基于Linux的實時嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的改進研究.pdf

1、隨著信息時代的發(fā)展，實時嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)不僅僅應用于工業(yè)自動化控制，而是更廣泛的應用于多媒體通信、突發(fā)事件處理、環(huán)境監(jiān)測、交通控制以及航空航天等領域。傳統(tǒng)微內(nèi)核結構的、僅僅具有實時功能的實時嵌入式操作系統(tǒng)越來越不能滿足實際應用的需求。因此，實時嵌入式操作系統(tǒng)也開始從單功能、弱功能向高專業(yè)化的多功能、強功能方向發(fā)展。
　　 Linux作為一個模塊化的單內(nèi)核操作系統(tǒng)，其功能強大，具有極強的可定制性，支持幾乎所有的嵌入式硬件平臺，同時它

2、又具有一定的實時性能。另外，Linux的一切應用開發(fā)都遵循GPL協(xié)議，內(nèi)核代碼是開源的，對內(nèi)核的改動完全是自由開放的?？梢哉f，Linux作為一個通用的分時操作系統(tǒng)，有非常大的潛力改造成為一個實時嵌入式操作系統(tǒng)。這也是國內(nèi)外許多頂尖IT企業(yè)和科研機構的一個熱點研究方向。
　　 本課題首先大量研究了國內(nèi)外一些經(jīng)典的實時操作系統(tǒng)方案，詳細分析了幾種實時調(diào)度算法的特點，并依據(jù)Linux2.6內(nèi)核源代碼認真分析了Linux內(nèi)核的結構和制約

3、其實時性的因素。在這基礎之上采用直接修改內(nèi)核法對Linux進行了實時性改進：對于Linux內(nèi)核不可搶占的問題，修改內(nèi)核源代碼使用互斥鎖mutex替換阻礙搶占的自旋鎖spinlock，提高了內(nèi)核整體的實時性；對于Linux內(nèi)核中實時性不夠強的核心調(diào)度算法，本課題結合RM算法和EDF算法，創(chuàng)新性的提出了一種以最終時限為基礎、以執(zhí)行頻率為輔助的基于優(yōu)先級的綜合調(diào)度算法，并編寫代碼替換Linux內(nèi)核的調(diào)度算法，大大提高了Linux的實時性；另外