Echtzeit nun offiziell Teil des Mainline-Linux-Kernels

PREEMPT_RT Echtzeit nun offiziell Teil des Mainline-Linux-Kernels

24.09.2024 Von Sebastian Gerstl 2 min Lesedauer

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Bislang musste ein Linux-OS gepatcht werden, um wirklich deterministische Echtzeitfähigkeiten zu erlangen. Damit ist es ab Kernel-Version 6.12 vorbei: Die Echtzeitfähigkeit der PREEMPT_RT-Patches wurde offiziell in die Mainline-Codebasis für x86, RISC-V und ARM64 integriert.

Bislang musste ein Linux-Betriebssystem immer ein der einen oder anderem Form gepatcht oder mit Funktionserweiterungen versehen werden, um echte deterministische Echtzeit-Fähigkeiten bieten zu können. Mit der offiziellen Integration des PREEMPT_RT-Patchsets ist nun der Mainline-Linux-Kernel ab Version 6.12 von Grund auf echtzeitfähig.(Bild: Pixabay) — Bislang musste ein Linux-Betriebssystem immer ein der einen oder anderem Form gepatcht oder mit Funktionserweiterungen versehen werden, um echte deterministische Echtzeit-Fähigkeiten bieten zu können. Mit der offiziellen Integration des PREEMPT_RT-Patchsets ist nun der Mainline-Linux-Kernel ab Version 6.12 von Grund auf echtzeitfähig.
(Bild: Pixabay)

Das Linux auch Echtzeit kann ist bei Entwicklern nichts Neues, doch war in der Regel ein nachträgliches Patchen des Linux-Kernels erforderlich, um harten Echtzeitanforderungen auch wirklich gerecht zu werden: Das zu diesem Zweck gedachte Patchset PREEMPT_RT befand sich seit 2005 in Entwicklung und fand seit mindestens 10 Jahren auch im Embedded-Bereich zunehmend Verbreitung. Nach knapp 20 Jahren wurde diese Entwicklung nun offiziell ein Bestandteil des Linux-Kernels: Am 20. September 2024 wurde PREEMPT_RT vollständig zusammengeführt und in Mainline-Linux 6.12 auf den unterstützten Architekturen x86, x86_64, RISC-V und ARM64 aktiviert.

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20 Jahre Entwicklungs- und Integrationsbemühungen

Als Grund für die Frage, warum die offizielle Integration in den Mainline-Kernel 20 Jahre in Anspruch nahm, gab Stephen Rostedt, Gründer des PREEMPT_RT-Projekts, in einem Gespräch mit ZDNet an, dass der Code in den vergangenen beiden Jahrzehnten mehrfach von Grund auf neu umgeschrieben werden musste, um ihn für den Kernel aufzubereiten. Auch Finanzierungsprobleme hätten Fortschritte behindert, seit aber unter anderem die Linux Foundation ab 2015 das Projekt aktiv unterstützte, machte die Integration rasch Fortschritte.

Bislang war eine Überarbeitung der weit verbreiteten print_k-Funktion des Linux-Kernels, einem wichtigen Debugging-Tool aus dem Jahr 1991, erforderlich, um deterministische Echtzeit-Fähigkeiten in Linux bereitzustellen. Diese Funktion fügt eine harte Verzögerung in ein Linux-Programm ein, die die Ausführung verlangsamt und es nicht deterministisch macht. Während dies für die Fehlersuche sehr nützlich ist, stellt es ein Problem für die Echtzeitleistung dar.

PREEMPT_RT war bereits in verschiedenen kommerziellen Linux-Distributionen für industrielle Anwendungen ein fester Bestandteil: So boten beispielsweise Monte Vista, ENEA und Wind River eigene Linux-Varianten an, in denen das Patchset bereits vollständig integriert war. Nun da PREEMPT_RT ein offizieller Bestandteil von Mainline-Linux-Distributionen ist, sollte der Einsatz echtzeitfähiger Linux-Systeme in Bereichen wie Automotive, Industrieautomatisierung oder Robotik eine wesentlich größere Ausbreitung finden.

Andere Anbieter setzten auf Anwendungskompatibilitätsschichten wie das 1988 ins Leben gerufene POSIX, das ebenfalls Echtzeit-Erweiterungen für Echtzeit-Signale, Echtzeit-Planungsrichtlinien, Task-Synchronisationsmechanismen, Uhren und Zeitgeber für Linux definierte. Dies hat auch zu einer Vielzahl von Echtzeitbetriebssystemen mit kleinerem Umfang geführt, viele davon in Europa, wie FreeRTOS und SafeRTOS im Vereinigten Königreich, PikeOS in Deutschland, PX5 in den USA und QNX in Kanada und eMCOS in Japan. (sg)

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Stand: 08.12.2025

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