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en: Real-Time and Low Latency
ja: リアルタイムと低遅延

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en: It is perhaps a common perception that computers can compute things instantaneously. Anybody who has ever waited for a web page to load has first-hand experience that this is not the case: computers take time to do things, even if the amount of time is often imperceptible to human observers. Moreover, a computer doing one thing can seem like it's acting nearly instantaneously, but a computer doing fifteen things will have a more difficult time keeping up appearances.
ja: コンピュータは即時に計算ができるというのは、たぶん、一般的な考え方でしょう。ウエブページがロードされるのを待ったことのある人なら誰でもこれが正しくないと経験から知っていることでしょう。コンピュータは何かをするのに時間がかかります。多くの場合、見ている人にとって、時間の合計は感知できないほどであっても、です。さらに、１つのことをしているコンピュータはほとんど即時にそれをしているように見えるでしょうが、１５のことをしているコンピュータは即時にそれをしているように見せるのはずっと大変です。

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en: Why Low Latency Is Desirable
ja: 低遅延がなぜ望ましいか

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en: When computer audio specialists talk about a computer acting in <firstterm>real-time</firstterm>, they mean that it is acting with only an imperceptible delay. A computer cannot act on something instantaneously, and the amount of waiting time between an input and its output is called <firstterm>latency</firstterm>. In order for the delay between input and output to be perceived as non-existant (in other words, for a computer to "react in real-time,") the latency must be low.
ja: コンピュータオーディオの専門家がコンピュータが<firstterm>リアルタイム</firstterm>で動作するというとき、それは、ほとんど感知できない遅延で動作している、ということです。コンピュータは何かを一瞬で行うことはできず、入力とその出力を待つ時間のことを<firstterm>レーテンシー、遅延</firstterm>と呼びます。入力と出力の間の遅れが存在しないように知覚される、（別の言葉で言うとコンピュータが"リアルタイムで応答する"）ためには、遅延は小さくなければいけません。

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en: For periodic tasks, like processing audio (which has a consistently recurring amount of data per second), low latency is desirable, but <emphasis>consistent</emphasis> latency is usually more important. Think of it like this: years ago in North America, milk was delivered to homes by a dedicated delivery person. Imagine if the milk delivery person had a medium-latency, but consistent schedule, returning every seven days. You would be able to plan for how much milk to buy, and to limit your intake so that you don't run out too soon. Now imagine if the milk delivery person had a low-latency, but inconsistent schedule, returning every one to four days. You would never be sure how much milk to buy, and you wouldn't know how to limit yourself. Sometimes there would be too much milk, and sometimes you would run out. Audio-processing and synthesis software behaves in a similar way: if it has a consistent amount of latency, it can plan accordingly. If it has an inconsistent amount of latency - whether large or small - there will sometimes be too much data, and sometimes not enough. If your application runs out of audio data, there will be noise or silence in the audio signal - both bad things.
ja: オーディオ処理（それは毎秒、一貫して繰り替えされる量のデータを持ちます）のように、周期的な作業にとって、低遅延は望ましいことですが、<emphasis>一貫した</emphasis>遅延であることが、通常はより重要です。このように考えてください：ずっと昔、北アメリカでは牛乳は専門の配達員によって家庭に配られました。牛乳配達員は中くらいの遅延を持ちますが一貫したスケジュールを持ち、7日に１回、まわってくると考えてください。あなたは牛乳をどれだけ買うか、計画することができ、すぐになくならないように飲むのをひかえることもできます。さて、牛乳配達員が、低遅延ですが、一貫しないスケジュールを持ち、１日から４日でまわってくるものとしましょう。あなたは牛乳をどれだけ買うか、どのように飲むのをひかえるか、全く見当がつかないでしょう。あるときは牛乳がありすぎ、あるときは底をついてしまいます。オーディオ処理と生成ソフトウエアはこのように振る舞います。もし、遅延の量が一貫していれば、それにしたがって計画できます。遅延が一貫していないとき、それが大きくても小さくても、ときにはデータが多すぎたり、ときには不足したりします。もし、アプリケーションがオーディオデータに不足すると、オーディオ信号の中に雑音か、静寂が生まれ、いずれも、よいものではありません。

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en: Relatively low latency is still important, so that your computer reacts imperceptibly quickly to what's going on. The point is that the difference between an 8&nbsp;ms target latency and a 16&nbsp;ms target latency is almost certainly imperceptible to humans, but the higher latency may help your computer to be more consistent - and that's more important.
ja: ある程度、低遅延であることは重要です。あなたのコンピュータが、今起きていることに、気がつかないほど迅速に反応できるためです。重要なのは、8&nbsp;ms の遅延と 16&nbsp;msの遅延は人間にとってほとんど区別できないのに比べて、大きな遅延を許せば、コンピュータはより一貫した動作ができ、そちらの方がより重要だということです。

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en: Processor Scheduling
ja: プロセッサスケジューリング

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en: If you've ever opened the "System Monitor" application, you will probably have noticed that there are a lot of "processes" running all the time. Some of these processes need the processor, and some of them are just waiting around for something to happen. To help increase the number of processes that can run at the same time, many modern CPUs have more than one "core," which allows for more processes to be evaluated at the same time. Even with these improvements, there are usually more processes than available cores: my computer right now has 196 processes and only three cores. There has to be a way of decided which process gets to run and when, and this task is left to the operating system.
ja: "システムモニタ"アプリケーションを開いたことがおありなら、いつもたくさんの"プロセス"が動いていることに気がつかれたでしょう。これらのうちのいくつかのプロセスは、プロセッサを必要とし、いくつかはただ、何かが起きるのを待っています。一度に走ることのできるプロセスの数を増やすために多くの現代のCPUは１つ以上の "コア"を持ち、一度により多くのプロセスが評価されることができます。この改善があっても、プロセスの数は存在するコアの数より多いのが普通です。私のコンピュータは今、１９６プロセスと、たった３つのコアを持ちます。どのプロセスが、いつ、実行する機会を得るかを決める手段が必要で、この仕事はオペレーティングシステムに任されています。

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en: In Linux systems like Fedora Linux, the core of the operating system (called the <firstterm>kernel</firstterm>) is responsible for deciding which process gets to execute at what time. This responsibility is called "scheduling." Scheduling access to the processor is called, <firstterm>processor scheduling</firstterm>. The kernel also manages scheduling for a number of other things, like memory access, video hardware access, audio hardware access, hard drive access, and so on. The algorithm (procedure) used for each of these scheduling tasks is different for each, and can be changed depending on the user's needs and the specific hardware being used. In a hard drive, for example, it makes sense to consider the physical location of data on a disk before deciding which process gets to read first. For a processor this is irrelevant, but there are many other things to consider.
ja: Fedora LinuxのようなLinuxシステムでは、オペレーティングシステムの中心、（<firstterm>カーネル</firstterm>と呼ばれます)は、どのプロセスがいつ実行する機会を得るかを決める権限を持ちます。この権限は、"スケジューリング"と呼ばれます。プロセッサへのアクセスをスケジュールすることは<firstterm>プロセッサスケジューリング</firstterm>と呼ばれます。カーネルは、多くの他のもののスケジューリングも行います。例えば、メモリアクセス、ビデオハードウエアアクセス、オーディオハードウエアアクセス、ハードディスクアクセス、などです。これらのスケジューリング作業で使われるアルゴリズム(手続き)はそれぞれ異なり、ユーザの要求と使われるハードウエアによって、変えることもできます。例えば、ハードディスクは、どのプロセスが最初に読み出しができるかを決めるのに、ディスク上のデータの位置を考慮するのが妥当です。プロセッサの場合、これは無関係ですが、他に考慮すべきことがたくさんあります。

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en: There are a number of scheduling algorithms that are available with the standard Linux kernel, and for most uses, a "fair queueing" system is appropriate. This helps to ensure that all processes get an equal amount of time with the processor, and it's unacceptable for audio work. If you're recording a live concert, and the "PackageKit" update manager starts, you don't care if PackageKit gets a fair share of processing time - it's more important that the audio is recorded as accurately as possible. For that matter, if you're recording a live concert, and your computer isn't fast enough to update the monitor, keyboard, and mouse position while providing uninterrupted, high-quality audio, you want the audio instead of the monitor, keyboard, and mouse. After all, once you've missed even the smallest portion of audio, it's gone for good!
ja: 標準のLinuxカーネルで使うことのできるスケジューリングアルゴリズムはたくさんありますが、ほとんどのユーザにとって、"フェアキューイング"システムが適当です。これは、すべてのプロセスがプロセッサの等しい量の時間を得ることを保証します。これは、オーディオ作業には向きません。もしあなたがライブコンサートを録音しており、"PackageKit"の更新マネージャが開始したとき、PackageKitが平等なプロセッサ時間を得るかはどうでもよいでしょう。オーディオができる限り正確に録音されることがずっと重要です。さらに、あなたがライブコンサートを録音しており、あなたのコンピュータが、中断されない、高品質のオーディオを提供する一方、モニター、キーボード、マウスを更新するだけの速さを持たない場合、あなたはモニタ、キーボード、マウスの代わりに、オーディオを望むでしょう。実際、あなたがオーディオのとても小さな部分を見逃したとしたら、それは永遠に失われてしまうのです。

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en: The Real-Time Linux Kernel
ja: リアルタイム Linux カーネル

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en: There is a "real-time patch" for the Linux kernel which enables the processor to unfairly schedule certain processes that ask for higher priority. Although the term "patch" may make it seem like this is just a partial solution, it really refers to the fact that the programming code used to enable this kind of unfair scheduling is not included in standard kernels; the standard kernel code must have this code "patched" into it.
ja: Linuxカーネルの"リアルタイムパッチ"があり、それは高い優先度を要求するあるプロセスを、プロセッサが非平等にスケジュールするのを可能とします。"パッチ"という言葉は、これがほんの部分的なソリューションであるかのように聞こえますが、実のところは、この種の非平等なスケジューリングを可能とするプログラムコードは標準のカーネルには含まれていない事実を意味します。標準のカーネルコードは、このコードを"つぎあて"されないといけないのです。

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en: The default behaviour of a real-time kernel is still to use the "fair queueing" system by default. This is good, because most processes don't need to have consistently low latencies. Only specific processes are designed to request high-priority scheduling. Each process is given (or asks for) a priority number, and the real-time kernel will always give processing time to the process with the highest priority number, even if that process uses up <emphasis>all</emphasis> of the available processing time. This puts regular applications at a disadvantage: when a high-priority process is running, the rest of the system may be unable to function properly. In extreme (and very rare!) cases, a real-time process can encounter an error, use up all the processing time, and disallow any other process from running - effectively locking you out of your computer. Security measures have been taken to help ensure this doesn't happen, but as with anything, there is no guarantee. If you use a real-time kernel, you are exposing yourself to a slightly higher risk of system crashes.
ja: リアルタイムカーネルのデフォルト動作は、やはり、"フェアキューイング"をデフォルトで使うというものです。これは、ほとんどのプロセスは一貫した低遅延を必要としないので、よいことです。特別なプロセスだけが、高優先度のスケジューリングを要求するように設計されます。各プロセスは優先度番号を与えられ、（あるいは要求し、）リアルタイムカーネルは常にプロセッサ時間を最も高い優先度番号を持つプロセスに与えます。そのプロセスが、<emphasis>すべての</emphasis>プロセッサ時間を使い尽くすとしてもです。これは、通常のアプリケーションに不利になります。高優先度のプロセスが走っている時は、残りのシステムは正しく動作することができないことがあります。極端な（そしてとてもまれな！）場合、リアルタイムプロセスがエラーになって、すべてのプロセッサ時間を使い尽くして、他のプロセスが走るのを禁止する、つまりあなたをコンピュータからロックアウトすることがあります。こんなことが起きないように防止措置がとられていますが、よくあるように、保証はありません。あなたがリアルタイムカーネルを使うとき、あなたはシステムクラッシュのより高い危険に自らをさらしているのです。

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en: A real-time kernel should not be used on a computer that acts as a server, for these reasons.
ja: その理由から、リアルタイムカーネルは、サーバとして動作するコンピュータでは使うべきでありません。

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en: Hard and Soft Real-Time
ja: ハードとソフトリアルタイム

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en: Finally, there are two different kinds of real-time scheduling. The Linux kernel, even at its most extreme, uses only <firstterm>soft real-time</firstterm>. This means that, while processor and other scheduling algorithms may be optimized to give preference to higher-priority processes, no absolute guarantee of performance can be made. A real-time kernel helps to greatly reduce the chance of an audio process running out of data, but sometimes it can still happen.
ja: 最後に、リアルタイムスケジューリングには２つの異なる種類があります。Linux カーネルは、最も極端な場合でも<firstterm>ソフトリアルタイム</firstterm>しか使いません。この意味するところは、プロセッサと他のスケジューリングアルゴリズムが、高優先度のプロセスを優先するように最適化されているとしても、絶対的な動作時間の保証はないということです。リアルタイムカーネルはオーディオプロセスが、データを失う機会をおおいに減らすことに役立ちますが、ときにはそれがやはり起きることもあります。

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en: A <firstterm>hard real-time</firstterm> computer is designed for specialized purposes, where even the smallest amount of latency can make the difference between life and death. These systems are implemented in hardware as well as software. Example uses include triggering airbag deployment in automobile crashes, and monitoring the heart rate of a patient during an operation. These computers are not particularly multi-functional, which is part of their means to accomplishing a guaranteed low latency.
ja: <firstterm>ハードリアルタイム</firstterm>コンピュータは、ほんのわずかの遅延が、生と死の違いを引き起こすような特別な用途のために設計されたものです。これらのシステムはハードウエアあるいはソフトウエアで実装されています。自動車事故の時にエアバッグを展開するもの、手術中に患者の脈拍をモニタするもの、などの例があります。これらのコンピュータは多機能ではなく、それが保証された低遅延を実現できる理由の１つでもあります。

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en: Getting a Real-Time Kernel in Fedora Linux
ja: Fedora Linuxでリアルタイムカーネルを得る

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en: In Fedora Linux, the real-time kernel is provided by the Planet CCRMA at Home software repositories. Along with the warnings in the Planet CCRMA at Home chapter (see <xref linkend="sect-Musicians_Guide-CCRMA_Security_and_Stability" />), here is one more to consider: the real-time kernel is used by fewer people than the standard kernel, so it is less well-tested. The changes of something going wrong are relatively low, but be aware that using a real-time kernel increases the level of risk. Always leave a non-real-time option available, in case the real-time kernel stops working.
ja:  Fedora Linuxで、リアルタイムカーネルは、Planet CCRMA at Homeリポジトリで提供されます。Planet CCRMA at Homeの章(<xref linkend="sect-Musicians_Guide-CCRMA_Security_and_Stability" />を参照ください)での注意とともに、ここで、もう１つ、考えることがあります：リアルタイムカーネルは、標準のカーネルに比べて使っている人が少ないので、テストのされ方が少ないです。何かおかしなことになる可能性は比較的少ないとはいえ、リアルタイムカーネルを使うことはリスクレベルを上げることに注意下さい。リアルタイムカーネルが動作しなくなったときのためにリアルタイムでない選択肢を常に残して下さい。

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en: You can install the real-time kernel, along with other system optimizations, by following these instructions:
ja: リアルタイムカーネルを、他のシステム最適化とともにインストールするには、以下の手順にしたがってください：

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en: Install the Planet CCRMA at Home repositories by following the instructions in <xref linkend="sect-Musicians_Guide-CCRMA_Installing_Repository" />.
ja: Planet CCRMA at Homeリポジトリを、<xref linkend="sect-Musicians_Guide-CCRMA_Installing_Repository" />の手順でインストール下さい。

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en: Run the following command in a terminal: <command>su -c 'yum install planetccrma-core'</command> Note that this is a meta-package, which does not install anything by itself, but causes a number of other packages to be installed, which will themselves perform the desired installation and optimization.
ja: 以下のコマンドをターミナルで実行ください：<command>su -c 'yum install planetccrma-core'</command>これは、メタパッケージであり、それは自分では何もインストールしません。そのかわりに、いくつかの他のパッケージがインストールされるようにして、それらが目的のインストールと最適化をします。

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en: Shut down and reboot your computer, to test the new kernel. If you decided to modify your GRUB configuration, be sure that you leave a non-real-time kernel available for use.
ja: 新しいカーネルをテストするために、コンピュータをシャットダウン、リブートして下さい。もし、GRUB設定をなおすつもりなら、リアルタイムでないカーネルを、使えるように必ず残すようにして下さい。
