[Doc]添加RT-Patch相关理论调研

doc/RT-Patch理论依据.md

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+相关文章：
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+[如何给嵌入式Linux打实时补丁？ - 知乎](https://zhuanlan.zhihu.com/p/118678888)
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+[“零”智享丨Preempt-RT实时patch介绍 - 知乎](https://zhuanlan.zhihu.com/p/586668309)
+
+RT-Patch链接：
+[realtime:preempt\_rt\_versions \[Wiki\]](https://wiki.linuxfoundation.org/realtime/preempt_rt_versions)
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+## 1. 传统Linux
+
+标准的Linux并不是硬时操作系统，因为以下四类区间中只有一类支持[[抢占调度]]
+- [[中断]] x
+- [[软中断]] x
+- 进程上下文的[[spinlock]] x
+- **进程上下文的其他区域**，只有这里支持抢占调度！ √
+![[Pasted image 20231108222741.png]]
+- T3时刻系统唤醒了高优先级的RT task，但由于此时系统处于不可调度区域，所以RT task无法立即运行
+- T5时刻，中断都结束，但spin lock仍然没有释放，系统仍然处于不可调度区域
+- T6时刻，spin lock释放，高优先级的RT task立马得到调度
+从T1到T6，这个区间的时间是不可预测的，所以通用的Linux系统无法达到硬实时的标准。
+
+## 2. RT-patch改进
+> 两种思路：
+> 1. [[双内核法]]
+> 2. **修改内核代码**：通过打补丁的方式，对内核的进程调度、中断服务程序等代码进行修改与优化，提高系统的实时性能，最出名的就是Preempt-RT补丁
+
+```ad-abstract
+原理：
+最小化内核中不可抢占部分的代码，同时将为支持抢占性必须要修改的代码量最小化。对[[临界区]]、[[中断处理函数]]等代码进行抢占改进
+
+```
+
+1. 重新实现rt_mutex使内核里的spinlock可被抢占。以前被spinlock_t和rwlock_t保护的临界区现在变得可以被抢占：[[临界区抢占]]
+2. 中断线程化：Preempt-RT在内核线程上下文中处理中断：[[中断处理线程化]]
+3. 为内核里的自旋锁(spinlock)和信号量(semaphore)实现[[优先级继承]](PI-Priority Inheritance)
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+## 3. 打入RT-patch方法
+```shell
+gnuzip patch-xxx-rt-xx
+patch -p1 < patch-xxx-rt-xx
+```
+[[编译内核]]的时候在[[menuconfig]]中的Preemption Model选择Fully Preemptible Kernel
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+## 4. 测试方法
+可以使用[[cyclictest]]工具进行测试，如果要上压力就用[[stress]]工具
+
+
+## 5.总结
+- **抢占调度**
+**区域：**
+1. 中断
+2. 软中断
+3. 进程上下文的spinlock
+4. 进程上下文的其他区域
+一般server仅在 **4. 进程上下文的其他区域** 支持抢占
+
+- **优化方向**
+1.中断线程化（内核线程）
+2.spinlock临界区抢占（拥锁进程优先级继承）
+3.硬件（如Cortex R系列）
+
+---
+[[RealTime实时补丁Patch优化原理（理论）]] 
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