Linux kernel 的 PREEMPT_RT 补丁在实时应用中的编译与测试 checklist

preempt_rt补丁与内核版本必须严格匹配，需按官方对应patch文件打补丁、启用config_preempt_rt_full、禁用no_hz选项、配置sched_latency_ns、验证initramfs模块完整性。

PREEMPT_RT 补丁版本和内核版本必须严格匹配

打不上补丁、make menuconfig 报错或编译中途失败，八成是版本不配。PREEMPT_RT 不是通用补丁，每个 linux-5.x.y 内核都有唯一对应的 patch-5.x.y-rtz（z 是 RT 补丁序号），连小版本号差一位都可能挂。

• 查官方发布页：https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/，按内核版本找对应 patch 文件，别用“最新版”偷懒
• 解压顺序必须是：先解内核源码 → 进入目录 → 用 patch -p1 打补丁 → 再 <code>make clean（旧配置残留常导致奇怪的 Kconfig 错误）
• 打完补丁后运行 scripts/checkpatch.pl --no-tree --file .config 能快速暴露是否漏打或打歪了

CONFIG_PREEMPT_RT_FULL 必须显式开启，且依赖项会自动翻转

只在 make menuconfig 里搜到 PREEMPT_RT 并勾上不够——它只是个入口开关。真正起效的是底层的 CONFIG_PREEMPT_RT_FULL，而它一开，几十个子项（比如 CONFIG_HIGH_RES_TIMERS、CONFIG_IRQ_forCED_THREADING）会被强制设为 y，哪怕你手动关掉也会被覆盖。

• 检查方法：编译前确认 .config 中有 CONFIG_PREEMPT_RT_FULL=y，没有就说明没真正启用
• CONFIG_NO_HZ_IDLE 和 CONFIG_NO_HZ_FULL 在 RT 下默认禁用，强行打开会导致 tick 崩溃；RT 已用自己的一套无滴答调度逻辑
• 某些驱动（如 e1000e）在 CONFIG_PREEMPT_RT_FULL=y 下需额外加 CONFIG_E1000E_DISABLE_PACKET_SPLIT=y，否则收包延迟毛刺明显

实时测试不能只跑 cyclictest，得看 sched_latency_ns 和 migration

cyclictest -t5 -p99 -i1000 -l10000 跑出来 latency sched_latency_ns 设置不当引发的周期性调度挤压。

• 先查当前值：cat /proc/sys/kernel/sched_latency_ns，默认 6ms，对 1kHz 实时任务来说太高；建议设为 echo 1000000 > /proc/sys/kernel/sched_latency_ns（1ms）
• 用 chrt -f 99 taskset -c 1 ./my_rt_app 绑核 + FIFO 调度，再观察 /proc/<pid>/status</pid> 中的 voluntary_ctxt_switches —— 若远高于 nonvoluntary_ctxt_switches，说明应用主动让出太多，不是 RT 问题；若后者突增，大概率是被 migration_thread 或 ksoftirqd 抢占了
• trace-cmd record -e sched:sched_migrate_task -e irq:irq_handler_entry 可抓到具体哪个 IRQ 触发了迁移，比盲调参数靠谱得多

initramfs 里缺 rt-kernel 模块会导致启动卡在 “Waiting for root device”

内核能编译过去、vmlinuz 能加载，但 initramfs 没打包进 RT 相关模块（尤其是 rtmutex、futex、irqbypass），系统会在 early boot 阶段静默失败，表现为卡在 “Starting kernel …” 后几秒不动，串口也无输出。

• 确认 CONFIG_INITRAMFS_SOURCE 指向的目录里包含 lib/modules/$(uname -r)/kernel/kernel/rtmutex.ko 等关键模块
• 用 lsinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img | grep -E "(rtmutex|futex|irqbypass)" 验证是否真打进去了
• 如果用 dracut，必须加 --force-drivers "rtmutex futex irqbypass"，默认 dracut 会过滤掉这些“非标准”模块

RT 内核最麻烦的从来不是编译，而是把所有依赖链上的隐含模块、启动时序、调度边界条件都对齐。漏掉一个 irqbypass.ko，或者 sched_latency_ns 多设了 2ms，整套实时性就塌半边。