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： 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,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);

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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。

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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]： 以最有效的方式逐行阅读*平台特定*