Control Scheduler

框架控制调度

RobotControlRuntime 使用独立的绝对时间线程，以固定 50 Hz 时间轴调用 RobotControlFramework.update()。它同时拥有 Framework 生命周期、低频 Mod 维护、线程安全、调度统计和逐条超时告警。ROS 平台适配器只负责输入快照、启动步骤和 电机帧输出，不再通过 ROS Timer 驱动动作或维护 Framework。

配置位于 config/elf3_state_machine.yaml 的 control_runtime 分段：

control_runtime:
  period_sec: 0.02
  compute_budget_sec: 0.002
  deadline_tolerance_sec: 0.001
  maintenance_hz: 5.0
  statistics_interval_sec: 60.0
  deadline_warning_interval_sec: 1.0
  maintenance_guard_sec: 0.005
  python_switch_interval_sec: 0.001
  spin_wait_us: -1
  cpu_affinity: control
  realtime_priority: 0

• period_sec：统一控制周期，所有状态和过渡共用。
• compute_budget_sec：单轮控制计算的目标耗时预算。它只用于统计预算超限， 不会改变 20 ms 推理释放时间轴；硬截止时间始终是本轮释放后的下一个周期。
• deadline_tolerance_sec：释放唤醒或完成时间超过对应截止点后的额外容差。
• cpu_affinity：控制线程使用的跨平台 CPU 角色，默认 control。数字和数字列表仅保留 给旧配置及诊断，不建议 Mod 或平台配置写死核号。
• realtime_priority：0 表示普通调度，1..99 尝试启用 SCHED_FIFO；权限不足时记录警告并继续使用普通调度。
• maintenance_hz：Runtime 自有低频线程的 Mod 进程监管频率，不进入 50 Hz 控制路径。
• statistics_interval_sec：周期性 INFO 调度统计的输出间隔。
• deadline_warning_interval_sec：逐轮时间异常的合并告警间隔。默认 1 秒， 无论这段时间内出现多少异常，最多输出一条汇总 WARNING。
• maintenance_guard_sec：距离下一次控制唤醒不足该时间时，跳过本轮 状态快照或 Mod 维护，避免反向阻塞控制线程。
• python_switch_interval_sec：Python GIL 切换间隔。默认 1 ms，降低 ROS Python 回调造成的控制线程唤醒长尾。
• spin_wait_us：末段忙等时长，单位微秒。-1 表示关闭；非负值表示先正常 睡眠，在距离绝对释放点剩余该时长时切换为忙等。例如 200 表示最后 200 微秒忙等。该值必须小于一个控制周期；忙等会短暂占用一个 CPU 核心并 持有 Python GIL，建议只配置数百微秒并配合控制线程绑核使用。

控制线程以每 20 ms 一个绝对释放点调用一次 Framework；完成时间不会被用来推导下一次 释放点，因此推理耗时的短期波动不会形成累计漂移。启动阶段也沿用同一时间轴。 单轮轻微越过下一释放点时，下一轮会立即补上并在后续短周期恢复原时间轴；只有已经 跨过完整的额外释放点时才计为跳过，避免无谓地少执行一次推理。 带历史观测的策略在状态准备阶段直接用当前观测填充历史缓冲，仅执行一次预热推理； 不会再在一个控制周期内集中执行 history_len * 2 次推理。

statistics_interval_sec 只控制 INFO 统计摘要的输出周期。摘要包含唤醒延迟、 完整控制周期耗时，以及自上次成功输出以来的控制周期、预算超限、deadline miss 和 跳过周期增量。

每次 deadline miss 都由控制线程轻量放入队列，再由现有 maintenance 线程合并统计， 不会在 50 Hz 控制线程内执行日志 I/O。默认每秒最多打印一条汇总 WARNING，分别给出 调度唤醒延迟超限次数、周期完成截止超限次数和最大值，并根据异常类型给出初步判定。 一次输出失败会保留汇总，并在后续维护周期重试。deadline miss 不自动切换状态。 状态信息话题的 control_timing 字段提供累计计数和最后一次 miss。

时间统计日志使用正式、统一的中文技术术语。时序异常汇总说明调度唤醒延迟、周期执行 耗时、周期完成截止超限及初步判定；周期性能统计给出异常比例、预算超限次数、跳过周期 数、P99 指标和最大值。

Runtime 和 Scheduler 的 INFO、WARNING、ERROR 使用彼此独立的 Python 调用位置， 兼容 rclpy 对同一日志调用位置固定 severity 的要求；进入高负载状态后从 INFO 切换为 WARNING 不会再被 ROS 日志系统拒绝。

control_runtime 在构造 RobotControlFramework 前从系统配置中移除，因此不会 参与状态图或 Mod 配置合并。仿真、真机以及未来的非 ROS 平台适配器共用同一运行时。

跨平台 CPU 角色

框架只公开一组稳定的用途名称，RK3588、x86、Jetson 和后续平台使用相同标识：

角色	含义
control	控制循环专用的一个最高性能逻辑 CPU；它所在的整个物理核不再分给 shared
compute	除控制物理核外的其他最高性能核；适合推理、视觉和重计算节点
background	效率较低的核；适合日志、设备管理和低频服务
shared	排除控制物理核后的所有可用 CPU；独立 Mod 进程的默认值
all	当前进程受 cgroup/systemd/taskset 约束后仍允许使用的全部 CPU
inherit	不额外缩小框架启动时的允许集合，主要用于旧配置兼容

启动时框架先读取 sched_getaffinity()，因此不会突破容器、cgroup、systemd 或外部 taskset 的限制；再读取 Linux CPU topology 的 thread_siblings_list，避免只保留 同一物理核的另一个 SMT 线程。性能分组优先使用 cpu_capacity，没有时依次使用 cpuinfo_max_freq、scaling_max_freq；无法区分大小核的平台按同构 CPU 处理。实际解析 结果会以一条 CPU affinity roles: ... INFO 日志输出。

如果机器只有一个可用物理核，shared/compute/background 会安全退化为当前允许集合， 此时无法实现控制核隔离，但程序仍可运行。显式数字或列表只要包含 cgroup 之外的 CPU， 框架就会在启动阶段报出请求集合和实际允许集合，而不是静默忽略。

控制线程仅绑定 control 解析出的 CPU，不再给整个 ROS 主进程设置 launch taskset。 Mod 独立进程由专用生成线程创建；该线程在调用 Popen 前切换到节点目标角色，使 Python、C++、ROS executable、普通 command 及其后代从创建瞬间继承正确 affinity。 这避免状态切换从已绑核控制线程启动节点时，节点短暂或永久困在控制核上。

bxi_example_py_elf3_mjlab 保持原有调度，不受这些参数影响。

相关文档

• 机器人平台适配指南
• 推理框架架构
• 框架底层原理
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