如何设置PREEMPT-RT中断线程优先级以优化中断线程化原理？

目录一、什么是中断线程化1. 普通Linux中断处理2. 实时性的不足3. 中断线程化二、中断线程优先级配置使用chrt修改中断线程优先级使用rtirq修改中断线程优先级安装rtirqrtirq使用说明rtirq配置三、总结 本文介绍实时linux方案PREEMPT-RT提升系统实时性的机制之一--中断线程化，以及中断线程优先级配置，希望能为感兴趣的读者提供些许参考。 什么是实时 实时的分类 为什么普通Linux不实时？ 常见的RTOS latency和jitter 一、什么是中断线程化 1. 普通Linux中断处理 中断是一种异步事件处理机制，用于响应硬件请求，它会打断进程的正常调度和执行，然后调用内核中断处理程序来响应设备的请求。 由于中断处理程序会打断其他进程的运行，所以，为了减少对正常进程运行调度的影响，中断处理程序就需要尽可能快地运行。如果中断本身要做的事情不多，那么处理起来也不会有太大问题；但如果中断要处理的事情很多，中断服务程序就有可能要运行很长时间。特别是，中断处理程序在响应中断时，还会临时关闭中断。若中断任务繁重，这就会导致上一次中断处理完成之前，其他中断都不能响应，甚至丢失中断。 所以Linux 将中断处理过程分成了两个阶段，也就是上半部和下半部： 上半部：快速处理硬件中断，inux不支持中断嵌套，它在中断禁止模式下运行，主要处理跟硬件紧密相关的或时间敏感的工作，即硬中断（Interrupt Request，IRQ）。 下半部：延迟处理上半部遗留任务，通常以内核线程方式运行，即软中断（SoftIRQ）。 硬中断处理程序（ISR）迅速响应硬件事件，执行最少工作，大部分任务推迟至软中断SoftIRQ或任务队列workqueue。 软中断是一种机制，用于在稍后执行较耗时的中断处理任务。一般以内核线程的方式执行，并且每个 CPU 都对应一个软中断内核线程，名字为 “ksoftirqd/CPU 编号”，如0 号 CPU 对应的软中断内核线程的名字就是 ksoftirqd/0。软中断在软中断上下文运行，执行时机有2个，一个是硬件中断返回后立即执行，这时和硬件中断一样，完全抢占进程上下文，不允许被调度和抢占，其执行时间为不超过2ms，如果执行的软中断超过了2ms会将软中断延迟到软中断线程 “ksoftirqd/CPU 编号”中执行。 系统中软硬件中断通过proc 文件系统来查看： /proc/softirqs 提供了软中断的运行情况； /proc/interrupts 提供了硬中断的运行情况。 2. 实时性的不足 传统的中断处理方式虽然提升了系统的吞吐量，但从实时任务响应实时性方面来看存在以下不足： 中断禁用：inux不支持中断嵌套，在硬中断处理过程中，其他中断会被屏蔽，增加了延迟。 中断串行处理：inux不支持中断嵌套，同一cpu上的外设中断处理串行执行，这在非紧急外设中断多的情况下导致紧急外设中断处理的不确定性。 不可预知的延迟：不同的驱动程序，硬中断处理程序执行需要的时间不同，不可预知，可能导致高优先级任务被中断抢占延迟执行，影响任务的实时性能。 软中断的不确定性：软中断在硬中断退出后前期处理是完全抢占进程上下文的，它的处理时间和调度顺序也可能影响到实时任务的执行。 这些不足使得普通linux中断处理方式难以满足高实时性要求的应用场景。 3. 中断线程化 为了解决上述问题，PREEMPT-RT补丁引入了中断线程化机制，于2009年合入linux主线版本2.6.30。顾名思义就是将原来硬件中断上下文的中断处理的部分也通过一个内核线程来处理，启用PREEMPT-RT后（系统抢占配置为Full Real Time Preemption）默认将除代码中明确指明非中断线程化的中断和系统硬件timer中断外的硬件中断均通过中断线程来处理，中断线程默认是一个实时线程，调度类为SCHED_FIFO，实时优先级为50。同时将SoftIRQ全部放到ksoftirqd/CPU线程中执行，ksoftirqd/CPU为普通非实时任务不变。通过ps命令可以看到中断线程。