Paggamit ng isang kernel ng RT (mababang latency)

Si Miguel Mayol, isang mahusay na tagasunod at komentarista ng blog na ito, ay inirekomenda ang isang artikulong nai-publish sa Hispason sa paggamit ng mga kernel ng RT, na nagpasya kaming mai-publish at palawakin sa ilan sa mga bahagi nito. Los Mga kernel ng RT payagan a pinakamainam na pagganap sa ilan mga partikular na sitwasyonHalimbawa, pag-edit ng audio o ang paggamit ng mga virtual na instrumentong pangmusika.

Multitasking kernel

Ang kernel ng Linux, tulad ng karamihan sa mga modernong operating system, ay multitasking. Nangangahulugan ito na maraming mga programa ang tumatakbo nang sabay.

Sa katotohanan, hindi ito eksakto ang kaso. Ang ginagawa mo ay ilagay ang mga programa sa isang pila at, isa-isa, isinasagawa ng microprocessor ang mga ito sa isang tiyak na tagal ng oras. Kapag ito ay naubos na, ang microprocessor ay makagambala sa gawain, iniiwan ito sa kalahati, at nagbibigay daan sa susunod. Ang dami ng oras na ito ay tinatawag na isang kabuuan o hiwa ng oras, at hindi ito dapat maging pare-pareho.

Ang isang mahusay na pagkakatulad ay maaaring ang lutuin sa isang bar na naghahanda ng maraming pinggan nang sabay: isang loin sandwich, isang tripe sandwich, isang halo-halong salad ... Ngayon ay pinaghiwa-hiwalay ko ang tinapay, binuksan ang kawali, habang ito ay nagpapainit hugasan ko ang litsugas, atbp.

Kung ang dami ay sapat na maliit, ang paksang impression para sa isang mabagal na nagmamasid, tulad ng tao, ay sa halip na isang mabilis na processor na nagpapatupad ng mga gawain na halili mayroon kaming isang mabagal na processor para sa bawat isa sa kanila (maraming mga tagapagluto sa parehong kusina ang dahan-dahang ginagawa ang bawat isa isa isang solong plato).

Ang paglipat ng gawain ay nagkakahalaga ng gastos

Ang Multitasking ay hindi libre: nagsasangkot ito ng overhead ng processor. Sa katunayan, ang pagpapaalis sa isang gawain at paglo-load sa susunod ay labis na gawain. Ang operasyon na ito ay tinatawag na 'konteksto sa paglipat' o 'paglipat ng gawain'. Ito ay magiging mas epektibo sa mga tuntunin ng CPU upang ganap na patakbuhin ang mga programa, isa-isa, kaysa i-cut ang mga ito sa 'mga hiwa' at tumalon mula sa isa patungo sa isa pa. Gayunpaman, mawawalan ng kakayahang makipag-ugnay ang system, hindi kami maaaring buksan ang maraming mga bintana o, sa kaso ng isang server, dumalo sa maraming mga kahilingan nang sabay-sabay.

Latency at pagganap

Ipagpalagay na ang aming lutuin ay kailangang magbalat ng 20 kilo ng mga prawn at maglagay ng 20 kilo ng mga olibo. Paano planado ang trabaho?

Sa isang matinding kaso, ibabalot niya muna ang lahat ng mga prawn, hugasan ang kanyang mga kamay upang maiwasan ang paghahalo ng mga lasa, at pagkatapos ay ihulog ang lahat ng mga olibo. Kinakatawan namin ito tulad nito:

GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG ... C AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA…

Sa kabaligtaran, bubulutin niya ang isang prawn, hugasan ang kanyang mga kamay, maghuhugas ng isang olibo, hugasan ang kanyang mga kamay ... prawn, olibo, prawn, olibo ... Kinakatawan namin ito tulad nito:

GCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCAC…

Ang 'C' ay kumakatawan sa pagbabago ng konteksto: maghugas ng kamay, palitan ang mga kagamitan ...

Kasabay nito, kinokolekta ng isang waiter ang mga kahilingan ng mga customer: "ang isa ay may mga prawn!" ... "ang isa ay may mga olibo!" ... at inililipat ang mga ito sa kusina.

Sa unang kaso, ipagpalagay na ang isang customer ay papasok at humihingi ng isang bahagi ng hipon. Walang problema, hinahatid kaagad. Ngunit paano kung humingi siya ng olibo? Hindi maihatid ng waiter ito hanggang sa mabalatan ang lahat ng mga prawn. Sa kasong ito, ang latency, na kung saan ay ang oras na lumilipas mula kapag ang isang kahilingan ay ginawa hanggang sa dumalo ito, ay magiging napakataas.

Sa pangalawang kaso, anuman ang hilingin ng kostumer, magagamit ito sa maikling panahon, pareho din sa parehong kaso. Ang latency ay magiging mababa, ngunit sa isang gastos: dahil sa mga pagbabago sa konteksto magkakaroon ng pagbawas sa pagganap, na nauunawaan bilang bahagi ng oras kung saan ang CPU ay gumagawa ng direktang mga produktibong gawain, sa halip na mga gawain sa suporta.

Malinaw na sa kasong ito ang perpektong solusyon ay magiging isang gitnang lupa, na kung saan ay depende sa laki ng mga rasyon at ang pamamahagi ng pang-istatistika ng mga kahilingan. Ang pila na teorya ay ang sangay ng matematika na responsable para sa pag-aaral ng mga sitwasyong ito at pagbibigay ng pinakamainam na solusyon.

Tulad ng nakikita mo, ang latency at pagganap ay magkasalungat. Para sa kadahilanang ito ay hindi tamang sabihin na ang mga rt kernels ay nagbibigay ng higit na pagganap. Sa kabaligtaran, ang pagbaba ng latency ay binabawasan ang pagganap ng makina at samakatuwid ay isang mahinang pagpipilian para sa mga system na hindi nangangailangan ng napakabilis na mga tugon, tulad ng mga server ng web o database.

Sa kabaligtaran, ang mga mababang latency kernel ay perpekto sa mga sitwasyon kung saan kinakailangan ang maximum na bilis ng pagtugon sa panlabas na stimuli, tulad ng mga pang-industriya na sistema ng kontrol o mga interactive na aplikasyon ng multimedia, alam na nagsasakripisyo kami ng bahagi ng lakas ng makina sa paggarantiya ng mabilis na reaksyon na iyon. .

Mga prayoridad

Ang isang kagiliw-giliw na pagpipilian sa mga multitasking system ay upang magbigay ng iba't ibang mga priyoridad sa mga gawain, sa paraang ang mga pinakamahalaga ay makakatanggap ng mas maraming oras mula sa processor at mas kaunti ang mga hindi gaanong mahalaga. Sa isang normal na kernel ay tapos na ito sa 'magandang' utos. Kung ang aming lutuin ay inaasahan na maghatid ng mas maraming servings ng mga prawns kaysa sa mga olibo, mas mahusay na gumugol siya ng mas maraming oras sa una, syempre.

Kernel RT (o mababang latency)

Ang problema sa mga normal na kernel ay ang mga gawain ay hindi maaaring magambala kahit saan, kailangan mong maghintay para sa kanila na maabot ang ilang mga punto ng pagpapatupad kung saan maaari silang tumigil upang lumipat sa iba pa. Ipinakikilala nito ang tinatawag nating latency.

Upang ilagay ito sa isang pinasimple na paraan, pinapayagan ng mga kernel ng RT na makagambala ang mga gawain sa mas maraming lugar kaysa sa normal na mga kernel. Maaari nilang gawin, kung gayon, mas manipis na mga hiwa ng oras, kaya't ang kasalukuyang gawain ay mas mabilis na mapapalabas at ang aming pangunahing gawain ay maa-access ang CPU nang mas maaga. Samakatuwid ang latency ay magiging mas mababa.

Sabihin natin na ang isang RT kernel ay nagpapahintulot sa amin na mag-iwan ng isang kalahating-peeled na hipon kung kung ano ang agarang kinakailangan sa oras na iyon ay upang maghulog ng isang oliba sa lalong madaling panahon, habang sa isang normal na kernel kinakailangan na tapusin ang pagbabalat ng hipon.

Bilang karagdagan sa paggawa ng mas manipis na mga hiwa, ang mga kernel ng RT ay may isang mas mahigpit na sistema ng priyoridad, kung saan ang mga priyoridad na gawain ay walang awang tumaga sa bawat isa (pauna) upang makontrol ang CPU, mabagal ang iba pang mga programa kung ano ang kinakailangan upang magawa ito. Matugunan ang iyong mga kinakailangan.

Kailan mahalagang gumamit ng isang kernel ng RT?

Sa dalawang kaso:

1) Kapag kailangan natin ng napakababang latency, iyon ay, napakabilis na reaksyon ng makina. Ang pinakamalinaw na halimbawa ay ang pagganap ng mga virtual na instrumento, kung saan kailangan mo ang instrumento upang tumunog kaagad kapag pinindot ang isang susi sa isang MIDI keyboard.

2) Kapag kailangan namin ng napakahigpit na mga priyoridad, iyon ay, na ang aming mataas na pangunahing gawain ay hindi nagagambala ng anumang bagay sa mundo (maliban sa sakuna na kaso na ang CPU ay sobrang labis na lumampas ito sa 100% na paggamit). Halimbawa, nagtatala kami ng isang sesyon ng audio kasama si Ardor at pinapanood ang mga tagapagpahiwatig ng fader na pataas at pababa. Hindi mahalaga kung mawala sa amin ang isang frame ng pag-refresh ng faders hangga't ang tunog ng transportasyon mula sa mikropono patungo sa hard disk ay hindi magambala. Ang isang RT kernel ay magpapabagal sa fader refresh hangga't kinakailangan hangga't hindi isang solong sample ng audio ang nawala.

Sinabi na, sa pangkalahatan ang mas bagong mga kernel na hindi RT ay lubos na napabuti ang kanilang iskedyul ng gawain at pamamahala ng priyoridad. Kung wala kang CPU sa limitasyon ng mga posibilidad nito (sabihin sa ibaba 50% na paggamit) o ​​kung hindi mo naisip na paminsan-minsan ay may isang maliit na micro cut (pag-click) sa tunog (ang labis na kinakatakutan na mga xrun), isang normal na kernel ay nagbibigay ng perpektong katanggap-tanggap na pagganap.

Anong latency ang ipinapayo?

Personal, anumang mas mababa sa 10 ms ay mabuti para sa akin at mula sa 20 ms sinisimulan ko nang mapansin ang pagkaantala nang malinaw. Mayroong higit na hinihingi ang mga tao.

Instalasyon

Sa Ubuntu at mga derivatives:

sudo apt-get install linux-headers-lowlatency
sudo apt-get install linux-lowlatency
sudo update-grub

Sa pagsisimula, magkakaroon ka ng parehong mga pagpipilian (ang normal na kernel at ang mababang latency na isa).

Sa Arch at derivatives:

yaourt -S linux-rt
sudo update-grub

Fuente: Hispason