延迟7us、满载抖动10 us，RK3576实时性超乎你的想象

前言：在工业控制、智能设备等领域，处理器的实时性表现直接决定了设备的响应速度与运行稳定性。眺望电子基于RK3576评估板，通过RT补丁实现微秒级精准响应，延迟7us、满载抖动<10 us的实测数据证明它的硬核实力！

一、测试环境

1.1  RK3576 核心板介绍

本次测试的主角是Core-RK3576J V1.1 核心板，搭载 Rockchip 新一代旗舰 RK3576 处理器：

* 先进 8nm 制程工艺，4核 Cortex-A72+4 核 Cortex-A53 架构，主频高达 2.2GHz；
* 核心板采用高速板对板连接器，集成处理器、LPDDR4、EMMC、PMIC等关键器件。

图 1  Core-RK3576核心板正反面图

1.2  测试步骤

步骤 1：运行实时性测试程序

在评估板终端输入指令，执行 100 万次循环测试，记录任务调度延迟数据：

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root@rk3576-ubuntu:/# cyclictest -l 1000000 -m -Sp99 --policy=fifo -h 25000 -q > 测试结果文件

参数解析：-l 1000000（测试 100 万次）、-m（锁定内存，避免交换影响）、-Sp99（任务优先级 99）、--policy=fifo（FIFO 调度策略）、-h 25000（迭代间隔 25 微秒）。

步骤 2：模拟 CPU 压力（负载测试场景）

使用 stress-ng 工具让 CPU 满载运行，模拟高负载环境：

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root@rk3576-ubuntu:/# stress-ng -c 8 --cpu-method fft --timerfd-freq 1000000 -t 24h &

参数解析：-c 8（占用 8 核 CPU）、--cpu-method fft（用 FFT 算法模拟负载）、-t 24h（持续 24 小时）。

步骤 3：数据可视化与分析
将测试结果文件传输至 Ubuntu 系统，使用 gnuplot 生成延迟分布图，直观呈现实时性表现：

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# 安装可视化工具

sudo apt install gnuplot -y

# 运行脚本生成图表

./rt_createpng.sh 测试结果文件 输出图表.png

三、指令解析

2.1  cyclictest指令

cyclictest是一个用于测试系统中周期性任务调度的工具。它可以测量系统在不同负载下的实时性能，并提供有关任务调度延迟和抖动的信息。

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root@rk3576-ubuntu:/#cyclictest -l 1000000 -m -Sp99 --policy=fifo -h 25000 -q >output-rk3576-nort

参数解析：

• -l 1000000：指定测试运行的迭代次数为1000000次
• -m：启用内存锁定，以避免测试过程中的内存交换影响实时性
• -Sp99：设置测试任务的优先级为99
• --policy=fifo：设置测试任务的调度策略为FIFO（先进先出）
• -h 25000：设置每个测试迭代之间的延迟时间为25000纳秒（25微秒）
• -q：禁止输出额外的信息，只输出测试结果
• && tail -n 11 output-cpu-rt：在cyclictest测试完毕后打印最后的总结数据
  

2.2  stress-ng指令
stress-ng是一个用于模拟系统负载的工具，可以测试系统的稳定性和性能

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root@rk3576-ubuntu:/#stress-ng -c 4 --cpu-method fft --timerfd-freq 1000000 -t 24h &

参数解析：

• -c 4：表示使用4个CPU核心进行测试
• –cpu-method fft：指定使用FFT算法进行CPU负载测试
• –timerfd-freq 1000000：设置定时器频率为1000000，用于控制测试的时间间隔。
• -t 24h：设置测试时间为24小时
• &：在后台运行该命令
  

三、数据实测

我们分别在无 preempt-rt 补丁和打 preempt-rt 补丁两种场景下，测试了 “空载”和 “CPU 满载”（8 核高负载）状态的实时性，操作如下：

3.1  未打入RT实时补丁

3.1.1 空载运行测试
在终端输入如下指令进行测试：

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root@rk3576-ubuntu:/#cyclictest -l 1000000 -m -Sp99 --policy=fifo -h 25000 -q >output-kong-nort

图 3-1 实时性测试（nort-空载）

生成数据统计图如下：

图 3-2CPU实时性数据统计图（nort-空载运行）

3.1.2 CPU压力测试

使用FFT算法对CPU进行负载测试：

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root@rk3576-ubuntu:/#stress-ng -c 8 --cpu-method fft --timerfd-freq 1000000 -t 24h &

root@rk3576-ubuntu:/#cyclictest -l 1000000 -m -Sp99 --policy=fifo -h 25000 -q >output-cpu-nort

root@rk3576-ubuntu:/#tail -n 11 output-cpu-nort

图 3-3 实时性测试（nort-CPU满载）

生成数据统计图如下：

图 3-4 CPU实时性数据统计图（nort-满载运行）

3.2  打入RT实时补丁
3.2.1 空载运行

在终端输入如下指令进行测试：

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root@rk3576-ubuntu:/# cyclictest -l 1000000 -m -Sp99 --policy=fifo -h 25000 -q > output-kong-rt

root@rk3576-ubuntu:/# tail -n 12output-kong-rt

图 3-5 实时性测试（rt-空载）

生成数据统计图如下：

图 3-6 CPU实时性数据统计图（rt-空载运行）

3.2.2 CPU压力测试

使用FFT算法对CPU进行24小时负载测试：

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root@rk3576-ubuntu:/#stress-ng -c 8 --cpu-method fft --timerfd-freq 1000000 -t 24h &

root@rk3576-ubuntu:/#cyclictest -l 1000000 -m -Sp99 --policy=fifo -h 25000 -q >output-cpu-rt

root@rk3576-ubuntu:/#tail -n 11 output-cpu-rt

图 3-7 实时性测试（rt-CPU满载）

生成数据统计图如下：

图 3-8 CPU实时性数据统计图（rt-满载运行）

3.3  数据对比
3.3.1 不打 preempt-rt 补丁

测试场景	CPU 核心	最小延迟（us）	平均延迟（us）	最大延迟（us）
空载	CPU0	5	24	851
空载	CPU1	4	25	1004
空载	CPU2	6	27	14788
空载	CPU3	5	27	330
空载	CPU4	3	19	113
空载	CPU5	3	18	895
空载	CPU6	3	18	8049
空载	CPU7	3	18	8506
满载	CPU0	8	23	5368
满载	CPU1	8	21	115
满载	CPU2	11	22	4951
满载	CPU3	11	23	141
满载	CPU4	3	6	410
满载	CPU5	3	5	384
满载	CPU6	3	5	408
满载	CPU7	3	5	599

结论：原生系统下，最大延迟普遍较高，空载时 CPU2 甚至达到 14788us（约 14.8ms），满载时 CPU0 最大延迟 5368us（约 5.4ms），实时性表现一般。

3.3.1 打 preempt-rt 补丁

测试场景	CPU 核心	最小延迟（us）	平均延迟（us）	最大延迟（us）
空载	CPU0	0	0	7
空载	CPU1	0	0	3
空载	CPU2	0	0	4
空载	CPU3	0	0	4
空载	CPU4	0	0	3
空载	CPU5	0	0	3
空载	CPU6	0	0	4
空载	CPU7	0	0	3
满载	CPU0	1	1	11
满载	CPU1	1	1	5
满载	CPU2	1	1	4
满载	CPU3	1	1	4
满载	CPU4	0	0	8
满载	CPU5	0	0	5
满载	CPU6	0	0	5
满载	CPU7	0	0	6

结论：打补丁后，实时性大幅提升 —— 空载时所有核心最大延迟不超过 7us，满载时最大延迟仅 11us（CPU0），完全满足工业级实时响应需求。

总结

从测试数据可以清晰看出：

1. preempt-rt 补丁的关键作用：通过优化内核调度，RK3576 的最大延迟从毫秒级降至微秒级，实时性提升超 1000 倍；
2. 高负载稳定性：即使在 8 核满载状态下，打补丁后的系统仍能保持极低延迟，确保设备在复杂场景下的可靠运行；

同时把“高性能 + 硬实时 + 低成本”拉满的方案不多，RK3576 算一个；无论是工业控制（需微秒级响应）、智能终端（需流畅交互）还是 AI 边缘计算（需高效任务调度），RK3576 都能胜任。

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