实时编程

问题

在写一个us级别的系统，需要考虑什么因素

因素

线程

通过中断的方式处理线程，会让线程不断的从睡眠和唤醒来回，这些行为虽然可以提高CPU的使用率，在无事可做的时候，CPU可以休息。

但是对于实时系统，这些开销是非常可观的，会对程序的性能造成几十到上百微妙的延时

影响一个线程进入睡眠和唤醒的因素：

• 调用sleep函数
• 调用block system call
• 申请堆内存
• 释放堆内存
• 等待信号量
• 等待中断等等
• mutex lock

在实时系统的设计中，线程应该是一直running的状态

不允许线程切换出去

这样才可以在最大限度上，保证时延

上下文切换

上下文切换的开销包括：

• 寄存器的保存
• 地址空间
• 程序的地址

造成上下文切换的因素有：

• system call
• 使用了协程
• 线程被切走

所以在设计时，system call和协程是不允许使用的

存储访问

内存分为：

• CPU cache
• RAM
• Disk

数据从Disk获取，会造成ms级别的latency

CPU在处理RAM的数据时，应该尽量考虑数据的邻域性，分配内存时，在关键结构体，应当使用局部allocator，allocator需要做到预分配内存，并在程序运行过程中，不会发生任何的向系统申请内存和释放内存的操作

线程之间的数据共享

• 使用FIFO来传输数据
• 不使用mutex lock
• 使用原子编程
• 使用try lock
• 使用double buffering
• 避免伪共享

事件循环

• 事件触发
• 任何事件都不允许block住整个线程
• 区分热点事件和冷事件，并区别处理