Коришћење РТ кернела (мала латенција)

Мигуел Маиол, сјајни следбеник и коментатор овог блога, препоручио је чланак објављен у Хиспасониц о употреби РТ кернела, које смо одлучили да објавимо и проширимо у неким од његових делова. Л РТ кернели дозволити а оптималне перформансе у неким одређене ситуацијеНа пример, аудио монтажа или употреба виртуелних музичких инструмената.

Вишезадаћно језгро

Линук језгро, као и већина модерних оперативних система, је вишезадаћно. То значи да се истовремено покреће неколико програма.

У стварности то није баш тако. Оно што радите је да програме ставите у ред и један по један, микропроцесор их извршава одређено време. Кад се ово исцрпи, микропроцесор прекида задатак остављајући га на пола пута и уступа место следећем. Ова количина времена назива се квантум или временски пресек и не мора бити константна.

Добра аналогија може бити кувар у бару који истовремено припрема неколико јела: сендвич са слабином, сендвич са трипицама, мешана салата ... Сад ломим хлеб, окрећем таву, док се греје, перем зелена салата итд.

Ако је квантум довољно мали, субјективни утисак за спорог посматрача, као што је људско биће, јесте да уместо брзог процесора који извршава задатке наизменично имамо полаганог процесора за сваког од њих (неколико кувара у истој кухињи полако раде сваки један један тањир).

Пребацивање задатака кошта

Вишезадаћност није бесплатна: укључује трошкове процесора. Заправо, исељавање једног задатка и учитавање следећег представља додатни посао. Ова операција се назива „пребацивање контекста“ или „пребацивање задатака“. У ЦПУ би било исплативије покретати програме у потпуности, један по један, него их сећи на „кришке“ и скакати с једног на други. Међутим, систем би изгубио у интерактивности, не бисмо могли да отворимо неколико прозора или, у случају сервера, да истовремено присуствујемо неколико захтева.

Латенција и перформансе

Претпоставимо да наш кувар мора ољуштити 20 килограма шкампа и уклонити 20 килограма маслина. Како је планиран посао?

У екстремном случају, прво би ољуштио све козице, опрао руке како би избегао мешање укуса, а затим би све маслине ољуштио. Ми ћемо га представити овако:

ГГГГГГГГГГГГГГГГГГГГГГГ… Ц АААААААААААААААААААААА…

У супротној крајности би огулио козицу, опрао руке, бацио маслину, опрао руке ... козицу, маслину, козицу, маслину ... Представићемо је овако:

ГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦГЦАЦ…

'Ц' представља промену у контексту: опрати руке, променити посуђе ...

У исто време, конобар прикупља захтеве купаца: „Један са гамборима!“ ... „Један са маслинама!“ ... и преноси их у кухињу.

У првом случају, претпоставимо да купац уђе и затражи део шкампа. Нема проблема, одмах се сервира. Али шта ако затражи маслине? Конобар није могао да је послужи док све козице нису ољуштене. У овом случају, кашњење, односно време које пролази од тренутка када се поднесе захтев до одговора на њега, било би веома велико.

У другом случају, шта год купац затражи, биће доступно за кратко време, такође практично исто у оба случаја. Латенција ће бити ниска, али са трошковима: услед промена контекста доћи ће до смањења перформанси, схваћених као део времена током којег ЦПУ ради директно продуктивне задатке, уместо задатака подршке.

Очигледно је да би у овом случају идеално решење било средње решење, које би зависило од величине оброка и статистичке расподеле захтева. Теорија редова је грана математике која је одговорна за проучавање ових ситуација и давање оптималних решења.

Као што видите, кашњење и перформансе су супротне. Из тог разлога није тачно рећи да рт кернели дају више перформанси. Супротно томе, смањењем латенције смањују перформансе машине и стога су лош избор за системе који не захтевају супер брзе одговоре као што су веб или сервери база података.

Супротно томе, језгра са малим кашњењем идеална су у ситуацијама када је потребна максимална брзина одговора на спољне стимулусе, као што су индустријски управљачки системи или интерактивне мултимедијалне апликације, знајући да жртвујемо део снаге машине да бисмо гарантовали да брза реакција.

Приоритети

Занимљива опција у мултитаскинг системима је давање задатака различитим приоритетима, тако да најважнији добијају више времена од процесора, а они мање важни. У нормалном језгру то се ради помоћу команде 'нице'. Ако наш кувар очекује да послужи више порција козица него маслина, било би добро да више времена потроши на прве, наравно.

Кернел РТ (или мала латенција)

Проблем нормалних језгара је тај што се задаци не могу нигде прекинути, морате чекати да стигну до одређених тачака извршења на којима се могу зауставити да би се пребацили на друго. Ово уводи оно што називамо латенцијом.

Поједностављено речено, РТ кернели омогућавају прекидање задатака на више места од уобичајених кернела. Они могу да ураде, такорећи, тање кришке времена, тако да ће се тренутни задатак брже иселити и наш приоритетни задатак ће моћи да приступи ЦПУ-у пре. Стога ће кашњење бити мање.

Рецимо да РТ језгро дозвољава да оставимо напола ољуштену шкампу ако је оно што је у том тренутку хитно потребно да коштимо маслину што је пре могуће, док би у нормалном језгру било потребно да завршимо са љуштењем шкампа.

Поред тога што кришке чине тањим, РТ језгра имају и много строжи систем приоритета, где се приоритетни задаци беспоштедно уситњују (преемптирају) како би стекли контролу над ЦПУ-ом, успоравајући друге програме све што је потребно да би се удовољило вашим захтевима.

Када је важно користити РТ језгро?

У два случаја:

1) Када су нам потребне врло ниске латенције, односно врло брзе реакције машине. Најјаснији пример су перформансе виртуелних инструмената, где инструмент треба да се одмах огласи када притиснете тастер на МИДИ тастатури.

2) Када су нам потребни врло строги приоритети, односно да наш задатак са високим приоритетом не прекида ништа на свету (осим у катастрофалном случају да је ЦПУ толико преоптерећен да прелази 100% искоришћеност). На пример, снимамо аудио сесију са Ардором и посматрамо како се индикатори фадера подижу и спуштају. Није важно ако изгубимо освежавајући оквир фадера све док се не прекида пренос звука са микрофона на чврсти диск. РТ језгро ће успорити фадер освежавање онолико колико је потребно све док се не изгуби ни један узорак звука.

То је рекло, генерално говорећи, новија језгра која нису РТ знатно су побољшала планирање задатака и управљање приоритетима. Ако немате ЦПУ на граници његових могућности (рецимо испод 50% искоришћења) или ако вам не смета што с времена на време постоји мали микрорез (клик) у звуку (толико страшни крунс), нормално језгро даје савршено прихватљиве перформансе.

Каква је латенција препоручљива?

Лично, све испод 10 мс ми одговара, а од 20 мс већ почињем да приметим кашњење. Постоје захтевнији људи.

инсталација

О Убунтуу и дериватима:

судо апт-гет инсталл линук-хеадерс-ловлатенци
судо апт-гет инсталирајте линук-ловлатенци
судо упдате-груб

Приликом покретања имаћете обе опције (нормално језгро и оно са малим кашњењем).

У Арцх и деривати:

иаоурт -С линук-рт
судо упдате-груб

izvor: Хиспасониц