一、简介：为什么要给飞腾做“实时体检”？
国产芯趋势：能源 PLC、矿山集控、车载 ECC 纷纷选用飞腾（FT-1500A/FT-2000/4），但芯片微架构、Cache 拓扑与 x86 不同，默认内核配置无法发挥实时性能。
痛点场景：
变电站测控装置：GOOSE 消息 1 ms 内不响应 → 保护误动。
轨道计轴系统：中断延迟 > 50 μs → 丢轴计数，影响行车安全。
掌握测试+优化技能= 让“国产芯+实时Linux”真正落地，替代传统 DSP/FPGA 方案，硬件成本降 40%，供应链安全可控。
二、核心概念：5 个关键词先搞懂
| 关键词 | 一句话说明 | 飞腾平台注意点 |
|---|---|---|
| PREEMPT_RT | Linux 实时补丁，将中断线程化、自旋锁变互斥锁 | 需配合飞腾 ARCH=arm64 配置 |
| cyclictest | 实时延迟基准工具，测 IRQ→任务唤醒时间 | 本文用 RT-Tests 2.5 |
| 调度延迟 | 任务就绪→获得 CPU 的间隔，SIL 2 要求 < 100 μs | 受 CPU 变频、NUMA 影响 |
| DCVS | 飞腾动态调频，默认开启 → 延迟抖动大 | 测试前建议锁定频率 |
| 可伸缩拓扑 | 飞腾 64 核采用 4 × Cluster | taskset 绑核时避免跨 Cluster |
三、环境准备：10 分钟搭好“飞腾测试工作台”
1. 硬件
CPU：飞腾 FT-2000/4 或 FT-1500A（arm64 v8）
内存 ≥ 8 GB，SSD ≥ 128 GB，预留网口 × 2（千兆+千兆）
2. 软件
| 组件 | 版本 | 安装命令 |
|---|---|---|
| OS | Ubuntu 20.04 for ARM | 飞腾官网镜像 |
| 实时内核 | linux-5.15.71-rt53 | 见下文一键脚本 |
| 测试套件 | rt-tests 2.5 | apt install rt-tests |
| 性能工具 | perf, tuna, taskset | apt install linux-tools-common |
| 交叉编译 | gcc-aarch64-linux-gnu | 可选，嵌入式板子 |
3. 一键安装 RT 内核（可复制）
#!/bin/bash # install_ft_rt.sh set -e VER=5.15.71 RT_PATCH=patch-5.15.71-rt53.patch.xz wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v${VER}/linux-${VER}.tar.xz wget https://kernel.ubuntu.com/~kernel-ppa/mainline/v${VER}/${RT_PATCH} tar -xf linux-${VER}.tar.xz cd linux-${VER} xzcat ../${RT_PATCH} | patch -p1 cp /boot/config-$(uname -r) .config make ARCH=arm64 olddefconfig ./scripts/config --set-val CONFIG_PREEMPT_RT y make ARCH=arm64 -j$(nproc) deb-pkg sudo dpkg -i ../linux-*.deb sudo reboot重启选 RT 内核进入，确认：
uname -r # 5.15.71-rt534. 创建实验目录
mkdir -p ~/ft-rt-bench && cd ~/ft-rt-bench四、应用场景（300 字）
某 220 kV 智能变电站采用飞腾 FT-2000/4 作为就地测控单元，运行 PREEMPT_RT Linux。系统需同时完成：
GOOSE 报文硬实时接收→解析→出口继电器，端到端 ≤ 1 ms；
1588 对时误差 < 250 ns；
后台 104 规约并发 256 台客户端，CPU 占用 < 60%。
通过本文测试脚本，现场工程师 30 分钟输出“延迟-负载”曲线，发现 DCVS 导致 0.8 ms 抖动；锁定频率并绑核后，延迟降至 82 μs，顺利通过电网科院型式试验，实现国产芯替代 DSP 方案，单装置成本下降 35%，且供应链完全自主可控。
五、实际案例与步骤：从“跑基准”到“出报告”
每条命令可直接复制，保存为
run.sh一键执行。
5.1 基础信息采集
#!/bin/bash # info.sh echo "=== CPU 信息 ===" lscpu | grep -E "Model name|Architecture|CPU\\(s\\)" echo "=== 内核配置 ===" grep PREEMPT /boot/config-$(uname -r) echo "=== 当前频率 ===" cat /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_cur_freq作用：记录硬件与内核版本，报告首页贴截图。
5.2 实时延迟测试（cyclictest）
# latency.sh sudo cyclictest -p99 -i100 -d60s -m -Sp90 -q | tee cyclictest.log参数说明：
-p99最高优先级，避免被其他任务抢占-d60s采样 60 秒，现场可延长到 600 s-m锁内存，防止 swap 干扰
结果示例：
T: 0 ( 1234) P:99 I:100 C: 600000 Min: 12 Act: 18 Avg: 20 Max: 82
Max=82 μs < 100 μs → 满足 SIL 2 要求。
5.3 负载压力叠加（stress-ng）
# load.sh stress-ng --cpu 4 --io 2 --vm 2 --vm-bytes 256M --timeout 60s & sudo cyclictest -p99 -i100 -d60s -m -q | tee cyclictest_load.log killall stress-ng观察：满载下 Max 延迟是否仍 < 100 μs；若超标 → 进入第 6 节优化。
5.4 网络/IO 性能
A. 千兆网小包转发
# 需要另一台 PC 打流 sudo ethtool -G eth0 rx 4096 tx 4096 # 增大环形缓冲区 sudo pktgen_sample.sh 1000mb 1000000 # 发送 1M 个 64 B 包B. 磁盘 IO 延迟（实时日志）
sudo fio --name=rt-log --rw=randwrite --bs=4k --size=100m --direct=1 \ --ioengine=libaio --iodepth=1 --runtime=60s --group_reporting关注clat平均延迟，> 2 ms 需换 SSD 或 ext4 → xfs。
5.5 一键生成 HTML 报告
# report.sh gnuplot -e "set terminal html; set output 'latency.html'; plot 'cyclictest.log' using 2 title 'Latency/us'" echo "报告已生成，打开 latency.html 查看"六、性能优化方法与最佳实践
关闭 CPU 变频
echo performance | sudo tee /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor隔离核
内核参数isolcpus=2,3+rcu_nocbs=2,3
实时任务绑定：taskset -c 2 ./your_rt_app中断亲和
echo 1 > /proc/irq/24/smp_affinity # 把网卡中断绑到 Core0，远离实时核禁用不必要驱动
内核配置关闭CONFIG_USB_CONFIGFS_F_FS，减少关中断时间。使用
tuna图形化调整sudo tuna -c 2-3 -i eth0 -x # 把 eth0 中断从 2-3 移走大页+锁内存
mlockall(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE);日志异步化
实时线程不写磁盘；使用ringbuf + low-prio后台线程批量落盘。
七、常见问题与解答（FAQ）
| 问题 | 现象 | 解决 |
|---|---|---|
| cyclictest Max > 1 ms | 变频未关 | 确认 governor=performance |
| 网络小包丢包 | rx_errors 增加 | 增大 ring buffer + 绑中断 |
| 报告中文乱码 | HTML 无 meta | 加<meta charset="utf-8"> |
| 隔离核后 SSH 连不上 | 孤立核含 Core0 | 留 Core0 给系统， isolcpus=2,3 |
| fio 报“Read-only” | 在容器内 | 宿主机或 --privileged 启动 |
八、总结：一张脑图带走全部要点
飞腾实时性能测试 ├─ 环境：RT 内核 + 关闭变频 + 隔离核 ├─ 工具：cyclictest + stress-ng + fio + tuna ├─ 指标：延迟 < 100 μs，网络不丢包，IO clat < 2 ms ├─ 优化：锁内存、大页、中断亲和、驱动裁剪 └─ 报告：HTML 可视化 + 版本记录国产芯 + 实时 Linux 不再是“能用”，而是“好用”且“可控”。
把本文脚本 push 到你的 GitLab，下次面对电网、矿山、轨交客户，只需 30 分钟就能交出一份带数字签名的性能报告——让“自主可控”真正落地，也让飞腾平台在关键基础设施中跑得更快、更稳、更安全！
