众所周知，Linux作为通用操作系统（GPOS），在诸如工业自动化、运动控制、工业通信等应用场景中，很难满足实时响应需求。那么，如何让我们的嵌入式产品在满足Linux操作系统通用性的同时，兼顾实时性能呢？

答案是：给Linux内核打上 PREEMPT_RT“实时补丁”，对Linux内核进行调整和优化，从而达到可预测、更低延迟的实时性能。
  b3 S' ]/ J5 C% }问题来了！PREEMPT_RT “实时补丁”主要做什么？怎么打？接下来，我们展开说说。

PREEMPT_RT “实时补丁”的主要目的是尽量减少Linux内核代码中不可抢占的部分，以达到实时操作系统的要求。它的本质是Linux内核的一个实时扩展，为实时任务提供必要的调度机制和时间管理，通过采用抢占式调度策略，让高优先级的实时任务可以打断低优先级的任务，确保实时任务能够及时响应。
! C9 i& i$ s1 P! a5 l7 j- p0 pSTM32 MPU OpenSTLinux支持统一平台化的Linux软件，以Linux内核为主线，支持Yocto & BuildRoot，预集成安全OS(OP-TEE)，还有我们今天要着重说的支持Linux实时功能的扩展包X-LINUX-RT。
: Z+ x- E- Q1 F, k* w

# R3 c0 t3 F; N% a) l

X-LINUX-RT作为 STM32 MPU OpenSTLinux 扩展包，它使能了 PREEMPT-RT 实时补丁，满足了PLC（可编程逻辑控制器）、运动控制器、工业通讯等诸多场合要求的实时性和确定性响应时间需求。

依照以下步骤，可从ST官方获取STM32 MPU OpenSTLinux 实时扩展包 X-LINUX-RT。
- J) ]" q7 Q0 N: n, H- C* b

• 进入st.com, 搜索框中键入“X-LINUX-RT”，>>点击进入网页。
• 点击“获取软件”，或从页面下方的“Get from GitHub”进入ST的代码仓库，点击绿色键“Code”，复选框中选中“Download ZIP”，即可下载代码了。下载前，建议大家先到STM32 MPU的WiKi页面阅读一下README文档，>>点击阅读README文档。
• 最后，将下载好的X-LINUX-RT配置到开发环境中，实时补丁就打好了。
  

$ I/ y8 p0 u' z/ y
Linux-RT与Linux实时性能测试（Cyclictest工具）
cyclictest常用于实时系统的基准测试，是评估实时系统相对性能的最常用工具之一。cyclictest反复测量并精确统计线程的实际唤醒时间，以提供有关系统的延迟信息。它可测量由硬件、固件和操作系统引起的实时系统的延迟。
, l% l! D3 D7 C8 S1 V* B
基于STM32MP135F-DK板，使用cyclictest命令分别有“X-LINUX-RT”扩展包和没有“X-LINUX-RT”扩展包的系统测试其实时性。空载状态下，系统运行10分钟的测试曲线如下：
' X% ^  N: D* g" M* g: ?

  G, W# h$ P: D; W) B4 m

▲ 图1. 空载状态下，是否有“X-LINUX-RT”扩展包的测试曲线对比

对比测试数据，可看到打了X-LINUX-RT“实时补丁”的系统，延迟更加稳定，最大延迟更低，系统实时性更佳。
0 t* ^% R7 {. L
* w4 Z0 a' P# |! r% J
- F- W# \: J. l' W- m% T2 D' G8 rLinux-RT实时性能测试
同样，基于STM32MP135F-DK板，还是用cyclictest命令测试CPU空载及满载状态下的实时性能对比。系统运行12小时，空载状态和满载状态下的测试曲线如下：
- M& N& {+ I5 Q' q2 p6 P: E% d% ^0 n

▲ 图2. 系统运行12小时，有“X-LINUX-RT”扩展包的性能测试曲线

根据cyclictest 测试结果，得出下表：

以上测试结果说明，打了实时扩展包X-LINUX-RT后，系统的实时性能得到大幅提升。
9 @  T6 ?5 `" X2 a5 J# S: M" p
$ Y( ^+ w1 \0 v. P' I) P

X-LINUX-RT的应用不仅解决了Linux在高实时性需求场景中的局限性，还为嵌入式系统的开发提供了更多的灵活性和可能性。在未来的研究与开发中，深入探索和优化X-LINUX-RT的应用，将进一步推动实时系统的性能提升和技术进步，为各行业提供更加高效和可靠的解决方案。