Sabemos que até um certo tempo usar o Linux para trabalhar com áudio era simplesmente impraticável, mas as coisas mudaram e atualmente é possível, e viável, usar o Linux para tal propósito.

Quem usa Linux sabe que existem diversas distribuições voltadas para o trabalho com áudio, dessa forma podemos escolher uma distro pronta, baixar e usar. Mas a proposta dessa série de posts é configurar o recém-lançado Debian 12, para assim termos um sistema robusto e o mais estável possível. No entanto, devemos ter em mente que com o uso de um Kernel alternativo pode ser que o sistema não fique tão estável como desejamos.

Estes tutoriais serão divididos em algumas partes, pois como o assunto é muito extenso, dessa forma não temos como abordar tudo em um único post.

Para termos um sistema otimizado, e para ser um verdadeiro estúdio virtual, temos primeiramente de obter um kernel RT, ou seja um kernel com preempção Real Time. Sabemos que dificilmente encontraremos um kernel RT para o Debian Stable, mas pode ser que futuramente tenhamos algo via backports, dessa forma iremos compilar um kernel para usarmos exclusivamente para este fim. Em seguida instalaremos e configurar algumas ferramentas indispensáveis para o uso com o áudio. Espero que gostem das postagens e mãos à obra, pois temos muito trabalho pela frente.

O que é o Kernel Real Time?

O Linux Kernel Real Time (RT) é uma variação do kernel Linux com recursos adicionais que fornecem suporte a recursos de tempo real. Enquanto o kernel padrão do Linux possui um escalonador de tarefas orientado a prioridades, o kernel RT possui um escalonador ainda mais determinístico, capaz de garantir tempos de resposta precisos e consistentes, mesmo em sistemas com alta carga de trabalho.

Recursos do Kernel Real Time

O kernel RT oferece algumas características-chave que o diferenciam do kernel padrão:

Preempção

Uma das principais características do kernel RT é a preempção, que permite que tarefas de maior prioridade interrompam tarefas de menor prioridade durante sua execução. Isso garante que as tarefas de tempo real sejam executadas de acordo com suas prioridades, sem atrasos causados por tarefas menos importantes.

Escalonador de Tempo Real

O escalonador de tarefas do kernel RT é otimizado para garantir uma resposta rápida e determinística. Ele prioriza as tarefas de tempo real com base em suas prioridades e destina recursos do sistema de maneira eficiente para garantir que todas as tarefas sejam concluídas dentro dos prazos esperados.

Latência Baixa

A latência é o atraso entre a ocorrência de um evento e a resposta do sistema a esse evento. Com o kernel RT, é possível obter latências extremamente baixas, o que é essencial para aplicações de tempo real, como áudio, vídeo e automação industrial. Isso significa que as interrupções externas são tratadas rapidamente e sem atrasos perceptíveis.

Interrupções de Alta Prioridade

O kernel RT trata as interrupções de alta prioridade de forma mais eficiente, minimizando o tempo em que o sistema fica indisponível para outras tarefas. Isso é fundamental em ambientes onde é necessário responder rapidamente a eventos críticos.

Aplicações do Kernel Real Time

O Kernel Real Time é amplamente utilizado em aplicações que exigem tempo real em conjunto com sistemas operacionais baseados em Linux. Algumas das áreas onde o kernel RT é especialmente útil incluem:

• Áudio e processamento de sinais
• Automação industrial
• Controle de robôs e drones
• Sistemas de tempo real críticos, como sistemas de controle de tráfego aéreo ou sistemas médicos
• Aplicações militares e aeroespaciais

Compilando o kernel Real Time no Debian 12

cd ~/Downloads && Wget -c https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v6.x/linux-6.4.6.tar.xz && wget -c https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/6.4/patches-6.4.6-rt8.tar.xz

Daqui em diante os comandos devem ser executados como root! Agora vamos instalar alguns pacotes necessários:

apt update && apt install build-essential kernel-package*

OBS: Cuidado ao instalar este pacote, pois ele recomenda muitos pacotes desnecessários. Para ter noção do que falo execute os seguintes comandos:

apt install kernel-package

Podemos ver que ele sugere um download, de algo em torno, de 600 Mb. Agora execute o seguinte comando:

apt –no-install-recommends install

Podemos ver que o download cai, consideravelmente, para algo em torno de 500 Kb, ou seja cuidado com o apt. Em seguida devemos mover os arquivos para o diretório /usr/src. Esta parte pode ser ignorada caso você faça o download já no diretório em questão.

mv linux-6.4.6.tar.xz /usr/src/ && mv patches-6.4.6-rt8.tar.xz /usr/src/ && cd /usr/src

Agora devemos descompactar o kernel com o comando e em seguida criar um link simbólico para /usr/src/linux com os comandos:

tar xJvf linux-6.4.6.tar.xz && ln -s linux-6.4.6/ linux

Devemos acessar o diretório linux e aplicar o patch:

cd linux && xzcat ../patches-6.4.6-rt8.tar.xz | patch -p1

Em seguida faremos uma cópia do arquivo de configuração do kernel atual:

cp /boot/config-$(uname -r) ./.config

Agora temos de configurar o arquivo de configuração para podermos compilar o kernel, para tal podemos usar ferramentas como o make menuconfig, xconfig, gconfig ou oldconfig. Por uma questão de simplicidade usaremos a última opção, desta forma execute o comando que segue:

make oldconfig

Se você souber, e quiser, otimizar ainda mais o seu kernel pode alterar as opções apresentadas conforme o hardware de seu computador, mas se você não tiver conhecimento suficiente dê enter até que apareça a seguinte opção:

Preemption Model

• No Forced Preemption (Server) (PREEMPT_NONE)
• Voluntary Kernel Preemption (Desktop) (PREEMPT_VOLUNTARY)
• Preemptible Kernel (Low-Latency Desktop) (PREEMPT__LL) (NEW)
• Preemptible Kernel (Basic RT) (PREEMPT_RTB) (NEW)
• Fully Preemptible Kernel (RT) (PREEMPT_RT_FULL) (NEW)

Escolha a opção 5 e dê enter até finalizar a configuração do arquivo .config e retornar ao shell. Caso você não tenha achado nada prático ter de ficar pressionado enter até o fim, poderá usar o make menuconfig – depende do pacote libncurses5-dev – ou o make gconfig – depende dos pacotes libglade2-dev e libgtk2.0-dev.

ATENÇÃO: Caso você não tenha conhecimento necessários para alterar a configuração do kernel, deixe tudo como padrão e altere apenas o necessário para ativar a preempção RT.

Agora que a preempção RT foi ativada, basta compilar o kernel com o comando que segue:

make-kpkg –append-to-version “-RT” –initrd –us –uc kernel_image

Vocês podem fazer outra atividade se desejar, ou até mesmo dormir um pouco, pois o processo é bastante demorado.

Quando o processo de compilação chegar ao fim acesse a pasta /usr/src, localize o arquivo “linux-image-6.4.6-RT-rt8-xx.xx.Custom_###.deb” e instale o kernel com o comando abaixo, lembre-se de preencher conforme a sua customização e numeração.

dkpg -i linux-image-6.4.6-RT-rt5-xx.xx.Custom_X86_64.deb

Conclusão

O Linux Kernel Real Time é uma versão modificada do kernel Linux que fornece recursos avançados de tempo real para aplicações críticas. Com sua preempção, escalonador de tempo real e baixa latência, ele se torna uma escolha viável para projetos que exigem resposta rápida e determinística. Sejam aplicações de áudio ou sistemas de controle críticos, o kernel RT fornece a base necessária para garantir que os prazos sejam atendidos e as tarefas sejam executadas de forma confiável.

O post Como compilar um Linux Kernel Real Time e otimizando o Debian 12 para manipular áudio, vídeo e outros apareceu primeiro em SempreUpdate.