qos webmaster's blog

「Ubuntuでリアルタイムカーネル（PREEMPT_RT）を動かす」

ひと昔前なら、この一言だけで「あ、今日は一日中カーネルのビルドで終わるな……」と覚悟が必要な作業でした。ソースを拾ってきて、パッチを当てて、.configと格闘して、コンパイル中にエラーが出て頭を抱える。そんな時代がありました。

でも、時代は変わったんですね。 今のUbuntu（今回は24.04）なら、コマンド数回叩くだけで、あっさり公式のリアルタイムカーネルが手に入ります。

導入はいたってシンプル
Ubuntu Proを使わなくても、標準的なリポジトリ（24.04以降ならnoble-updatesなど）からパッケージとして提供されていました。

かなり昔に購入したmacminiをUbuntu化して放置していたので、それをリアルタイムカーネル化してみました。

手順は↓これだけ。

$ sudo apt update
$ sudo apt install linux-realtime

インストール後、再起動。

かなり昔に購入したmacminiをUbuntu化した結果

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Ubuntu
Description:    Ubuntu 24.04.2 LTS
Release:        24.04
Codename:       noble

$ uname -a
Linux macmini 6.8.1-1015-realtime #16-Ubuntu SMP PREEMPT_RT Wed Jan 15 21:03:54 UTC 2025 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

リアルタイムカーネルの動作確認するためのサンプルコードとコンパイル

// rt_test.c
#include <stdio.h>
#include <time.h>
#include <sched.h>

int main() {
    struct sched_param param = {.sched_priority = 50};
    sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &param);

    struct timespec next;
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &next);

    printf("時刻             周期からの誤差(μs)\n");
    printf("----------------------------------\n");

    while (1) {
        next.tv_sec += 1;

        clock_nanosleep(CLOCK_MONOTONIC, TIMER_ABSTIME, &next, NULL);

        struct timespec now;
        clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &now);
        
        long jitter = (now.tv_nsec - next.tv_nsec) / 1000;
        
        time_t t = time(NULL);
        struct tm *l = localtime(&t);
        printf("%02d:%02d:%02d         %+ld μs\n", 
               l->tm_hour, l->tm_min, l->tm_sec, jitter);
    }
    return 0;
}

$ cc rt_test.c -o rt_test

リアルタイムカーネルでの実行結果

$ sudo ./rt_test
時刻             周期からの誤差(μs)
----------------------------------
21:07:28         +69 μs
21:07:29         +70 μs
21:07:30         +73 μs
21:07:31         +68 μs
21:07:32         +70 μs
21:07:33         +70 μs
21:07:34         +49 μs
21:07:35         +70 μs
21:07:36         +73 μs
21:07:37         +72 μs

普通のカーネルでの実行結果

$ sudo ./rt_test
時刻             周期からの誤差(μs)
----------------------------------
21:07:28         +285 μs
21:07:29         +296 μs
21:07:30         +291 μs
21:07:31         +217 μs
21:07:32         +301 μs
21:07:33         +237 μs
21:07:34         +200 μs
21:07:35         +336 μs
21:07:36         +298 μs
21:07:37         +248 μs