Linux의 1ms 해상도 타이머 권장 방법

https://stackoverflow.com/questions/240058

04-07-2019
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문제

Linux에서 1ms 해상도가있는 타이머 진드기가 필요합니다. 다양한 이벤트가 트리거되어야하는지 확인하는 데 사용되는 타이머 값을 증가시키는 데 사용됩니다. posix timerfd_create는 glibc 요구 사항으로 인해 옵션이 아닙니다. Timer_Create 및 Timer_SetTimer를 시도했지만 내가 얻을 수있는 가장 좋은 것은 10ms 해상도이며 작은 값은 10ms 해상도로 기본적으로 보입니다. getittimer와 setitimer는 맨 페이지에 따라 10ms 해상도를 갖습니다.

현재 생각할 수있는이 타이머를 수행하는 유일한 방법은 MS가 통과 한 경우 메인 루프에서 Clock_Monotonic과 함께 Clock_GetTime을 사용하고 카운터를 늘리고 다양한 이벤트가 발생하는지 확인하는 것입니다.

기본 루프에서 지속적으로 쿼리하는 것보다 더 좋은 방법이 있습니까? 이에 대한 권장 솔루션은 무엇입니까?

내가 사용하는 언어는 평범한 오래된 것입니다 c

업데이트
2.6.26 커널을 사용하고 있습니다. 나는 당신이 1kHz에서 방해 할 수 있다는 것을 알고 있습니다. 그리고 POSIX TIMER_* 함수는 최대 1ms까지 프로그래밍 될 수 있지만 신뢰할 수없는 것처럼 보이며 일부는 새로운 커널이 필요할 수 있기 때문에 사용하고 싶지 않습니다. 시스템. 일부 재고 커널에는 여전히 100Hz가 구성된 것 같습니다. 그리고 나는 그것을 감지해야합니다. 응용 프로그램은 내 시스템 이외의 다른 것에서 실행될 수 있습니다 :)

반응해야 할 네트워크 이벤트가있을 수 있으므로 1ms에 대해서는 잠을 잘 수 없습니다.

내가 어떻게 해결했는지그다지 중요하지 않기 때문에 글로벌 타이머에 100ms 해상도가 있다고 선언했습니다. 자체 타이머를 사용하는 모든 이벤트는 타이머 만료를 위해 최소 100ms를 설정해야합니다. 나는 더 나은 방법이 있을지 궁금해했다.

내가 대답을 받아 들인 이유Freespace의 답변은 실시간 Linux 시스템 없이는 실제로 불가능한 이유를 가장 잘 설명했다고 생각합니다.

해결책

기본 루프의 폴링은 답이 아닙니다. 프로세스는 CPU 시간이 많지 않을 수 있으므로 코드가 실행되기 전에 10ms 이상이 경과하여 쇠약 해집니다.

10ms는 대부분의 비에 대한 표준 타이머 해상도에 관한 것입니다.실시간 운영 체제 (RTOS). 그러나 그것은 비 RTO에 속합니다. 스케줄러와 디스패처의 동작은 타이머 만료에 얼마나 빨리 응답 할 수 있는지에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 10ms 이하의 해상도 타이머가 있다고 가정하더라도 코드가 실행되지 않으면 타이머 만료에 응답 할 수 없습니다. 코드가 언제 실행 될지 예측할 수 없으므로 타이머 만료에 정확하게 응답 할 수 없습니다.

물론 실시간 Linux 커널이 있습니다 http://www.linuxdevices.com/articles/at8073314981.html 목록. RTO는 시설을 제공하여 코드가 실행 될 때에 대해 부드럽거나 어려운 보장을받을 수 있습니다. 이것은 만료되는 타이머에 안정적이고 정확하게 응답하는 유일한 방법입니다.

다른 팁

1ms 해상도 타이머를 얻으려면 무엇을합니다 libevent 하다.

타이머를 a로 정리하십시오 MINHEAP, 즉, 힙의 상단은 최초의 만료 (절대) 시간 (RB- 트리도 작동하지만 더 많은 오버 헤드)을 가진 타이머입니다. 전화하기 전에 select() 또는 epoll() 메인 이벤트 루프에서 가장 빠른 타이머의 만료 시간과 지금 사이의 밀리 초 단위로 델타를 계산합니다. 이 델타를 시간 초과로 사용하십시오 select(). select() 그리고 epoll() 타임 아웃에는 1ms 해상도가 있습니다.

위에서 설명한 메커니즘을 사용하는 타이머 해상도 테스트가 있습니다 (그러나 libevent는 아님). 테스트는 원하는 타이머 만료 시간의 차이와 실제 1ms, 5ms 및 10ms 타이머의 실제 만료를 측정합니다.

1000 deviation samples of  1msec timer: min=  -246115nsec max=  1143471nsec median=   -70775nsec avg=      901nsec stddev=    45570nsec
1000 deviation samples of  5msec timer: min=  -265280nsec max=   256260nsec median=  -252363nsec avg=     -195nsec stddev=    30933nsec
1000 deviation samples of 10msec timer: min=  -273119nsec max=   274045nsec median=   103471nsec avg=     -179nsec stddev=    31228nsec
1000 deviation samples of  1msec timer: min=  -144930nsec max=  1052379nsec median=  -109322nsec avg=     1000nsec stddev=    43545nsec
1000 deviation samples of  5msec timer: min= -1229446nsec max=  1230399nsec median=  1222761nsec avg=      724nsec stddev=   254466nsec
1000 deviation samples of 10msec timer: min= -1227580nsec max=  1227734nsec median=    47328nsec avg=      745nsec stddev=   173834nsec
1000 deviation samples of  1msec timer: min=  -222672nsec max=   228907nsec median=    63635nsec avg=       22nsec stddev=    29410nsec
1000 deviation samples of  5msec timer: min= -1302808nsec max=  1270006nsec median=  1251949nsec avg=     -222nsec stddev=   345944nsec
1000 deviation samples of 10msec timer: min= -1297724nsec max=  1298269nsec median=  1254351nsec avg=     -225nsec stddev=   374717nsec

이 테스트는 Fedora 13 커널 2.6.34에서 실시간 프로세스로 진행되었으며, 1ms 타이머의 가장 잘 달성 된 정밀도는 AVG = 22nsec stddev = 29410nsec입니다.

그것이 최상의 솔루션인지 확실하지 않지만 커널 고해상도 타이머를 사용하여 타이밍을 수행하는 작은 커널 모듈을 작성하는 것이 좋습니다. 기본적으로 읽기가 1ms 간격으로 만 반환되는 장치 파일을 만듭니다.

이러한 유형의 접근 방식의 예는 Ztdummy 모듈을 통해 별표 PBX에서 사용됩니다. Ztdummy를 위해 Google에서 Google을 사용하는 경우이를 수행하는 코드를 찾을 수 있습니다.

커널이 애플리케이션이 항상 CPU를 얻을 수 없기 때문에 기본 루프에서 일정한 쿼리를 사용하더라도 표준 Linux로 1ms 정밀도를 달성하는 데 어려움이 있다고 생각합니다. 예를 들어, 선제 적 멀티 태스킹으로 인해 수십 밀리 초에 잠을 잘 수 있으며 그것에 대해 할 수있는 일은 거의 없습니다.

당신은 조사하고 싶을 수도 있습니다 실시간 리눅스.

x86 플랫폼을 타겟팅하는 경우 HPET 타이머를 확인해야합니다. 이것은 정밀한 하드웨어 타이머입니다. 그것은 당신의 어머니 보드 (지금 모두가 그것을 지원 함)에 의해 지원되어야하며, 당신의 커널에는 드라이버도 포함되어야합니다. 나는 아무런 문제없이 몇 번 사용했으며 1ms보다 훨씬 더 나은 해상도를 달성 할 수있었습니다.

다음은 몇 가지 문서와 예입니다.

나는 gettimeofday/ustam 컨트롤러, 그리고 필리 초 정확도를 얻는 것을 기억하는 것 같습니다. 매우 나쁜 드러머처럼 들리기를 원하지 않으면 드럼 머신에 필요한 경우 (미디의 내장 대기 시간을 계산) -IIRC (IIRC였습니다. 2005 그래서 내 기억은 약간 퍼지입니다.) 나는 수면과 함께 200 마이크로 초의 목표 시간 이내에 얻었습니다.

그러나 나는 시스템에서 다른 많은 것을 실행하지 않았습니다. 통제 된 환경이 있다면 그런 솔루션을 벗어날 수 있습니다. 더 많은 시스템이 진행되고 있다면 (Cron이 업데이트 된 B를 발사하는 등을보고) 상황이 무너질 수 있습니다.

Linux 2.4 커널에서 실행 중입니까?

VMware KB 기사 #1420에서 (http://kb.vmware.com/kb/1420).

Linux 게스트 운영 체제 타이머 인터럽트를 계산하여 시간을 유지합니다. 방치되지 않은 2.4 및 이전 커널은 가상 시스템 타이머를 프로그램하여 100Hz에서 클럭 인터럽트를 요청합니다 (초당 100 개 인터럽트). 반면에 2.6 커널은 1000Hz -10 배나 자주 1000Hz의 인터럽트를 요청합니다. 배포 공급 업체가 2.6 기능을 포함하도록 수정 한 약 2.4 개의 커널에는 1000Hz 인터럽트를 요청하거나 경우에 따라 512Hz와 같은 다른 요금으로 인터럽트가 필요합니다.

Linux 커널에는 Ktimer 패치가 있습니다.

http://lwn.net/articles/167897/

http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/

HTH

먼저 커널 소스를 가져 와서 조정 된 HZ 매개 변수로 컴파일하십시오.

만약에 HZ=1000, 타이머는 초당 1000 회 방해합니다. 사용해도 괜찮습니다 HZ=1000 i386 기계의 경우.
임베디드 기계에서 HZ는 100 또는 200으로 제한 될 수 있습니다.

양호한 작동을 위해서는 preempt_kernel 옵션이 켜져 있어야합니다. 이 옵션을 올바르게 지원하지 않는 커널이 있습니다. 검색하여 확인할 수 있습니다.

최근 커널 (IE 2.6.35.10)은 NO_HZ 옵션을 지원하여 동적 진드기를 켭니다. 이것은 유휴 상태 일 때 타이머 진드기가 없지만 지정된 순간에 타이머 진드기가 생성됩니다.

커널에는 RT 패치가 있지만 하드웨어 지원은 매우 제한적입니다.

일반적으로 RTAI는 문제에 대한 모든 킬러 솔루션이지만 하드웨어 지원은 매우 제한적입니다. 그러나 EMC2와 같은 우수한 CNC 컨트롤러는 5000Hz의 클럭에 RTAI를 사용하지만 설치하기가 어려울 수 있습니다.

가능하다면 펄스를 생성하기 위해 하드웨어를 추가 할 수 있습니다. 이는 모든 OS 버전에 적응할 수있는 시스템을 만듭니다.

최소한 루프에서 나노 수면을 사용하여 1ms를 위해 잠을 잘 수 있습니까? 아니면 그게 glibc 일입니까?

업데이트: 신경 쓰지 마세요, 나는 Man Page에서 "프로세스가 다시 실행될 때까지 지정된 것보다 최대 10ms 더 오래 걸릴 수 있습니다"라고 봅니다.

간단한 실시간 응용 프로그램을 위해 RTO가 필요하지 않습니다. 모든 현대 프로세서에는 범용 타이머가 있습니다. 작업중인 대상 CPU에 대한 데이터 시트를 받으십시오. 커널 소스를 살펴보면 아치 디렉토리 아래에서 프로세서 별 소스를 찾을 수 있습니다.이 타이머를 처리하는 방법.

이것으로 취할 수있는 두 가지 접근 방식이 있습니다.

1) 귀하의 응용 프로그램은 상태 기계 만 실행 중이며 다른 것은 없습니다. Linux는 단순히 "부트 로더"입니다. 문자 장치를 설치하는 커널 객체를 만듭니다. 커널에 삽입되면 GP 타이머를 설정하여 지속적으로 실행하십시오. 당신은 그것이 작동하는 주파수를 알고 있습니다. 이제 커널에서 워치 독을 명시 적으로 비활성화하십시오. 이제 단일 CPU Linux 커널에서 인터럽트 (하드웨어 및 소프트웨어)를 비활성화하면 Spin_Lock ()을 호출하면이 작업을 수행하지 않습니다. CPU는 귀하의 것입니다. 바쁜 루프, 필요한 #의 진드기가 통과 될 때까지 GPT의 값을 확인하면 다음 타임 아웃의 값을 설정하고 처리 루프를 입력하십시오. 코드의 버스트 시간이 1ms 미만인지 확인하십시오.

2) 두 번째 옵션. 이것은 당신이 선제 적 Linux 커널을 실행한다고 가정합니다. 실행중인 OS와 함께 사용하지 않은 GPT를 설정하십시오. 이제 1ms 타임 아웃이 발생하기 전에 (50-75 USEC.) 인터럽트가 발생하면 인터럽트가 즉시 비활성화되고 1ms 창이 발생할 때까지 대기 대기하고 스핀 스핀 후 상태 기계로 입력 한 후 스핀 스핀 및 이후에 인터럽트가 발생하고 스핀 스핀을 방출하기 위해 인터럽트를 설정합니다. 대기에 인터럽트를 활성화합니다. 이것은 당신이 인터럽트를 비활성화하는 커널의 다른 것들과 협력하고 있다는 사실을 설명합니다. 이것은 오랫동안 인터럽트를 잠그는 다른 커널 활동이 없다고 가정합니다 (100US 이상) 이제 발사 이벤트의 정확도를 측정하고 필요에 맞게 창을 더 크게 만들 수 있습니다.

대신 RTOS의 작동 방식을 배우려고하는 경우 또는 하나 이상의 실시간 책임으로 제어 문제를 해결하려고한다면 RTO를 사용하십시오.

"/dev/rtc0"(또는 "/dev/rtc") 장치 및 관련 ioctl () 인터페이스를 사용하는 것은 어떻습니까? 정확한 타이머 카운터를 제공한다고 생각합니다. 속도를 1ms로 설정할 수는 없지만 가까운 값 또는 1/1024sec (1024Hz) 또는 8192Hz와 같은 더 높은 주파수로 설정할 수 있습니다.

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