基于ARM的嵌入式Linux可搶占內(nèi)核的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、隨著Linux操作系統(tǒng)在嵌入式領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，實時性不高成為制約其發(fā)展的重要因素。內(nèi)核的不可搶占性是造成Lirlux實時性能不足的主要因素之一，因此改進內(nèi)核的可搶占性成為一個降低系統(tǒng)延遲、提高實時性能的重要手段。 基于精簡指令集架構(gòu)(RISC)的ARM處理器以其高性能、低碼率和低功耗取得了巨大成功。許多知名國際廠商都基于ARM的IP核成功打造了多款性價比很高的處理器。目前ARM體系結(jié)構(gòu)并不支持對稱多處理(SMP)，因此可以

2、利用Linux源碼中為支持SMP而設(shè)立的自旋鎖(spin-lock)來實現(xiàn)一個可搶占內(nèi)核。Linux2.4內(nèi)核以其小巧精悍、穩(wěn)定可靠的特點仍然占據(jù)著很大一部分嵌入式Linux市場，因此在保持其上述優(yōu)點的基礎(chǔ)上改進它的實時性能成為一種需要。 本文詳細分析了引起Linux系統(tǒng)延遲的主要因素，討論了子內(nèi)核改進方式和可搶占內(nèi)核改進方式的優(yōu)缺點，通過對比分析指出了可搶占內(nèi)核改進方式更適合于我們的系統(tǒng)需求，提出了一個在ARM處理器平臺上利用

3、自旋鎖機制實現(xiàn)可搶占內(nèi)核的解決方案，通過該解決方案可以獲得一個小巧但又具有較高實時性能的Linux內(nèi)核。解決方案的基本思路是改寫自旋鎖定義，并修改中斷處理模塊、調(diào)度模塊等相關(guān)的內(nèi)核設(shè)施，使系統(tǒng)即使處于內(nèi)核態(tài)時也可以安全得實施進程調(diào)度，從而盡快對更高優(yōu)先級進程做出響應(yīng)。此外，本文設(shè)計并實現(xiàn)了相應(yīng)的白盒測評方案。測評結(jié)果顯示，改進后的內(nèi)核在負載情況下比標準的ARM-Linux內(nèi)核有較低的系統(tǒng)延遲。 最后，本文對可搶占Linux內(nèi)核改