实时嵌入式Linux中的数据记录时延迟峰值

Question

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 %.2f\n",

                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呼叫的问题.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:在嵌入式Linux系统中查找延迟问题(停顿)

Answer 1

使用fprintf是一个巨大的时间消耗，特别是对于 R/T 日志记录。以二进制方式进行日志记录并编写一个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,sizeof(double),1,file);
fwrite(&data3,sizeof(double),1,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),1,file);

如果仍然太慢，请将结构附加到环形队列并让一个单独的线程写出条目。

如果磁盘写入无法跟上[现在]二进制数据，请维护环形队列，并且仅在检测到致命错误时事后转储队列

另外，mmap在写入时考虑使用来访问文件。请参阅我的答案[带有基准]：以最有效的方式逐行阅读*特定于平台*