实时嵌入式Linux中的数据记录时延迟峰值

发布时间：2020-12-14 02:14:28 所属栏目：Linux 来源：网络整理

导读：我有一个机器人运行控制代码,在Beaglebone Black上的PREEMPT-RT补丁 Linux操作系统上具有实时优先级.所有代码都用C语言编写,运行频率为500Hz. 在运行代码时,我经常注意到几百毫秒的延迟,我已将其跟踪到我编写的数据记录功能.这种延迟导致我的机器人控制失败,

我有一个机器人运行控制代码,在Beaglebone Black上的PREEMPT-RT补丁 Linux操作系统上具有实时优先级.所有代码都用C语言编写,运行频率为500Hz.

在运行代码时,我经常注意到几百毫秒的延迟,我已将其跟踪到我编写的数据记录功能.这种延迟导致我的机器人控制失败,因为我有很多,具体取决于实时功能.

代码的相关部分如下.为了清晰起见,我已经删除了很多代码,但如果需要的话,我会编辑这篇文章.

FILE *file;

int main(int argc,char** argv) {
    file = fopen(logname,"w");

    while (1) {
        /* Control code stuff*/

        logData();

        time_msec = time_msec + controlLoopTime;
    }
}

void logData() {
    if (time_msec - logTimer_msec >= LOG_TIMER) {
        logTimer_msec = time_msec;

        if (!bLogCreated) {
            fprintf(file,"SensorData1 SensorData2 SensorDataN"
                    );
            bLogCreated = TRUE;
        }

        // log data to file
        fprintf(file,"%.2f %.2fn",sensorData1,sensorData2,sensorDataN
        );
    }
}

我需要以很好的速率(可能是100-125Hz)记录来自多个变量(可能是20-50)的数据.数据不需要以控制速率(每2ms)记录,但我已经将其减少到12ms,我仍然看到每隔几分钟出现延迟峰值.

延迟可能是fprintf调用的问题.这是BeagleBone Black的限制,我的代码,还是数据记录的本质？

这里也提出了类似的问题,但似乎没有解决我的问题：Finding latency issues (stalls) in embedded Linux systems

解决方法

使用fprintf是一个巨大的时间下沉,特别是对于R / T日志记录.以二进制进行日志记录并编写实用程序以便稍后将其打印出来.

代替：

fprintf(file,"%.2f %.2f %.2f",data1,data2,data3);

做：

fwrite(&data1,sizeof(double),1,file);
fwrite(&data2,file);
fwrite(&data3,file);

更好的是：

struct data {
    double data1;
    double data2;
    double data3;
    time_t event_time;
    ...
};

struct data data;

fwrite(&data,sizeof(struct data),file);

如果它仍然太慢,则将结构附加到环形队列并使用单独的线程写出条目.

如果磁盘写入无法跟上[now]二进制数据,请维护环队列,并且只有在检测到致命错误时才会丢弃队列.

另外,考虑在写入时使用mmap访问文件.在这里查看我的答案[带基准]：read line by line in the most efficient way *platform specific*

（编辑：李大同）

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