Linux內(nèi)核分析及實(shí)時(shí)性改造.pdf

1、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是近年來研究的一個(gè)熱點(diǎn)，與常見的通用操作系統(tǒng)相比，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)在于系統(tǒng)的正確性不僅依賴于邏輯的正確性，還取決于輸出結(jié)果的及時(shí)性。目前的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、工業(yè)自動(dòng)控制、通信等領(lǐng)域。 Linux2.6內(nèi)核在2003年底發(fā)布以來，已經(jīng)被大量測(cè)試和實(shí)際應(yīng)用證明其是一個(gè)高效穩(wěn)定的內(nèi)核。相比2.4內(nèi)核，2.6采用了一些新技術(shù)使得實(shí)時(shí)性有了很大提高，如可搶占式內(nèi)核、新的O(1)調(diào)度算法等。這些以及其他相關(guān)的背景工作

2、使得將Linux轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)成為可能。盡管實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的開發(fā)者可以從這些改變中受益，但是Linux 2.6仍然不是一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核。因此需要對(duì)Linux2.6內(nèi)核進(jìn)行實(shí)時(shí)化改造，進(jìn)一步提高實(shí)時(shí)性。 本文在對(duì)Linux 2.6內(nèi)核源代碼進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，對(duì)Linux 2.6內(nèi)核的進(jìn)程調(diào)度機(jī)制、時(shí)鐘機(jī)制等進(jìn)行了深入的分析和總結(jié)。作為改進(jìn)方案，針對(duì)Linux 2.6內(nèi)核時(shí)鐘機(jī)制中時(shí)鐘粒度過粗的問題，借鑒了Kurt-Lin

3、ux有關(guān)時(shí)鐘機(jī)制的改造思想，將One-Shot Mode(單次觸發(fā)模式)引入了Linux2.6定時(shí)器，巧妙地實(shí)現(xiàn)了新的時(shí)鐘機(jī)制。使得系統(tǒng)在達(dá)到了微秒級(jí)時(shí)鐘精度的同時(shí)，保持了原有的負(fù)載能力；針對(duì)Linux 2.6內(nèi)核進(jìn)程調(diào)度機(jī)制中缺乏實(shí)時(shí)調(diào)度策略的問題，借鑒了優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)度算法LSF(最小裕度優(yōu)先算法)的“裕度”思想，將其與嶄新的Linux2.6進(jìn)程調(diào)度結(jié)構(gòu)相結(jié)合，在保持了原有系統(tǒng)O(1)調(diào)度特性的同時(shí)，有效地增強(qiáng)了實(shí)時(shí)調(diào)度能力。