ubuntu18.04平台上基于xenomai3.2对Linux内核的实时化改造

Linux系统工业化应用的场景中，实时性不足是一个很重要的缺陷和问题，传统的LINUX实时性改造有多种，下面博客分别介绍了两种方案：

给ubuntu18.04系统内核升级rt-patch补丁_papaofdoudou的博客-CSDN博客_ubuntu安装patch

利用RT-Thread VMM组件实现对Linux实时性改造的实践_papaofdoudou的博客-CSDN博客

这里在介绍并实践一种更加“高级”一点的方案，就是基于XENOMAI的LINUX实时性改造。

环境平台：

资源下载

xenomai-stable-v3.2.x.tar.bz2,下载链接：

Files · stable/v3.2.x · xenomai / xenomai · GitLab

xenomai内核补丁：

https://xenomai.org/downloads/dovetail/patch-5.10.89-dovetail1.patch.bz2

要选择和补丁对应的Linux内核版本，linux-5.10.89

https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.10.89.tar.gz

首先验证一下原版LINUX内核是否能够启动，参考如下文档：

Ubuntu18.04 Linux内核编译升级_papaofdoudou的博客-CSDN博客_ubuntu18.04升级内核

升级后，使用linux-5.10.89的内核可以正常启动UBUTNU18.04.6的文件系统，内核可以用。

xenomai环境搭建

首先是打xenomai补丁，解压内核并用GIT进行版本管理，方便我们查询每一步都变化了什么。

解压XENOMAI补丁：

bzip2 -d patch-5.10.89-dovetail1.patch.bz2

解压xenomai-stable-v3.2.x.tar.bz2

打补丁：

进入linux-5.10.89目录，执行如下命令将XENOMAI实时补丁打上：

../xenomai-stable-v3.2.x/scripts/prepare-kernel.sh --arch=x86_64 --dovetail=../patch-5.10.89-dovetail1.patch

补丁的改动还是非常大的：

编译内核

make menuconfig，可以看到XENOMAI配置选项已经出现： 

 将CONFIG_SYSTEM_TRUSTED_KEYS和CONFIG_SYSTEM_REVOCATION_KEYS置空，否则会遇到编译错误。之后执行make -j4开始编译：

最终内核链接的时候，出现链接错误，其中udp_sock是XENOMAI引入的符号。

根据报错线索，BTFIDS是新版内核增加的功能，我们可以将其关闭，方法是需要将CONFIG_DEBUG_INFO_BTF关闭，不进行这一步的检查.

或者:

sudo scripts/config --disable CONFIG_DEBUG_INFO_BTF

配置

General setup  --->
 Preemption Model (Preemptible Kernel (Low-Latency Desktop))  ---> 
 (X) Low-Latency Desktop
 (-xeno-3.2.1)Local version - append to kernel release
 
Processor type and features  --->
 Processor family (Core 2/newer Xeon)  ---> 
 (X) Core 2/newer Xeon 
 [*] Multi-core scheduler support                                                             
 [ ] CPU core priorities scheduler support 
 
Power management and ACPI options  --->
CPU Frequency scaling  --->
[ ] CPU Frequency scaling
[*] ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) Support  ---> 
< > Processor 
 CPU Idle  --->
 [ ] CPU idle PM support

Memory Management options  --->
[ ] Contiguous Memory Allocator
[ ] Transparent Hugepage Support
[ ] Allow for memory compaction
[ ] Page migration 

这样做后可以正常编译链接通过。

执行sudo make modules_install, sudo make headers_install, sudo make install之后，新内核安装完毕：

之后重启,执行dmesg|grep Xenomai查看Xenomai加载情况：

xenomai正常加载。

编译xenomai用户态库：

安装依赖:

sudo apt install automake libtool m4 autoconf

生成配置文件

./scripts/bootstrap

编译:

sudo ./configure --with-pic --with-core=cobalt --enable-smp --disable-tls --enable-dlopen-libs --disable-clock-monotonic-raw

编译：

编译完用户态库之后，测试系统实时性：

参考资料

 How to Run Xenomai in qemu - F.J Kong's Blog

latency必须在启用xenomai的内核系统上跑，否则会出现如下的报错：

结束