第4篇：第一个程序：Hello World、编译运行

一、xeno-config 介绍

xeno-config 是 Xenomai 提供的配置查询工具，用于获取 Xenomai 库的编译和链接参数。

# 查看帮助
xeno-config --help

# 查看版本
xeno-config --version

# 获取编译参数（头文件路径）
xeno-config --cflags

# 获取链接参数（库文件路径）
xeno-config --ldflags

# 指定 POSIX 皮肤
xeno-config --posix

# 查看所有可用选项
xeno-config --help

常用组合：

# 编译时使用
$(xeno-config --posix --cflags --ldflags)

二、编写 Hello World 程序

使用 POSIX API 编写简单实时任务：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>
#include <mqueue.h>
#include <signal.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

/* 线程优先级：1-99，数值越高优先级越高 */
#define HIGH_PRIORITY  50

/* 线程属性 */
pthread_t thread;
pthread_attr_t attr;
struct sched_param param;

void *hello_func(void *arg)
{
    struct timespec ts;
    ts.tv_sec = 1;
    ts.tv_nsec = 0;
    
    while (1) {
        printf("Hello World from Xenomai!\n");
        /* 使用 clock_nanosleep 代替 sleep，避免普通睡眠的系统调用 */
        clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC, 0, &ts, NULL);
    }
    return NULL;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("Starting Xenomai Hello World...\n");
    
    /* 初始化线程属性 */
    pthread_attr_init(&attr);
    
    /* 设置显式调度，不继承父线程调度策略 
     * 这是一个关键步骤，确保使用我们指定的调度策略而非继承父线程 */
    pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_EXPLICIT_SCHED);
    
    /* 设置为实时调度策略 SCHED_FIFO（先进先出） */
    pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_FIFO);
    
    /* 设置优先级：1-99，数值越高优先级越高 */
    param.sched_priority = HIGH_PRIORITY;
    pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);
    
    /* 设置为可join状态，便于主线程等待子线程结束 */
    pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_JOINABLE);
    
    /* 创建实时线程 */
    pthread_create(&thread, &attr, hello_func, NULL);
    
    /* 等待线程结束 */
    pthread_join(thread, NULL);
    
    printf("Done!\n");
    return 0;
}

三、编译程序

# 使用 xeno-config，--posix 表示使用 POSIX 皮肤
gcc hello.c -o hello $(xeno-config --posix --cflags --ldflags)

编译参数说明：

• --cflags：获取头文件路径，如 -I/usr/xenomai/include
• --posix：指定使用 POSIX 皮肤（皮肤可理解为API接口层）
• --ldflags：获取链接库参数，如 -L/usr/xenomai/lib -lxenomai

四、运行程序

需要使用 sudo 运行（因为实时调度需要特权）：

#taskset -c 1表示指定运行在CPU1上
sudo taskset -c 1 ./hello

运行效果：

按 Ctrl+C 可终止程序。

五、Xenomai 状态查看

1. /proc/xenomai/ 目录结构

Xenomai 通过 /proc/xenomai/ 目录提供了一系列状态文件，用于监控系统运行状态：

/proc/xenomai/
├── affinity       # CPU 亲和性配置
├── clock          # 时钟信息
├── debug          # 调试信息
├── faults         # 错误/故障信息
├── heap           # Xenomai 实时内存堆使用情况
├── latency        # 实时延迟统计
├── registry       # 已注册的实时任务、内存、设备等信息
├── sched          # 调度相关统计
├── timer          # 定时器信息
└── version        # Xenomai 版本信息

2. /proc/xenomai/sched/ 目录结构

/proc/xenomai/sched/
├── latency        # 各任务的延迟详情
├── rt            # 各 CPU 上的实时任务信息
├── stat          # 调度统计（MSW/CSW/XSC/PF）
├── trace         # 调度跟踪信息
└── verbose       # 详细调度信息

3. /proc/xenomai/sched/stat 文件说明

执行 cat /proc/xenomai/sched/stat 查看调度统计：

CPU  PID    MSW        CSW        XSC        PF
 0   0     0          0          0          0
 0   1234  100        500        200        5
 1   5678  50         300        100        2

4. 各字段含义

字段	全称	含义	说明
CPU	-	运行 CPU 编号	任务当前运行的 CPU 核心号
PID	Process ID	进程/线程 ID	Xenomai 实时任务的 PID
MSW	Mode Switch	域上下文切换次数	任务在 Linux 域 ↔ Xenomai 域之间切换的次数
CSW	Context Switch	上下文切换次数	任务在 Xenomai 域内被调度切换的次数
XSC	Xenomai System Call	Xenomai 系统调用次数	任务调用 Xenomai API 的次数
PF	Page Fault	缺页中断次数	发生缺页中断的次数

5. 字段详细解释

MSW（Mode Switch）- 域上下文切换

MSW 表示域上下文切换次数，即任务在 Linux 域 和 Xenomai 域 之间切换的次数。

• 当实时任务需要进行系统调用（如 accept recv）时，会从 Xenomai 域切换到 Linux 域
• 系统调用完成后，再切回 Xenomai 域
• MSW 次数越少越好，说明任务在用户态运行时间越长

CSW（Context Switch）- 上下文切换

CSW 表示 Xenomai 域内的上下文切换次数。

• 当高优先级任务抢占低优先级任务时产生
• 当任务主动放弃 CPU（如 nanosleep）时产生
• CSW 次数越少，说明调度开销越小

XSC（Xenomai System Call）- Xenomai 系统调用

XSC 表示任务调用 Xenomai API 的次数。

• 每次调用 clock_nanosleep()、pthread_create() 等 Xenomai 函数时累加
• 用于分析程序的系统调用频率

PF（Page Fault）- 缺页中断

PF 表示发生缺页中断的次数。

• 实时任务应尽量避免缺页中断
• 缺页中断会导致内存访问延迟，破坏实时性

6. 常用查看命令

# 查看 Xenomai 版本
cat /proc/xenomai/version

# 查看所有实时线程列表
cat /proc/xenomai/threads

# 查看调度统计
cat /proc/xenomai/sched/stat

# 查看内存堆使用情况
cat /proc/xenomai/heap

六、程序执行流程图