C LANGUAGE TECHNOLOGY

【C言語】LinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチでリアルタイムプログラミング

悩んでいる人

C言語でLinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチでリアルタイムプログラミングを教えて!

こういった悩みにお答えします.

本記事の信頼性

  • リアルタイムシステムの研究歴12年.
  • 東大教員の時に,英語でOSの授業.
  • 2012年9月~2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校コンピュータサイエンス学部2021年の世界大学学術ランキングで20位)で客員研究員として勤務.C言語でリアルタイムLinuxの研究開発
  • プログラミング歴15年以上,習得している言語: C/C++Solidity/Vyper,Java,Python,Ruby,HTML/CSS/JS/PHP,MATLAB,Assembler (x64,ARM).
  • 東大教員の時に,C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」,C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」GitHubにオープンソースとして公開

こういった私から学べます.

【C言語】LinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチでリアルタイムプログラミング

C言語でLinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチでリアルタイムプログラミングを紹介します.

PREEMPT_RTパッチは,いくつかの非常に小さなコード領域("raw_spinlock critical regions")を除いて,ほぼ全てのカーネルのコード領域でプリエンプションできます.

ほとんどのカーネルのスピンロックを優先度継承をサポートするミューテックスに置き換えること,すべての割り込みとソフトウェア割り込みをカーネルスレッドに移動することで実現します.

利用するLinuxカーネルのバージョンはLinuxカーネル5.15(Ubuntu 22.04 LTS)です.

本記事は以下の内容を習得していることを前提とします.

C言語 Linuxカーネル ビルド
【C言語】Linuxカーネルのビルド方法と新しいシステムコールの実装方法

こういった悩みにお答えします. こういった私から学べます. 目次1 Linuxカーネルのビルド方法1.1 GRUBを編集して起動するLinuxカーネルを指定1.2 Linuxカーネルのビルド環境の構築 ...

続きを見る

LinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチの適用方法

まずはLinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチを適用する必要があります.

Linuxカーネル5.15のパッチはこちらからダウンロードできます.

Linuxカーネル5.15のソースコードのトップディレクトリで以下の作業を行いパッチを当てて下さい.

PREEMPT_RTを有効にするために,Linuxカーネルの.configで「General setup -> Preemption Model -> Fully Preemptible Kernel (Real-Time)」を有効に設定します.

後は,ビルドを成功するために,.configファイルを直接編集して以下の設定に変更しましょう.

「CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS="debian/canonical-certs.pem"」を「CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS=""」に変更

「CONFIG_SYSTEM_REVOCATION_KEYS="debian/canonical-revoked-certs.pem"」を「CONFIG_SYSTEM_REVOCATION_KEYS=""」に変更

「CONFIG_DEBUG_INFO=y」を「CONFIG_DEBUG_INFO=n」に変更

「CONFIG_LOCALVERSION=""」を「CONFIG_LOCALVERSION="-mykernel"」のように好きな文字列に変更

https://hiroyukichishiro.com/build-linux-kernel-and-implement-new-system-call-in-c-language/

makeでビルドします.

ビルドが成功したら,Linuxカーネルをインストールします.

インストールが成功したら,再起動してビルドしたLinuxカーネルを起動します.

以下のように「5.15.0-rt17-mykernel」と表示されれば成功です.

LinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチでリアルタイムプログラミング

LinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチでリアルタイムプログラミングをします.

まずはビルド環境をセットアップします.

リアルタイムプログラミングのテストプログラムであるRT-Testsを以下のコマンドでインストールします.

本記事ではRT-Testsの中にあるCyclictestを利用します.

Cyclictestは,システムの遅延に関する統計情報を提供するために,スレッドが意図したウェイクアップ時刻と実際にウェイクアップした時刻の差を正確かつ繰り返し測定するC言語のプログラムです.

Cyclictestにより,ハードウェア,ファームウェア,OSが原因で発生するリアルタイムシステムの遅延を測定することができます.

Cyclictestの実行方法は以下になります.

LinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチと通常のLinuxカーネルで遅延を比較してみましょう!

まとめ

C言語LinuxカーネルのPREEMPT_RTパッチでリアルタイムプログラミングを紹介しました.

具体的には,RT-Testsの中にあるCyclictestの実行方法を解説しました.

C言語を独学で習得することは難しいです.

私にC言語の無料相談をしたいあなたは,公式LINE「ChishiroのC言語」の友だち追加をお願い致します.

私のキャパシティもあり,一定数に達したら終了しますので,今すぐ追加しましょう!

友だち追加

独学が難しいあなたは,元東大教員がおすすめするC言語を学べるオンラインプログラミングスクール5社で自分に合うスクールを見つけましょう.後悔はさせません!

-C LANGUAGE, TECHNOLOGY
-, , , , , , ,