而且可能非常复杂。操作系统使用一个完全公平的调度过程( 调度器 )，每当您旋转一个线程时，它就会被添加到列表中运行。如果您将代码作为驱动程序在内核空间中实现，依赖于硬件中断等，这可能会略有不同，但一般来说，Linux就是这样工作的。通常，实时意味着它能够为线程分配几个不同的优先级之一，并在任何给定的时间充分利用线程的抢占性，这些概念实际上并不是普通Linux的一部分。它对此有一些概念，但它有一些局限性，当您从Linux寻找实时行为时，可能会出现问题。

可能对你有帮助的是一个实时操作系统。如果您正在寻找一个完整的实时操作系统，请查看FreeRTOS http://www.freertos.org/。它有一个庞大的社区，并支持许多不同的设备开箱即用大量的示例代码。他们甚至用一个示例包支持你的特定董事会，这样你就可以在没有损失的情况下给它一次机会！http://www.freertos.org/FreeRTOS-for-Cortex-M3-STM32-STM32F100-Discovery.html。它允许您访问许多OS结构，如网络API、内存管理和线程处理，而不需要庞大操作系统的开销和延迟。使用RTOS，您可以创建任务并分配它们的优先级，这样您就可以成为调度器，不再受操作系统的支配。您运行操作系统，而不是操作系统运行您(如果这是合理的话)。此外，RTOS中提供的结构将感觉很像裸金属代码，因此更容易理解、理解和完全学习。学习一个完整的操作系统(如Linux或Windows )的基本构建块是一个更简单的世界。如果这个选项听起来不错的话，我建议在FreeRTOS网站上查看支持的设备，然后选择一个你想要尝试的，然后再去做。我强烈推荐这样做，作为了解调度和OS构造的一种方法，因为它尽可能简单，而且是开源的。一旦你有了RTOS的基本知识，买一本关于Linux的书就不是个坏主意了。尽管在网络上有许多免费的资源与学习Linux有关，但它们通常是相互矛盾的，而且可能会产生误导。与操作系统一起学习Linux的具体知识，它可以感到压倒性的。从更简单的开始可以帮助你避免筋疲力尽，并尽量减少你感到迷失的时间。Linux绝对是一个学习过程，但是和任何学习过程一样，从简单开始，记住你的最终目标，制定一个计划，并沿着这个计划采取一些小的、可管理的步骤，直到你抬起头来，找到你想要的地方。那就去解决下一座山吧！

Answer 2

实时Linux的前景是相当混乱的。99.99%的信息只是简单的过时。

首先，有许多作为一个任务运行Linux的“微内核”。(如已失效的RTLinux)。问题是，您必须将实时任务写入不同的API，并且不能依赖Linux中的任何内容，因为在任务运行时，Linux将被冻结在后台。因此，除非你的任务非常简单(“当我按下这个按钮时停止马达”)，否则这种方法会带来更多的痛苦而不是收获。

接下来是实时Linux修补程序集。这件事一直不太好。，因为下一项：

最后，当前的Linux内核有摆脱这些问题，这使得人们在过去需要实时。您甚至可以将一个处理器上的Linux关闭为完全控制CPU。另见本论文。

要回答你的问题:我看到了两条不同的道路：

1)从一个正常的3.xx Linux内核开始，研究各种API和实时技术(即实时优先级、内存钉扎等)。这可以让你“接近”到99%的人想要的“实时”。如果它对高频交易来说足够好的话，它可能对你来说就足够了。

2)如果您有严格的实时要求，并且担心Linux不会对其进行剪切，那么(正如上面Nick所提到的)，只需购买一个处理器并编写没有操作系统的实时代码即可。通过将您的“实时”和“非实时”代码拆分到不同的CPU中，您将使整个系统变得更简单，并使更加健壮。

Answer 3

如果您想学习实时操作系统，那么我建议您获得一个FPGA，例如Altera DE2，并在您自己的操作系统和ucos上进行实验。您可以阅读一篇关于嵌入式实时操作系统这里的好文章。

您还可以获得一个Linux Raspberry并为此编写自己的操作系统。