X86 ubuntu环境下xenomai内核编译
最近接触实时系统xenomai，该文章整理记录x86 ubuntu环境下xenomai 内核编译、xenomai应用环境搭建步骤，其他硬件架构（如arm、arm64）类似，先在x86上安装好环境才能更好的开发验证xenomai程序吧，更多信息见文末参考链接，希望对你有所帮助。
一、概要
xenomai是众多inux实时性解决方案中的一种，通过在linux的基础上添加一个rtos内核cobalt，来提高linux的实时性。实时内核cobalt与非实时内核linux相结合，既能提供工业级rtos的硬实时性能，又能利用linux操作系统非常出色的网络和图形界面服务，在产品的开发周期和成本控制方面都有巨大优势，结构如下：
主要有3部分，xenomai的移植构建也是围绕这三部分来进行：
用户空间中的实时应用程序库libcobalt；
内核空间中的实时内核cobalt；
硬件架构与linux内核版本相关层 ipipe-core或dovetail。
libcobalt和cobalt的源码随xenomai更新，位于同一源码包内，ipipe-core和dovetail则与硬件架构和具体linux版本相关，以补丁的方式提供，需要单独下载；
由于一些ipipe维护困难的关系，从linux5.4以上版本不再提供ipipe，ipipe由dovetail替代。
所以如果你的linux内核版本在5.4以上版本的话需要使用dovetail。
总的来说，ipipe-core和dovetail实现必要功能的同时，也是xenomai与硬件架构、linux版本间的解耦层，社区提供了常见架构下各linux版本的补丁。xenomai的移植步骤如下：
准备好ipip-core或dovetail补丁，对linux5.4以下版本使用ipipe-core，linux5.4以上版本需要dovetail替代。
打cobalt内核补丁，编译构建内核。
libcobalt库编译安装，设置环境变量。
步骤1中的源码文件也可直接从xenomai维护分支直接拉取，直接对拉取的代码进行步骤2、3即可。
ipip-core:
arm: https://xenomai.org/gitlab/ipipe-arm
arm64: https://xenomai.org/gitlab/ipipe-arm64
ppc32: https://xenomai.org/gitlab/ipipe-ppc32
x86: https://xenomai.org/gitlab/ipipe-x86
dovetail:
https://source.denx.de/xenomai/linux-dovetail
可以看到dovetail已经不区分arm、x86了，dovetail区别与ipipe，ipipe是与linux中断管理分离，linux中断管理在其之上，ipipe部分需要大量直接对接arch部分的代码，这样主线内核代码的不断变化会导致社区开发人员需要对每个linux主线版本做适配和支持，这也就是为什么我们在构建xenomai系统时需要ipipe与linux版本匹配的原因，同时也可以看到，ipipe支持的版本总是落后于linux主线版本（大家应该联想到逐步合入主线的preemt-rt了吧）。
dovetail区别与ipipe，它是在已有linux中断管理代码上进行扩展，为实时核提供与ipipe相同的功能，这样可以随着主线发展，与架构相关的代码大大减少，大大降低了社区维护工作量，同时linux主线稳定版本确定后能第一时间进行支持，对它们的对比介绍详情可见xenomai官网和evl project。
二、环境准备
2.1 安装内核编译工具
编译linux内核需要的工具包如下，可能不全，可根据编译时的错误提示安装缺少的工具。
sudo apt-get install gcc libncurses-dev flex bison openssl-dev libssl-dev dkms libelf-dev libudev-dev libpci-dev libiberty-dev build-dep 2.2 准备内核及补丁文件
内核：下载linux源码，linux内核源码网址：https://www.kernel.org/。
对于需要使用ipipe补丁文件的内核版本：下载与linux版本对应的ipipe-core补丁，最好先浏览https://xenomai.org/downloads/ipipe/v4.x/看xenomai提供了哪些linux版本的补丁，再去下载对应linux内核源码。
对于5.4以上的内核版本：https://xenomai.org/downloads/dovetail/?c=m;o=a 中选取对应内核版本的dovetail补丁。
xenomai内核源码包：到xenomai官网 下载最新xenomai源码包。
对于ipipe，本文选用以下版本作为示例：
linux kernel:linux-4.19.114.tar.xzipip-core：ipipe-core-4.19.114-cip24-x86-12.patchxenomai：xenomai-3.1.tar.bz2
一般来说，如果没有找到与你使用的内核版本一致的ipipe-core补丁，linux相近版本linux-4.19.zzz，只要版本zzz跨度不大，也可使用相近的补丁代替，但是不能保证与指定版本一致，可能有bug，若对xenomai地层不熟悉，用于生产环境最好还是指定版本。
对于dovetail，由于使用的ubuntu环境内核为linux 5.13，使用社区的维护的dovetail 5.13分支(或者读者下载内核源码和与之匹配的dovetail补丁也是可以的，这里只是示例，不建议使用5.13，详见3.2 打dovetail补丁小节)，示例如下：
linux kernel:linux-5.13.0.tar.xzdovetail：patch-5.13-dovetail1.patchxenomai：xenomai-3.2.1.tar.bz2 说明：笔者将上面的文件，统一放到了/home/work/xenomai(家目录~)目录下。文中涉及绝对路径时，还请读者注意。
三、内核安装流程
3.1 打ipipe补丁
设置针对5.4版本以下内核使用ipipe的配置示例，如果你使用的是dovetail请看3.2小结。
解压linux内核源码：
$tar -xvf linux-4.19.114.tar.xz
进入linux内核源码目录打ipipe补丁：
$cd linux-4.19.114$patch -p1 < ../ipipe-core-4.19.114-cip24-x86-12.patch 3.2 打dovetail补丁
先克隆社区dovetail仓库：
git clone https://source.denx.de/xenomai/linux-dovetail.git
切换到5.13分支：
git chech v5.13-dovetail-rebase 注：对于5.13只有v5.13-dovetail-rebase分支，表示未经过测试，最好选择不带rebase的版本，否则编译等都有问题。
这样就可以了，等会在该仓库进行xenomai内核编译。
或者与3.1一样，下载内核源码与之对应的dovetail补丁https://xenomai.org/downloads/dovetail/patch-5.13-dovetail1.patch.bz2，进行：
解压linux内核源码：
注：这里使用的ubuntu发新版内核。
$tar -xvf linux-source-5.13.tar.bz2
进入linux内核源码目录打ipipe补丁：
$cd linux-5.13$patch -p1 < ../patch-5.10.76-dovetail1.patch 3.3 添加xenomai内核
解压xenomai源码包:
$tar -xvf xenomai-3.1.tar.bz2
进入xenomai源码目录xenomai-3.1/scripts,使用脚本prepare-kernel.sh对linux内核源码打cobalt内核补丁；
$cd xenomai-3.0.8/scripts
脚本prepare-kernel.sh使用帮助如下：
$ ./prepare-kernel.sh --helpusage: prepare-kernel --linux= --ipipe= [--arch=] [--outpatch= [--filterkvers=y|n] [--filterarch=y|n]] [--forcelink] [--default] [--verbose]
其中主要参数为：
--linux=指定linux源码的绝对路径；
--ipipe=指定ipipe补丁。如果已经手动对linux源码打ipipe补丁，则不需要指定该参数。
--arch=指定硬件架构，x86_64、arm、arm64
outpatch=指定输出xenomai patch（绝对路径）。默认情况下如果不使用该参数，prepare-kernel.sh打cobalt内核补丁时，只会在linux源码目录建立与cobalt源码的软连接文件，这样的话，如果xenomai源码移动了就会有很多问题，所以推荐使用该参数生成xenomai内核的补丁，再去对linux使用该补丁。这样linux源码内的cobalt内核相关源码文件就不是链接文件了，今后再次构建时也直接使用该补丁，省事。
我们在上一个步骤已经对linux源码打了ipipe补丁，这里就只使用prepare-kernel.sh生成cobalt内核的补丁cobalt-core-3.1-4.19.114.patch，再对linux内核源码使用该补丁。
$./prepare-kernel.sh --linux=/home/work/xenomai/linux-4.19.114 --arch=x86_64 --outpatch=/home/work/xenomai/cobalt-core-3.1-4.19.114.patch
回到linux源码目录使用补丁：
$cd /home/work/xenomai/linux-4.19.114$patch -p1 preemption model (preemptible kernel (low-latency desktop)) ---> (x) low-latency desktop (-xeno-3.2.1)local version - append to kernel release processor type and features ---> processor family (core 2/newer xeon) ---> (x) core 2/newer xeon [*] multi-core scheduler support [ ] cpu core priorities scheduler support power management and acpi options --->cpu frequency scaling --->[ ] cpu frequency scaling[*] acpi (advanced configuration and power interface) support ---> processor cpu idle ---> [ ] cpu idle pm supportmemory management options --->[ ] contiguous memory allocator[ ] transparent hugepage support[ ] allow for memory compaction[ ] page migration microsoft hyper-v guest support ---> microsoft hyper-v client drivers 说明：设置localversion 是为了启动时好分辨是xenomai内核还是普通linux内核。
到此内核基本配置完毕，要充分发挥xenomai的实时性的配置远不止于此，还需要对linux进行深度配置，那是优化的事情，以后再说，下面开始进行内核编译。
3.4.2 dovetail xenomai 内核配置
由于ubuntu内核也是5.13，这里复用ubuntu自带内核的config文件，在此文件上进行xenomai内核配置文件。
cp /boot/config-5.13.0-30-generic ./.config 注意：使用挨默认config文件，会包很多无用的驱动，编译会占用很多时间，然而裁剪驱动需要对内核各模块熟悉，且需要大量时间。对于新手来说，快捷的办法是找一个发行版(如ubuntu)，从相近版本内核安装包中提取config文件，在该config基础上进行xenomai配置，这样比较好。
$make menuconfig 配置过程与3.4.1 小节一致。
3.5 内核编译与安装
对于ipipe或者dovet，后面的步骤是一样的，不再重复说明。
a) 编译构建xenomai内核debian安装包 对于基于debian衍生的发行版(如debian、ubuntu、elementary、opengeu，linux mint等)来说，内核编译安装比较简单，使用以下命令，可直接编译生成用于安装的debian包(.deb)，安装过程也无需额外设置，若读者使用的不是ubuntu系统，请看后面的分步安装内核。
$sudo apt-get install dpkg-deb fakeroot kernel-package$ concurrency_level=$(nproc) make-kpkg --rootcmd fakeroot --initrd --revision=1.0.0 kernel_image kernel_headers
或者
$ make -j$(nproc) deb-pkg
编译时间取决于主机配置，编译完成后会在源码目录的上级目录生成内核安装包，笔者这里如下：
$lslinux-headers-4.19.114_1.0.0_amd64.deb linux-image-4.19.114_1.0.0_amd64.deb
使用dpkg命令安装内核(需要超级权限)：
$sudo dpkg -i linux-headers-4.19.114_1.0.0_amd64.deb linux-image-4.19.114_1.0.0_amd64.deb
安装后直接重启，grub高级选项中选择新安装的内核启动即可。
若不想使用deb的方式安装，也可通过如下步骤安装：
编译：
$make -j$(nproc)
使用-j启动多线程编译，其中命令nproc得到机器逻辑cpu核数。编译后编译内核模块：
$make modules_install
安装：
$sudo make install$sudo mkinitramfs -o /boot/initrd.img-4.18.14 $sudo update-initramfs -c -k 4.18.14
配置grub引导：
$sudo update-grub b) 分步编译内核并安装 上面的步骤只适用于基于debian衍生的x86系统，其中诸如命令update-grub其实是对原始的装步骤的脚本封装，更为原始的内核编译安装步骤如下，理论上支持所有x86系统。
编译
$make -j$(nproc)
使用-j启动多线程编译，其中命令nproc得到机器逻辑cpu核数。编译后编译内核模块：
$make modules_install
安装
拷贝内核到/boot目录
$sudo cp -iv arch/x86/boot/bzimage /boot/vmlinuz-4.19.114-xenomai-3.1.1
拷贝内核符号文件system.map（可省略）：
$sudo cp -iv system.map /boot/system.map-4.19.114-xenomai-3.1.1
拷贝.config文件（可省略）：
$sudo cp -iv .config /boot/config-4.19.114-xenomai-3.1.1
安装内核文档（可省略）:
$sudo install -d /usr/share/doc/linux-4.19.114$sudo cp -r documentation/* /usr/share/doc/linux-5.5.3
配置grub引导：
$sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg
安装后直接重启，grub高级选项中选择新安装的内核启动即可，下面编译安装用户空间实时库libcobalt。
四、安装xenomai库
4.1 编译安装实时库libcobalt
同样，如果你使用的是ubuntu系统的话，xenomai库可直接编译生成安装包，否则的话需要一步一步配置编译、安装、设置环境变量。
a) 编译构建xenomai库debian安装包 进入xenomai源码目录：
$cd /home/work/xenomai/xenomai-3.1.1
编译
直接执行debain包编译命令：
$debuild -us -uc若找不到该命令则需要安装$sudo apt-get install devscripts
编译后同样会在上级目录生成debian安装包如下：
$ ls xenomai*.deblibxenomai1_2.99.0_amd64.deb xenomai-kernel-source_2.99.0_all.deblibxenomai-dev_2.99.0_amd64.deb xenomai-runtime_2.99.0_amd64.deb libxenomai1_2.99.0_amd64.deb：xenomai的共享库；xenomai-kernel-source_2.99.0_all.deb：xenomai内核源码；libxenomai-dev_2.99.0_amd64.deb ：xenomai头文件和静态库；xenomai-runtime_2.99.0_amd64.deb：xenomai运行时组件； 对于开发环境，需要安装xenomai-kernel-source_2.99.0_all.deb和libxenomai-dev_2.99.0_amd64.deb，对于生产系统，只需要安装xenomai-runtime_2.99.0_amd64.deb和libxenomai1_2.99.0_amd64.deb。 安装
直接使用dpkg安装：
sudo dpkg -i libxenomai1_2.99.0_amd64.deb xenomai-kernel-source_2.99.0_all.deb libxenomai-dev_2.99.0_amd64.deb xenomai-runtime_2.99.0_amd64.deb
这种方法安装的xenomai库与b)方法安装的位置不同，不需要额外设置环境变量,因为debian包安装的时候已经通过hook脚本自动设置了，感兴趣可以使用dpkg-deb -r将libxenomai1_2.99.0_amd64.deb解包,查看其hook脚本。进入xenomai测试程序目录/usr/lib/xenomai/testsuite/(该目录没有在环境变量内，所以需要进入目录后执行），运行latency，测试xenomai实时任务定时延迟。
/usr/lib/xenomai/testsuite$ ./latency == sampling period: 100 us== test mode: periodic user-mode task== all results in microsecondswarming up...rtt| 0011 (periodic user-mode task, 100 us period, priority 99)rth|----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|---lat best|--lat worst b) 分步编译安装xenomai库 对于非基于debian的发行版或是嵌入式系统，需要一步一步配置、编译、安装、配置环境变量来完成。
进入xenomai源码目录：
$cd /home/work/xenomai/xenomai-3.1.1
配置:
./configure --enable-pshared --enable-smp --with-core=cobalt
通过./configure --help可查看配置帮助，配置说明更多参考xenomai官方安装文档，这里不再说明。
创建一个临时安装目录
mkdir -p build
编译安装到这个目录：
make -j$(nproc) destdir=`pwd`/build install
编译安装后，xenomai库等文件在build/目录下，将build文件夹下所有内容拷贝到rootfs(目标根文件系统)中即可。临时安装到build目录的目的是，如果需要在其他机器上部署，可不用再次编译，直接将该目录内容拷贝到目标文件系统根目录即可。
$sudo cp -r build/* rootfs/usr/
也可以直接编译安装到系统中：
make -j$(nproc) install
配置环境变量：
在目录/etc/profile.d/下创建文件xenomai环境变量文件xenomai.sh，文件内容如下：
#fix paths for xenomaiexport xenomai_root_dir=/usr/xenomaiexport xenomai_path=/usr/xenomaiexport path=$path:$xenomai_path/bin:$xenomai_path/sbinexport pkg_config_path=$pkg_config_path:$xenomai_path/lib/pkgconfigexport ld_library_path=$ld_library_path:$xenomai_path/libexport orocos_target=xenomai#add some aliases convenient for xenomaialias xeno-stat=cat /proc/xenomai/sched/statalias xeno-threads=cat /proc/xenomai/sched/threadsalias xeno-rt-threads=cat /proc/xenomai/sched/rt/threadsalias xeno-interrupts=cat /proc/xenomai/irqalias xeno-version=/usr/xenomai/sbin/versionalias xeno-autotune=/usr/xenomai/sbin/autotunealias xeno-latency=/usr/xenomai/bin/latenc
前半部分是xenomai环境变量，后半部分是常用的命名别名(快捷命令)，具体含义后面的文章会介绍到；
由于xenomai实时任务是在linux软实时任务基础上创建的，而linux实时任务的创建需要权限，所以还需要配置用户组允许非root用户运行实时任务。创建用户组xenomai，并将当前非root用户与root用户加入用户组xenomai。
$sudo addgroup xenomai --gid 1234$sudo addgroup root xenomai$sudo usermod -a -g xenomai $user
配置grub配置文件/etc/default/grub，在linux命令行参数中添加用户组信息xenomai.allowed_group=1234,其中1234表示用户组id，如下：
grub_cmdline_linux_default=quiet splash xenomai.allowed_group=1234
更新grub:
$sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg 或$sudo update-grub
重新启动选择xenomai内核，进入系统打开终端,直接执行latency测试xenomai实时性。
$ latency == sampling period: 100 us== test mode: periodic user-mode task== all results in microsecondswarming up...rtt| 0011 (periodic user-mode task, 100 us period, priority 99)rth|----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|---lat best|--lat worst 五、x86 平台xenomai实时性测试
下面是笔者一台工控板上的测试数据，供大家参考。
使用的环境如下：
cpu intel 赛扬 3865u@1.8ghz
kernel linux 4.4.200
操作系统 ubuntu 16.04
内存 8gb ddr3-1600 双通道
存储 64gb emmc
测试条件：一个qt应用程序绘制2维曲线图，只有qt cpu占用率就达到99%，在此基础上使用stress添加压力，创建10个cpu密集型任务（不断计算平方根），4个内存压力任务（不断的执行内存分配-赋值-读取校验-释放操作，每次操作内存大小为256mb）。
stress -c 10 -m 4
测试时间：21155
测试命令：
latency -t0 -p 100 -p 99 -h -g result.txt
测试应用空间程序，优先级99，任务周期100us，测试结果输出到文件result.txt。经过接近10天的测试后，文件result.txt中latency分布结果如下：
# 21155 (periodic user-mode task, 100 us period, priority 99)# ----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|# 0.343| 1.078| 23.110| 0| 0|# xenomai version: xenomai/cobalt v3.1# linux 4.19.114-xeno ......# i-pipe releagese #20 detected# cobalt core 3.1 detected# compiler: gcc version 5.4.0 20160609 (ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.12) # build args: --enable-smp --enable-pshared --enable-tls pkg_config_path=:/usr/xenomai/lib/pkgconfig:/usr/xenomai/lib/pkgconfig0 10.5 15993570371.5 16211301062.5 566187533.5 43869854.5 38485315.5 35567046.5 33536497.5 30332188.5 25601339.5 203507510.5 151686611.5 103898912.5 68081513.5 41712414.5 22429615.5 11516516.5 5807517.5 2766918.5 1164819.5 464820.5 164621.5 46722.5 3823.5 1
其中第一列数据表示latency的值，第二列表示该值与上一个值之间这个范围的latency出现的次数，最小0.343us，平均latency 1.078us，最大23.110us。系统高负载情况下还能有这么好的表现，可见xenomai的实时性还是挺不错的。
这还只是xenomai应用空间任务的实时性表现，如果使用内核空间任务会更好。当然这只能说明操作系统能提供的实时性能，具体的还要看应用程序的设计等等。
此外，x86平台实时性与bios有很大关系，通常bios配置cpu具有更高的吞吐量，例如超线程等，毕竟bios不是普通开发者能接触到的，如果能让bios对cpu针对实时系统配置的话，实时性会更好。比如下图所示：平均抖动几乎在100纳秒以内。
六、arm架构安装xenomai
主要是事先移植linux内核和u-boot,它们跑起来后才能进行xenomai实时性改造。其他的就与上面步骤大同小异。步骤如下：
a)对移植好的linux内核打ipipe补丁。
b)打xenomai cobalt内核补丁。
c)交叉编译（普通嵌入式内核编译）
d)安装zimage，若有内核模块安装内核模块
e)交叉编译xenomai库
arm配置选项和编译标志:
soc cflags configure options
at91rm9200 -march=armv4t -msoft-float
at91sam9x -march=armv5 -msoft-float
imx1 -march=armv4t -msoft-float
imx21 -march=armv5 -msoft-float
imx31 -march=armv6 -mfpu=vfp
imx51/imx53 -march=armv7-a -mfpu=vfp3
imx6q -march=armv7-a -mfpu=vfp3 --enable-smp
ixp4xx -march=armv5 -msoft-float --enable-arm-tsc=ixp4xx
omap3 -march=armv7-a -mfpu=vfp3
omap4 -march=armv7-a -mfpu=vfp3 --enable-smp
orion -march=armv5 -mfpu=vfp
pxa -march=armv5 -msoft-float
pxa3xx -march=armv5 -msoft-float --enable-arm-quirks=xscale3
s3c24xx -march=armv4t -msoft-float
sa1100 -march=armv4t -msoft-float --enable-arm-quirks=sa1100
这里以cortex-a8 am335x为例：
配置
cd xenomai-3.1./configure cflags=-march=armv7-a -mtune=cortex-a8 -mfloat-abi=hard -mfpu=vfp3 -ffast-math --host=arm-linux-gnueabihf --with-core=cobalt --enable-smp
--host=参数指定交叉编译工具链，cflags=指定目标架构，是否使用硬浮点等。
创建一个临时安装目录
mkdir -p build-arm
编译安装到build-arm目录：
make -j$(nproc) destdir=`pwd`/build-arm install
编译安装后，xenomai库等文件在$(pwd)/build/xenomai目录下，将xenomai文件夹拷贝到rootfs/usr中即可。
sudo cp -r build-arm/xenomai rootfs/usr/
或者将xenomai文件夹进行压缩，然后需要时直接解压到rootfs /usr中,这种方式便于后续安装。
cd build sudo tar -czpvf xenomai-arm-3.1.1.tar.gz xenomai
解压到rootfs：
cd rootfssudo tar -xpvf xenomai-arm-3.1.1.tar.gz -c usr/
f)配置环境变量
与上面一样，在目录/etc/profile.d/下创建文件xenomai环境变量文件xenomai.sh，文件内容如下：
#fix paths for xenomaiexport xenomai_root_dir=/usr/xenomaiexport xenomai_path=/usr/xenomaiexport path=$path:$xenomai_path/bin:$xenomai_path/sbinexport pkg_config_path=$pkg_config_path:$xenomai_path/lib/pkgconfigexport ld_library_path=$ld_library_path:$xenomai_path/libexport orocos_target=xenomai#add some aliases convenient for xenomaialias xeno-stat=cat /proc/xenomai/sched/statalias xeno-threads=cat /proc/xenomai/sched/threadsalias xeno-rt-threads=cat /proc/xenomai/sched/rt/threadsalias xeno-interrupts=cat /proc/xenomai/irqalias xeno-version=/usr/xenomai/sbin/versionalias xeno-autotune=/usr/xenomai/sbin/autotunealias xeno-latency=/usr/xenomai/bin/latenc
也可将这些内容直接放到/etc/profile中。
g)配置linux命令行参数
arm嵌入式系统一般都是root用户，不需要设置用户组，如果不是，请如上文所示建立用户组。修改u-boot向内核传递内核参数，或者修改设备树节点，添加内核参数属性并赋值。
更多参考：http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/xenomai
七、arm 平台xenomai实时性测试
cpu 双核cortex-a15@1.5ghz
kernel linux 4.19.85 + xenomai 3.1
内存 2gb ddr3
存储 4gb emmc
以下均在压力stress -c 10 -m 4下测试,时间2小时，定时周期100us，优先级99。
7.1 irq-timer handler
# 0200 (in-kernel timer handler, 100 us period, priority 99)# ----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|# 0.325| 0.768| 6.859| 0| 0|# xenomai version: xenomai/cobalt v3.1.....0 10.25 9799220.75 690232221.25 14682091.75 3140012.25 1180872.75 526953.25 92723.75 21634.25 53334.75 26385.25 183815.75 56336.25 186.75 157 1 7.2 内核态任务
# 0121 (in-kernel periodic task, 100 us period, priority 99)# ----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|# -0.282| 0.643| 10.519| 0| 0|# xenomai version: xenomai/cobalt v3.1....0 10.25 374036540.75 57259571.25 53003921.75 31432822.25 23292242.75 13602903.25 5115523.75 1353844.25 372344.75 422085.25 189505.75 44956.25 5326.75 2957.25 1727.75 438.25 138.75 69.25 19.75 310.25 110.75 211 1 7.3 用户态任务
# 0200 (periodic user-mode task, 100 us period, priority 99)# ----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|# 0.422| 3.605| 13.328| 0| 0|# xenomai version: xenomai/cobalt v3.1.....0 10.25 20.75 441.25 1371.75 15402.25 134712.75 19432243.25 381063823.75 197894634.25 67493864.75 29403005.25 18126805.75 5491346.25 471766.75 180637.25 165457.75 99218.25 13918.75 3899.25 1329.75 9710.25 10410.75 4611.25 1811.75 2112.25 612.75 413.25 213.5 1 基于arm平台xenomai与vxworks 实时性能对比，可参见本博客其他文章。
八、arm64架构安装xenomai
最近[2020.11.11]入手一个树莓派4b，想看看xenomai在树莓派上的实时性表现，就搞了一下，便更新文章记录下来.
这里用树莓派4b来说明，具体步骤以上类似，需要注意的是，选择内核的时候尽量使用与ipipe支持版本相近的分支来打补丁,目前ipipe还不支持5.x的内核，所以这里使用分支rpi-4.19.y，ipipe使用ipipe-core-4.19.124-cip27-arm64-07.patch。
git clone --depth=1 --branch rpi-4.19.y https://github.com/raspberrypi/linux
打ipipe补丁的时候有一些小冲突，自己对着源码手动补充一下就行。树莓派4b还有一些中断控制器未进行ipipe修复，可参见https://blog.csdn.net/chensong_2000/article/details/106556100
接下了的步骤与上面一致，如果嫌麻烦的朋友可以直接克隆：
git clone https://gitlab.com/wsg199600/rpi-xenomai.git
配置
make bcm2711_xenomai_defconfig
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一、概要
xenomai是众多inux实时性解决方案中的一种，通过在linux的基础上添加一个rtos内核cobalt，来提高linux的实时性。实时内核cobalt与非实时内核linux相结合，既能提供工业级rtos的硬实时性能，又能利用linux操作系统非常出色的网络和图形界面服务，在产品的开发周期和成本控制方面都有巨大优势，结构如下：
主要有3部分，xenomai的移植构建也是围绕这三部分来进行：
用户空间中的实时应用程序库libcobalt；
内核空间中的实时内核cobalt；
硬件架构与linux内核版本相关层 ipipe-core或dovetail。
libcobalt和cobalt的源码随xenomai更新，位于同一源码包内，ipipe-core和dovetail则与硬件架构和具体linux版本相关，以补丁的方式提供，需要单独下载；
由于一些ipipe维护困难的关系，从linux5.4以上版本不再提供ipipe，ipipe由dovetail替代。
所以如果你的linux内核版本在5.4以上版本的话需要使用dovetail。
总的来说，ipipe-core和dovetail实现必要功能的同时，也是xenomai与硬件架构、linux版本间的解耦层，社区提供了常见架构下各linux版本的补丁。xenomai的移植步骤如下：
准备好ipip-core或dovetail补丁，对linux5.4以下版本使用ipipe-core，linux5.4以上版本需要dovetail替代。
打cobalt内核补丁，编译构建内核。
libcobalt库编译安装，设置环境变量。
步骤1中的源码文件也可直接从xenomai维护分支直接拉取，直接对拉取的代码进行步骤2、3即可。
ipip-core:
arm: https://xenomai.org/gitlab/ipipe-arm
arm64: https://xenomai.org/gitlab/ipipe-arm64
ppc32: https://xenomai.org/gitlab/ipipe-ppc32
x86: https://xenomai.org/gitlab/ipipe-x86
dovetail:
https://source.denx.de/xenomai/linux-dovetail
可以看到dovetail已经不区分arm、x86了，dovetail区别与ipipe，ipipe是与linux中断管理分离，linux中断管理在其之上，ipipe部分需要大量直接对接arch部分的代码，这样主线内核代码的不断变化会导致社区开发人员需要对每个linux主线版本做适配和支持，这也就是为什么我们在构建xenomai系统时需要ipipe与linux版本匹配的原因，同时也可以看到，ipipe支持的版本总是落后于linux主线版本（大家应该联想到逐步合入主线的preemt-rt了吧）。
dovetail区别与ipipe，它是在已有linux中断管理代码上进行扩展，为实时核提供与ipipe相同的功能，这样可以随着主线发展，与架构相关的代码大大减少，大大降低了社区维护工作量，同时linux主线稳定版本确定后能第一时间进行支持，对它们的对比介绍详情可见xenomai官网和evl project。
二、环境准备
2.1 安装内核编译工具
编译linux内核需要的工具包如下，可能不全，可根据编译时的错误提示安装缺少的工具。
sudo apt-get install gcc libncurses-dev flex bison openssl-dev libssl-dev dkms libelf-dev libudev-dev libpci-dev libiberty-dev build-dep 2.2 准备内核及补丁文件
内核：下载linux源码，linux内核源码网址：https://www.kernel.org/。
对于需要使用ipipe补丁文件的内核版本：下载与linux版本对应的ipipe-core补丁，最好先浏览https://xenomai.org/downloads/ipipe/v4.x/看xenomai提供了哪些linux版本的补丁，再去下载对应linux内核源码。
对于5.4以上的内核版本：https://xenomai.org/downloads/dovetail/?c=m;o=a 中选取对应内核版本的dovetail补丁。
xenomai内核源码包：到xenomai官网 下载最新xenomai源码包。
对于ipipe，本文选用以下版本作为示例：
linux kernel:linux-4.19.114.tar.xzipip-core：ipipe-core-4.19.114-cip24-x86-12.patchxenomai：xenomai-3.1.tar.bz2
一般来说，如果没有找到与你使用的内核版本一致的ipipe-core补丁，linux相近版本linux-4.19.zzz，只要版本zzz跨度不大，也可使用相近的补丁代替，但是不能保证与指定版本一致，可能有bug，若对xenomai地层不熟悉，用于生产环境最好还是指定版本。
对于dovetail，由于使用的ubuntu环境内核为linux 5.13，使用社区的维护的dovetail 5.13分支(或者读者下载内核源码和与之匹配的dovetail补丁也是可以的，这里只是示例，不建议使用5.13，详见3.2 打dovetail补丁小节)，示例如下：
linux kernel:linux-5.13.0.tar.xzdovetail：patch-5.13-dovetail1.patchxenomai：xenomai-3.2.1.tar.bz2 说明：笔者将上面的文件，统一放到了/home/work/xenomai(家目录~)目录下。文中涉及绝对路径时，还请读者注意。
三、内核安装流程
3.1 打ipipe补丁
设置针对5.4版本以下内核使用ipipe的配置示例，如果你使用的是dovetail请看3.2小结。
解压linux内核源码：
$tar -xvf linux-4.19.114.tar.xz
进入linux内核源码目录打ipipe补丁：
$cd linux-4.19.114$patch -p1 < ../ipipe-core-4.19.114-cip24-x86-12.patch 3.2 打dovetail补丁
先克隆社区dovetail仓库：
git clone https://source.denx.de/xenomai/linux-dovetail.git
切换到5.13分支：
git chech v5.13-dovetail-rebase 注：对于5.13只有v5.13-dovetail-rebase分支，表示未经过测试，最好选择不带rebase的版本，否则编译等都有问题。
这样就可以了，等会在该仓库进行xenomai内核编译。
或者与3.1一样，下载内核源码与之对应的dovetail补丁https://xenomai.org/downloads/dovetail/patch-5.13-dovetail1.patch.bz2，进行：
解压linux内核源码：
注：这里使用的ubuntu发新版内核。
$tar -xvf linux-source-5.13.tar.bz2
进入linux内核源码目录打ipipe补丁：
$cd linux-5.13$patch -p1 < ../patch-5.10.76-dovetail1.patch 3.3 添加xenomai内核
解压xenomai源码包:
$tar -xvf xenomai-3.1.tar.bz2
进入xenomai源码目录xenomai-3.1/scripts,使用脚本prepare-kernel.sh对linux内核源码打cobalt内核补丁；
$cd xenomai-3.0.8/scripts
脚本prepare-kernel.sh使用帮助如下：
$ ./prepare-kernel.sh --helpusage: prepare-kernel --linux= --ipipe= [--arch=] [--outpatch= [--filterkvers=y|n] [--filterarch=y|n]] [--forcelink] [--default] [--verbose]
其中主要参数为：
--linux=指定linux源码的绝对路径；
--ipipe=指定ipipe补丁。如果已经手动对linux源码打ipipe补丁，则不需要指定该参数。
--arch=指定硬件架构，x86_64、arm、arm64
outpatch=指定输出xenomai patch（绝对路径）。默认情况下如果不使用该参数，prepare-kernel.sh打cobalt内核补丁时，只会在linux源码目录建立与cobalt源码的软连接文件，这样的话，如果xenomai源码移动了就会有很多问题，所以推荐使用该参数生成xenomai内核的补丁，再去对linux使用该补丁。这样linux源码内的cobalt内核相关源码文件就不是链接文件了，今后再次构建时也直接使用该补丁，省事。
我们在上一个步骤已经对linux源码打了ipipe补丁，这里就只使用prepare-kernel.sh生成cobalt内核的补丁cobalt-core-3.1-4.19.114.patch，再对linux内核源码使用该补丁。
$./prepare-kernel.sh --linux=/home/work/xenomai/linux-4.19.114 --arch=x86_64 --outpatch=/home/work/xenomai/cobalt-core-3.1-4.19.114.patch
回到linux源码目录使用补丁：
$cd /home/work/xenomai/linux-4.19.114$patch -p1 preemption model (preemptible kernel (low-latency desktop)) ---> (x) low-latency desktop (-xeno-3.2.1)local version - append to kernel release processor type and features ---> processor family (core 2/newer xeon) ---> (x) core 2/newer xeon [*] multi-core scheduler support [ ] cpu core priorities scheduler support power management and acpi options --->cpu frequency scaling --->[ ] cpu frequency scaling[*] acpi (advanced configuration and power interface) support ---> processor cpu idle ---> [ ] cpu idle pm supportmemory management options --->[ ] contiguous memory allocator[ ] transparent hugepage support[ ] allow for memory compaction[ ] page migration microsoft hyper-v guest support ---> microsoft hyper-v client drivers 说明：设置localversion 是为了启动时好分辨是xenomai内核还是普通linux内核。
到此内核基本配置完毕，要充分发挥xenomai的实时性的配置远不止于此，还需要对linux进行深度配置，那是优化的事情，以后再说，下面开始进行内核编译。
3.4.2 dovetail xenomai 内核配置
由于ubuntu内核也是5.13，这里复用ubuntu自带内核的config文件，在此文件上进行xenomai内核配置文件。
cp /boot/config-5.13.0-30-generic ./.config 注意：使用挨默认config文件，会包很多无用的驱动，编译会占用很多时间，然而裁剪驱动需要对内核各模块熟悉，且需要大量时间。对于新手来说，快捷的办法是找一个发行版(如ubuntu)，从相近版本内核安装包中提取config文件，在该config基础上进行xenomai配置，这样比较好。
$make menuconfig 配置过程与3.4.1 小节一致。
3.5 内核编译与安装
对于ipipe或者dovet，后面的步骤是一样的，不再重复说明。
a) 编译构建xenomai内核debian安装包 对于基于debian衍生的发行版(如debian、ubuntu、elementary、opengeu，linux mint等)来说，内核编译安装比较简单，使用以下命令，可直接编译生成用于安装的debian包(.deb)，安装过程也无需额外设置，若读者使用的不是ubuntu系统，请看后面的分步安装内核。
$sudo apt-get install dpkg-deb fakeroot kernel-package$ concurrency_level=$(nproc) make-kpkg --rootcmd fakeroot --initrd --revision=1.0.0 kernel_image kernel_headers
或者
$ make -j$(nproc) deb-pkg
编译时间取决于主机配置，编译完成后会在源码目录的上级目录生成内核安装包，笔者这里如下：
$lslinux-headers-4.19.114_1.0.0_amd64.deb linux-image-4.19.114_1.0.0_amd64.deb
使用dpkg命令安装内核(需要超级权限)：
$sudo dpkg -i linux-headers-4.19.114_1.0.0_amd64.deb linux-image-4.19.114_1.0.0_amd64.deb
安装后直接重启，grub高级选项中选择新安装的内核启动即可。
若不想使用deb的方式安装，也可通过如下步骤安装：
编译：
$make -j$(nproc)
使用-j启动多线程编译，其中命令nproc得到机器逻辑cpu核数。编译后编译内核模块：
$make modules_install
安装：
$sudo make install$sudo mkinitramfs -o /boot/initrd.img-4.18.14 $sudo update-initramfs -c -k 4.18.14
配置grub引导：
$sudo update-grub b) 分步编译内核并安装 上面的步骤只适用于基于debian衍生的x86系统，其中诸如命令update-grub其实是对原始的装步骤的脚本封装，更为原始的内核编译安装步骤如下，理论上支持所有x86系统。
编译
$make -j$(nproc)
使用-j启动多线程编译，其中命令nproc得到机器逻辑cpu核数。编译后编译内核模块：
$make modules_install
安装
拷贝内核到/boot目录
$sudo cp -iv arch/x86/boot/bzimage /boot/vmlinuz-4.19.114-xenomai-3.1.1
拷贝内核符号文件system.map（可省略）：
$sudo cp -iv system.map /boot/system.map-4.19.114-xenomai-3.1.1
拷贝.config文件（可省略）：
$sudo cp -iv .config /boot/config-4.19.114-xenomai-3.1.1
安装内核文档（可省略）:
$sudo install -d /usr/share/doc/linux-4.19.114$sudo cp -r documentation/* /usr/share/doc/linux-5.5.3
配置grub引导：
$sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg
安装后直接重启，grub高级选项中选择新安装的内核启动即可，下面编译安装用户空间实时库libcobalt。
四、安装xenomai库
4.1 编译安装实时库libcobalt
同样，如果你使用的是ubuntu系统的话，xenomai库可直接编译生成安装包，否则的话需要一步一步配置编译、安装、设置环境变量。
a) 编译构建xenomai库debian安装包 进入xenomai源码目录：
$cd /home/work/xenomai/xenomai-3.1.1
编译
直接执行debain包编译命令：
$debuild -us -uc若找不到该命令则需要安装$sudo apt-get install devscripts
编译后同样会在上级目录生成debian安装包如下：
$ ls xenomai*.deblibxenomai1_2.99.0_amd64.deb xenomai-kernel-source_2.99.0_all.deblibxenomai-dev_2.99.0_amd64.deb xenomai-runtime_2.99.0_amd64.deb libxenomai1_2.99.0_amd64.deb：xenomai的共享库；xenomai-kernel-source_2.99.0_all.deb：xenomai内核源码；libxenomai-dev_2.99.0_amd64.deb ：xenomai头文件和静态库；xenomai-runtime_2.99.0_amd64.deb：xenomai运行时组件； 对于开发环境，需要安装xenomai-kernel-source_2.99.0_all.deb和libxenomai-dev_2.99.0_amd64.deb，对于生产系统，只需要安装xenomai-runtime_2.99.0_amd64.deb和libxenomai1_2.99.0_amd64.deb。 安装
直接使用dpkg安装：
sudo dpkg -i libxenomai1_2.99.0_amd64.deb xenomai-kernel-source_2.99.0_all.deb libxenomai-dev_2.99.0_amd64.deb xenomai-runtime_2.99.0_amd64.deb
这种方法安装的xenomai库与b)方法安装的位置不同，不需要额外设置环境变量,因为debian包安装的时候已经通过hook脚本自动设置了，感兴趣可以使用dpkg-deb -r将libxenomai1_2.99.0_amd64.deb解包,查看其hook脚本。进入xenomai测试程序目录/usr/lib/xenomai/testsuite/(该目录没有在环境变量内，所以需要进入目录后执行），运行latency，测试xenomai实时任务定时延迟。
/usr/lib/xenomai/testsuite$ ./latency == sampling period: 100 us== test mode: periodic user-mode task== all results in microsecondswarming up...rtt| 0011 (periodic user-mode task, 100 us period, priority 99)rth|----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|---lat best|--lat worst b) 分步编译安装xenomai库 对于非基于debian的发行版或是嵌入式系统，需要一步一步配置、编译、安装、配置环境变量来完成。
进入xenomai源码目录：
$cd /home/work/xenomai/xenomai-3.1.1
配置:
./configure --enable-pshared --enable-smp --with-core=cobalt
通过./configure --help可查看配置帮助，配置说明更多参考xenomai官方安装文档，这里不再说明。
创建一个临时安装目录
mkdir -p build
编译安装到这个目录：
make -j$(nproc) destdir=`pwd`/build install
编译安装后，xenomai库等文件在build/目录下，将build文件夹下所有内容拷贝到rootfs(目标根文件系统)中即可。临时安装到build目录的目的是，如果需要在其他机器上部署，可不用再次编译，直接将该目录内容拷贝到目标文件系统根目录即可。
$sudo cp -r build/* rootfs/usr/
也可以直接编译安装到系统中：
make -j$(nproc) install
配置环境变量：
在目录/etc/profile.d/下创建文件xenomai环境变量文件xenomai.sh，文件内容如下：
#fix paths for xenomaiexport xenomai_root_dir=/usr/xenomaiexport xenomai_path=/usr/xenomaiexport path=$path:$xenomai_path/bin:$xenomai_path/sbinexport pkg_config_path=$pkg_config_path:$xenomai_path/lib/pkgconfigexport ld_library_path=$ld_library_path:$xenomai_path/libexport orocos_target=xenomai#add some aliases convenient for xenomaialias xeno-stat=cat /proc/xenomai/sched/statalias xeno-threads=cat /proc/xenomai/sched/threadsalias xeno-rt-threads=cat /proc/xenomai/sched/rt/threadsalias xeno-interrupts=cat /proc/xenomai/irqalias xeno-version=/usr/xenomai/sbin/versionalias xeno-autotune=/usr/xenomai/sbin/autotunealias xeno-latency=/usr/xenomai/bin/latenc
前半部分是xenomai环境变量，后半部分是常用的命名别名(快捷命令)，具体含义后面的文章会介绍到；
由于xenomai实时任务是在linux软实时任务基础上创建的，而linux实时任务的创建需要权限，所以还需要配置用户组允许非root用户运行实时任务。创建用户组xenomai，并将当前非root用户与root用户加入用户组xenomai。
$sudo addgroup xenomai --gid 1234$sudo addgroup root xenomai$sudo usermod -a -g xenomai $user
配置grub配置文件/etc/default/grub，在linux命令行参数中添加用户组信息xenomai.allowed_group=1234,其中1234表示用户组id，如下：
grub_cmdline_linux_default=quiet splash xenomai.allowed_group=1234
更新grub:
$sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg 或$sudo update-grub
重新启动选择xenomai内核，进入系统打开终端,直接执行latency测试xenomai实时性。
$ latency == sampling period: 100 us== test mode: periodic user-mode task== all results in microsecondswarming up...rtt| 0011 (periodic user-mode task, 100 us period, priority 99)rth|----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|---lat best|--lat worst 五、x86 平台xenomai实时性测试
下面是笔者一台工控板上的测试数据，供大家参考。
使用的环境如下：
cpu intel 赛扬 3865u@1.8ghz
kernel linux 4.4.200
操作系统 ubuntu 16.04
内存 8gb ddr3-1600 双通道
存储 64gb emmc
测试条件：一个qt应用程序绘制2维曲线图，只有qt cpu占用率就达到99%，在此基础上使用stress添加压力，创建10个cpu密集型任务（不断计算平方根），4个内存压力任务（不断的执行内存分配-赋值-读取校验-释放操作，每次操作内存大小为256mb）。
stress -c 10 -m 4
测试时间：21155
测试命令：
latency -t0 -p 100 -p 99 -h -g result.txt
测试应用空间程序，优先级99，任务周期100us，测试结果输出到文件result.txt。经过接近10天的测试后，文件result.txt中latency分布结果如下：
# 21155 (periodic user-mode task, 100 us period, priority 99)# ----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|# 0.343| 1.078| 23.110| 0| 0|# xenomai version: xenomai/cobalt v3.1# linux 4.19.114-xeno ......# i-pipe releagese #20 detected# cobalt core 3.1 detected# compiler: gcc version 5.4.0 20160609 (ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.12) # build args: --enable-smp --enable-pshared --enable-tls pkg_config_path=:/usr/xenomai/lib/pkgconfig:/usr/xenomai/lib/pkgconfig0 10.5 15993570371.5 16211301062.5 566187533.5 43869854.5 38485315.5 35567046.5 33536497.5 30332188.5 25601339.5 203507510.5 151686611.5 103898912.5 68081513.5 41712414.5 22429615.5 11516516.5 5807517.5 2766918.5 1164819.5 464820.5 164621.5 46722.5 3823.5 1
其中第一列数据表示latency的值，第二列表示该值与上一个值之间这个范围的latency出现的次数，最小0.343us，平均latency 1.078us，最大23.110us。系统高负载情况下还能有这么好的表现，可见xenomai的实时性还是挺不错的。
这还只是xenomai应用空间任务的实时性表现，如果使用内核空间任务会更好。当然这只能说明操作系统能提供的实时性能，具体的还要看应用程序的设计等等。
此外，x86平台实时性与bios有很大关系，通常bios配置cpu具有更高的吞吐量，例如超线程等，毕竟bios不是普通开发者能接触到的，如果能让bios对cpu针对实时系统配置的话，实时性会更好。比如下图所示：平均抖动几乎在100纳秒以内。
六、arm架构安装xenomai
主要是事先移植linux内核和u-boot,它们跑起来后才能进行xenomai实时性改造。其他的就与上面步骤大同小异。步骤如下：
a)对移植好的linux内核打ipipe补丁。
b)打xenomai cobalt内核补丁。
c)交叉编译（普通嵌入式内核编译）
d)安装zimage，若有内核模块安装内核模块
e)交叉编译xenomai库
arm配置选项和编译标志:
soc cflags configure options
at91rm9200 -march=armv4t -msoft-float
at91sam9x -march=armv5 -msoft-float
imx1 -march=armv4t -msoft-float
imx21 -march=armv5 -msoft-float
imx31 -march=armv6 -mfpu=vfp
imx51/imx53 -march=armv7-a -mfpu=vfp3
imx6q -march=armv7-a -mfpu=vfp3 --enable-smp
ixp4xx -march=armv5 -msoft-float --enable-arm-tsc=ixp4xx
omap3 -march=armv7-a -mfpu=vfp3
omap4 -march=armv7-a -mfpu=vfp3 --enable-smp
orion -march=armv5 -mfpu=vfp
pxa -march=armv5 -msoft-float
pxa3xx -march=armv5 -msoft-float --enable-arm-quirks=xscale3
s3c24xx -march=armv4t -msoft-float
sa1100 -march=armv4t -msoft-float --enable-arm-quirks=sa1100
这里以cortex-a8 am335x为例：
配置
cd xenomai-3.1./configure cflags=-march=armv7-a -mtune=cortex-a8 -mfloat-abi=hard -mfpu=vfp3 -ffast-math --host=arm-linux-gnueabihf --with-core=cobalt --enable-smp
--host=参数指定交叉编译工具链，cflags=指定目标架构，是否使用硬浮点等。
创建一个临时安装目录
mkdir -p build-arm
编译安装到build-arm目录：
make -j$(nproc) destdir=`pwd`/build-arm install
编译安装后，xenomai库等文件在$(pwd)/build/xenomai目录下，将xenomai文件夹拷贝到rootfs/usr中即可。
sudo cp -r build-arm/xenomai rootfs/usr/
或者将xenomai文件夹进行压缩，然后需要时直接解压到rootfs /usr中,这种方式便于后续安装。
cd build sudo tar -czpvf xenomai-arm-3.1.1.tar.gz xenomai
解压到rootfs：
cd rootfssudo tar -xpvf xenomai-arm-3.1.1.tar.gz -c usr/
f)配置环境变量
与上面一样，在目录/etc/profile.d/下创建文件xenomai环境变量文件xenomai.sh，文件内容如下：
#fix paths for xenomaiexport xenomai_root_dir=/usr/xenomaiexport xenomai_path=/usr/xenomaiexport path=$path:$xenomai_path/bin:$xenomai_path/sbinexport pkg_config_path=$pkg_config_path:$xenomai_path/lib/pkgconfigexport ld_library_path=$ld_library_path:$xenomai_path/libexport orocos_target=xenomai#add some aliases convenient for xenomaialias xeno-stat=cat /proc/xenomai/sched/statalias xeno-threads=cat /proc/xenomai/sched/threadsalias xeno-rt-threads=cat /proc/xenomai/sched/rt/threadsalias xeno-interrupts=cat /proc/xenomai/irqalias xeno-version=/usr/xenomai/sbin/versionalias xeno-autotune=/usr/xenomai/sbin/autotunealias xeno-latency=/usr/xenomai/bin/latenc
也可将这些内容直接放到/etc/profile中。
g)配置linux命令行参数
arm嵌入式系统一般都是root用户，不需要设置用户组，如果不是，请如上文所示建立用户组。修改u-boot向内核传递内核参数，或者修改设备树节点，添加内核参数属性并赋值。
更多参考：http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/xenomai
七、arm 平台xenomai实时性测试
cpu 双核cortex-a15@1.5ghz
kernel linux 4.19.85 + xenomai 3.1
内存 2gb ddr3
存储 4gb emmc
以下均在压力stress -c 10 -m 4下测试,时间2小时，定时周期100us，优先级99。
7.1 irq-timer handler
# 0200 (in-kernel timer handler, 100 us period, priority 99)# ----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|# 0.325| 0.768| 6.859| 0| 0|# xenomai version: xenomai/cobalt v3.1.....0 10.25 9799220.75 690232221.25 14682091.75 3140012.25 1180872.75 526953.25 92723.75 21634.25 53334.75 26385.25 183815.75 56336.25 186.75 157 1 7.2 内核态任务
# 0121 (in-kernel periodic task, 100 us period, priority 99)# ----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|# -0.282| 0.643| 10.519| 0| 0|# xenomai version: xenomai/cobalt v3.1....0 10.25 374036540.75 57259571.25 53003921.75 31432822.25 23292242.75 13602903.25 5115523.75 1353844.25 372344.75 422085.25 189505.75 44956.25 5326.75 2957.25 1727.75 438.25 138.75 69.25 19.75 310.25 110.75 211 1 7.3 用户态任务
# 0200 (periodic user-mode task, 100 us period, priority 99)# ----lat min|----lat avg|----lat max|-overrun|---msw|# 0.422| 3.605| 13.328| 0| 0|# xenomai version: xenomai/cobalt v3.1.....0 10.25 20.75 441.25 1371.75 15402.25 134712.75 19432243.25 381063823.75 197894634.25 67493864.75 29403005.25 18126805.75 5491346.25 471766.75 180637.25 165457.75 99218.25 13918.75 3899.25 1329.75 9710.25 10410.75 4611.25 1811.75 2112.25 612.75 413.25 213.5 1 基于arm平台xenomai与vxworks 实时性能对比，可参见本博客其他文章。
八、arm64架构安装xenomai
最近[2020.11.11]入手一个树莓派4b，想看看xenomai在树莓派上的实时性表现，就搞了一下，便更新文章记录下来.
这里用树莓派4b来说明，具体步骤以上类似，需要注意的是，选择内核的时候尽量使用与ipipe支持版本相近的分支来打补丁,目前ipipe还不支持5.x的内核，所以这里使用分支rpi-4.19.y，ipipe使用ipipe-core-4.19.124-cip27-arm64-07.patch。
git clone --depth=1 --branch rpi-4.19.y https://github.com/raspberrypi/linux
打ipipe补丁的时候有一些小冲突，自己对着源码手动补充一下就行。树莓派4b还有一些中断控制器未进行ipipe修复，可参见https://blog.csdn.net/chensong_2000/article/details/106556100
接下了的步骤与上面一致，如果嫌麻烦的朋友可以直接克隆：
git clone https://gitlab.com/wsg199600/rpi-xenomai.git
配置
make bcm2711_xenomai_defconfig
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