多處理器下的Linux實時化技術(shù)研究.pdf

1、隨著硬件性能的提高,實時應(yīng)用對操作系統(tǒng)的性能和功能也提出了越來越高的要求。而現(xiàn)有商業(yè)RTOS(Real-Time Operating System)不是功能過于簡單就是價格過于昂貴,缺少一個開放的、標(biāo)準的、有廣泛支持的、高效而又廉價的實時操作系統(tǒng),因此很多機構(gòu)開始研究將功能強大的通用操作系統(tǒng)改造成實時操作系統(tǒng)。Linux具有功能強大、免費、開放源碼、支持多種硬件平臺、模塊化設(shè)計、函數(shù)接口符合國際和工業(yè)標(biāo)準等特點,成為研究的首選操作系統(tǒng)。

2、但是Linux的調(diào)度機制決定了它是一個分時系統(tǒng),其不可搶占的內(nèi)核、粗糙的時鐘粒度、頻繁的關(guān)中斷、虛存和其它緩沖機構(gòu)的設(shè)置,使得Linux的實時性不強。對Linux進行實時改造主要有兩種技術(shù)方案。一種是對標(biāo)準Linux內(nèi)核進行直接修改,通過減小操作系統(tǒng)的調(diào)度延遲,優(yōu)化Linux的實時性能,達到軟實時的標(biāo)準;另一種是采用雙內(nèi)核方案,增加一個實時內(nèi)核,所有有實時要求的任務(wù)都在這個實時內(nèi)核上運行,標(biāo)準Linux內(nèi)核作為這個實時內(nèi)核優(yōu)先級最低的一

3、個進程,這種方式可以實現(xiàn)硬實時。本文研究了采用雙內(nèi)核結(jié)構(gòu)對Linux進行實時改造的典型方案RTAI,分析了其基本原理和實現(xiàn)機制,并且生成和測試了其實時內(nèi)核原型,進而指出了其存在的不足,尤其是調(diào)度算法方面的不足。針對其多處理器調(diào)度算法存在的不足,提出了一種多處理器分組實時調(diào)度算法,該調(diào)度算法充分結(jié)合了多處理器局部調(diào)度算法和全局調(diào)度算法的優(yōu)點,并且彌補了局部調(diào)度算法在M個處理器系統(tǒng)中優(yōu)先級最高的M個任務(wù)可能得不到優(yōu)先調(diào)度的不足,同時也克服了