09 · printk：调用者不再亲自刷串口
结论：非 RT 内核里
printk()的调用者只要拿到console_lock就会在自己的上下文（可能是 hardirq、可能持着 raw 锁）把所有积压日志同步写到串口——115200 波特率下一行 100 字符约 9 ms，一次内核日志风暴能把系统最坏延迟拉到几十 ms，这就是 printk 被称为「RT 最后一块拼图」的原因。6.12 的 RT 内核把force_legacy_kthread()固定为 true：所有 legacy 控制台在pr/legacy内核线程里输出；已转换为 nbcon 的控制台各有一个pr/<name><idx>线程；只有 emergency/panic 走write_atomic()直接输出。调用者的成本降到「写 ring buffer」，代价是日志到达串口的时刻不再确定。
第一层
先看结论：printk 调用者不再亲自刷串口，legacy 与 nbcon 控制台各有专用线程输出，日志风暴不再制造几十 ms 的抖动。
第二层
先看结论：RT 侧只有两处 ifdef——
force_legacy_kthread()恒真、spinlock 允许函数为空；重活在 nbcon 的所有权状态机里。
RT 的两处开关
kernel/printk/ 里 CONFIG_PREEMPT_RT 只出现在两处：
kernel/printk/internal.h:24-35：
/*
* Identify if legacy printing is forced in a dedicated kthread. If true,
* all printing via console lock occurs within a dedicated legacy printer
* thread. The only exception is on panic, ...
*/
#ifdef CONFIG_PREEMPT_RT
# define force_legacy_kthread() (true)
#else
# define force_legacy_kthread() (false)
#endif
kernel/printk/printk.c:2984-3009：非 RT 下调用者上下文打印会「不尊重」raw_spinlock/spinlock 嵌套规则，需要printk_legacy_allow_spinlock_enter()压掉 lockdep 误报；RT 下调用者不打印，这两个函数是空的。
legacy 线程
printk.c:3596-3617 legacy_kthread_create()：kthread_run(legacy_kthread_func, NULL, "pr/legacy")，sched_set_normal(…, -20)——SCHED_NORMAL nice -20，不是 FIFO。printk_kthreads_check_locked()（:3658-3687）在 RT 上必须创建成功，否则注销所有 legacy 控制台（:3677-3682）。
nbcon（6.12.107 已有线程框架）
nbcon.c由 Linutronix（John Ogness）与 Intel（Thomas Gleixner）贡献，是从 RT 补丁集上游化的「下一代控制台」。- 每个 nbcon 控制台一个线程：
nbcon_kthread_create()（:1326-1350）kthread_run(nbcon_kthread_func, con, "pr/%s%d", con->name, con->index)，同样sched_set_normal(-20)，注释说打印线程需要「在 printk 后很快被调度且有充裕的运行预算」。 - 回调（
include/linux/console.h:355-393）：write_atomic()可在任意上下文（含 NMI）调用，不用锁，靠所有权状态字同步；write_thread()只在任务上下文、持device_lock()与NBCON_PRIO_NORMAL所有权时调用。 - 所有权优先级 NORMAL < EMERGENCY < PANIC：高优先级上下文可以接管（handover）甚至强夺（hostile takeover）正在打印的低优先级上下文。panic 时
__nbcon_atomic_flush_pending_con()（:1496）直接刷。 - 6.12.107 里没有任何串口驱动完成 nbcon 转换：
grep -rln 'write_atomic\s*=' drivers/为空；arm64 常用的 pl011（drivers/tty/serial/amba-pl011.c:2504）与 8250（drivers/tty/serial/8250/8250_core.c:502）都还是CON_PRINTBUFFER | CON_ANYTIME的 legacy 控制台。include/linux/serial_core.h:632-654的__uart_port_using_nbcon()对它们恒返回 false，uart_port_lock_irqsave()（:709-713）里的 nbcon 所有权获取路径编译进去了但永远不走。 - 对 arm64 RT 的实际含义：printk 调用者已经不被阻塞（
pr/legacy线程兜底），但 nbcon 的两个好处——每控制台独立线程、panic/emergency 时的write_atomic()原子输出——在 6.12.107 的 pl011/8250 上都拿不到；panic 时最后几行依赖 legacy 路径能否在崩溃前刷出。
printk_deferred
printk.c:4547-4550：vprintk_deferred() 以 LOGLEVEL_SCHED 写入，通过 irq_work 触发输出（:4528-4540）。它一直存在，但绝大多数调用点用的是普通 printk()，所以在非 RT 上不能指望它兜底。
性能影响
净影响：printk 成本降到 µs 以下；日志到达变晚、crash 前几行可能丢。
| 指标 | 非 RT | RT | 说明 |
|---|---|---|---|
printk() 调用成本 |
写 ring buffer + 可能刷完全部积压（ms – 数百 ms） | 写 ring buffer + 唤醒（< 1 µs 典型） | 核心收益 |
| 日志风暴对最坏延迟的影响 | 直接计入（若发生在 hardirq/关抢占区） | 无（线程是普通优先级） | |
| 日志到达串口的延迟 | 同步 | 取决于线程何时被调度：高 RT 负载下可达秒级 | 调试体验变差 |
| crash 前最后几行 | 通常能刷出 | 依赖 panic 的 atomic flush（nbcon）；legacy 控制台可能丢 | |
console_lock 争用 |
打印者交接自旋 | 只在线程内 |
源码定位
| 主题 | 位置 |
|---|---|
force_legacy_kthread() |
kernel/printk/internal.h:24-35 |
| RT 下空的 spinlock 允许函数 | kernel/printk/printk.c:2984-3009 |
| legacy 线程 | kernel/printk/printk.c:3531, 3596-3617, 3658-3687 |
| nbcon 线程 | kernel/printk/nbcon.c:1157, 1181-1186, 1271, 1299, 1326-1350 |
| atomic 输出 | kernel/printk/nbcon.c:1045, 1496；include/linux/console.h:355-393 |
| arm64 串口驱动状态 | drivers/tty/serial/amba-pl011.c:2504；drivers/tty/serial/8250/8250_core.c:502；include/linux/serial_core.h:596-713 |
printk_deferred |
include/linux/printk.h:174-175, 497-498；kernel/printk/printk.c:4455-4456, 4528-4550 |
调优要点
- 排查 RT 抖动时用
trace_printk()/ftrace，不要用printk()：前者只写 trace ring buffer。 - 生产 RT 系统降低
console_loglevel（kernel.printk），减少串口输出量；串口越慢（9600）越要这么做。 - arm64 板子上 pl011/8250 在 6.12.107 都是 legacy 控制台：要 nbcon 的 panic 原子输出，需要 6.13+（8250/pl011 的 nbcon 转换在后续版本合入）。
- 如果需要「日志一定要及时到串口」（如飞控黑匣子），接受它与延迟目标冲突，或把控制台换成 nbcon 驱动 + 更高的
pr/*线程优先级（chrt）。
小结
pr/legacy与pr/<con>线程都是 SCHED_NORMAL nice -20，不会与 RT 任务抢 CPU。- nbcon 的
write_atomic()保证 panic 时仍能输出；未转换的串口驱动走 legacy 线程。 - 调试 RT 抖动用 ftrace /
trace_printk，不要用printk。 - 承上启下：以上 9 章是机制；第 10 章从 Kconfig 角度画出 RT 内核的能力边界。