Rust创建50ms周期任务的方案选择、性能对比及调度配置咨询

需求可行性 #

Rust完全可以实现你的需求，在搭载Raspberry OS（Linux内核）的树莓派4上，50ms的周期控制精度、自定义线程调度策略和优先级的要求都可以轻松满足。

tokio::time::interval 与 std::thread 原生实现的性能对比 #

• Tokio 方案特性：tokio::time::interval 基于异步 runtime 的时间轮实现，开发成本低，可与其他异步任务无缝集成。但默认Tokio runtime面向通用高吞吐场景设计，时间精度受runtime协程调度影响，如果你将PID任务放到普通Tokio worker线程中，很容易被其他异步任务抢占，出现延迟抖动，无法满足PID任务不被打断的要求。即使你使用Tokio的spawn_blocking接口单独分配线程，本质和直接用std::thread没有区别，还多了一层runtime的调度开销。
• std::thread 原生方案特性：你可以完全独立控制该线程的资源分配、调度策略和优先级，和程序其他任务完全隔离，没有异步runtime的额外开销。50ms间隔的计时抖动可以控制在1ms以内，完全满足PID控制器的精度要求，是更适合高优先级实时任务的方案。

适用第三方Crates推荐 #

• nix：Linux系统调用的安全Rust绑定，可直接调用pthread_setschedparam设置线程的实时调度策略（SCHED_FIFO/SCHED_RR）和优先级，也提供了精度更高的clock_nanosleep接口，比标准库的std::thread::sleep计时更准确。
• rtic：专门面向实时嵌入式场景的并发框架，天生支持优先级抢占调度，高优先级任务可以无条件打断低优先级任务，非常适合你这种同时存在不同优先级的周期性、非周期性任务的场景，对ARM架构的树莓派适配完善。
• rust-pid：开箱即用的PID控制器实现，可直接配置参数、输入误差获取输出，避免手动实现PID逻辑的错误。

保证PID任务不被打断的核心配置 #

1. 给PID任务的独立线程设置SCHED_FIFO实时调度策略，优先级设置为所有任务中的最高值，Linux下实时调度线程会优先于所有普通调度的线程运行，不会被其他普通任务抢占。
2. 计时使用CLOCK_MONOTONIC单调时钟，不要用系统实时时钟，避免系统时间校准导致周期计时出现异常。
3. 运行程序时需要root权限，或者给程序二进制文件设置cap_sys_nice权限，即可不用root也能配置线程实时调度参数。
4. 其他非实时的周期性、非周期性任务可以用Tokio runtime运行，只要不占用PID任务的独立线程，就不会对PID任务产生影响。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者andber1