8.4通过延迟补偿来提高实时性
8.4 通过延迟补偿来提高实时性
延迟补偿的基本原理，不是改变时钟本身的精度，而是主动地、提前地设置定时器的到期时间，以“预支”（anticipate）掉已知的、系统固有的响应延迟。
在实时系统中，从定时器到期（Timer Shot）到目标代码（中断处理程序 IRQ、内核任务 Kernel 或用户空间线程 User）实际开始执行之间存在不可避免的延迟。
延迟来源包括硬件因素（如硬件定时器重编程所需的时间、总线传输、缓存未命中）和软件因素（如关中断代码执行、调度延迟、内核态用户态切换等）。
Gravity (重力值) 是一个静态调整值（以纳秒为单位）。它的作用是将定时器的触发时间点提前（Anticipate）Gravity (重力值) 所表示的时间量。
例如，如果一个用户空间线程需要在绝对时间点 T 被唤醒，但系统从定时器到期到唤醒该线程通常需要 G 纳秒（用户重力），那么定时器会被设置为在T - G时刻到期。这样，尽管有延迟 G，线程实际被唤醒的时间点会更接近预期的 T。
Xenomai 3三个独立的重力值，分别对应定时器触发后激活的不同执行上下文：
irq重力值: 中断发生到执行实时中断处理程序 (Real-time IRQ handler)的固有延迟kernel重力值: 从中断处理程序执行结束，到开始执行内核态 RTDM 线程 (Kernel task)的固有延迟user重力值: 从中断处理程序执行结束，到开始执行用户态用户空间 Xenomai 实时线程 (User-space thread)的固有延迟
# cat /proc/xenomai/clock/coreclk gravity: irq=0 kernel=5000 user=5000 devices: timer=arch_sys_timer, clock=<Linux clocksource> watchdog: on ticks: 19251279868217 (1182 49b2b139)如何修改 Gravity (重力值)？
- 编译时设置默认值
默认情况下，Gravity (重力值) 的值是 0，表示系统没有对定时器进行补偿。
--- Xenomai/cobalt Latency settings ---> (0) User scheduling latency (ns) (0) Intra-kernel scheduling latency (ns) (0) Interrupt latency (ns)- 运行时手动修改 Gravity (重力值)
通过写入/proc/xenomai/clock/coreclk文件（使用后缀i,k,u或组合）来动态调整不同上下文的重力值，以优化系统实时性能。
/* change the user gravity (default) */ # echo 3000 > /proc/xenomai/clock/coreclk /* change the IRQ gravity */ # echo 1000i > /proc/xenomai/clock/coreclk /* change the user and kernel gravities */ # echo "2000u 1000k" > /proc/xenomai/clock/coreclk- 运行时自动调整 Gravity (重力值)
通过 autotune 工具，可以自动调整 Gravity (重力值)，以优化系统实时性能。
编译内核时，需打开 Auto-tuning 选项：
--- Xenomai/cobalt Core features ---> <*> Auto-tuning值得注意的是，调整了 Gravity (重力值) 后，如果提前触发量设置的过大，可以能导致延迟出现负数的情况。因此，需要根据系统的实际情况，合理设置 Gravity (重力值)。
参考：https://doc.xenomai.org/v3/html/MIGRATION/index.html