Linux實(shí)時(shí)調(diào)度研究及改進(jìn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域。Linux作為一個(gè)開(kāi)源免費(fèi)的操作系統(tǒng)，憑借其穩(wěn)定的性能、廣泛的適用性以及定制方便等優(yōu)勢(shì)，成為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的一個(gè)理想選擇。Linux作為通用分時(shí)操作系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)性支持方面已得到較大的發(fā)展。
　　本文以?xún)?yōu)化Linux實(shí)時(shí)性能為目標(biāo)，詳細(xì)分析了Linux可搶占內(nèi)核以及Linux提供的進(jìn)程調(diào)度算法，對(duì)已有的實(shí)時(shí)改進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究對(duì)比，并針對(duì)應(yīng)用模式提出一種實(shí)時(shí)改進(jìn)算

2、法。本文所取得的主要研究成果主要有以下幾方面：
　　1.對(duì)Linux內(nèi)核的可搶占性進(jìn)行研究。分析了Linux為了增強(qiáng)實(shí)時(shí)性而對(duì)內(nèi)核源碼進(jìn)行的修改。為了實(shí)現(xiàn)可搶占，內(nèi)核主要做了以下修改：在thread_info結(jié)構(gòu)體中添加了一個(gè)搶占計(jì)數(shù)器，用來(lái)決定能否搶占；修改內(nèi)核自旋鎖spinlock代碼段，使進(jìn)程處于自旋鎖保護(hù)的互斥區(qū)中時(shí)不可搶占。
　　2.對(duì)Linux提供的實(shí)時(shí)調(diào)度算法進(jìn)行分析。解釋了Linux調(diào)度器通過(guò)調(diào)度類(lèi)的方式，提

3、供多種進(jìn)程調(diào)度策略，并詳細(xì)分析了完全公平調(diào)度算法、實(shí)時(shí)調(diào)度算法以及調(diào)度中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)。
　　3.對(duì)現(xiàn)有Linux實(shí)時(shí)改進(jìn)技術(shù)進(jìn)行研究。主要包括針對(duì)調(diào)度框架、調(diào)度算法延遲、調(diào)度算法本身和內(nèi)核接口四個(gè)方面的改進(jìn)：對(duì)Slot-Based Task-Splitting調(diào)度框架與通用調(diào)度框架進(jìn)行分析對(duì)比；分析RT patch為改進(jìn)調(diào)度算法延遲而做的修改，包括中斷線程化、優(yōu)先級(jí)繼承等；從問(wèn)題模式的角度，對(duì)已有的硬實(shí)時(shí)、軟實(shí)時(shí)調(diào)度算法進(jìn)

4、行分析比較；分析對(duì)比RTAI、Xenomai這類(lèi)內(nèi)核接口API改進(jìn)方案。
　　4.針對(duì)一種特定的典型上層應(yīng)用模式，提出一種實(shí)時(shí)性改進(jìn)方案。首先，使用基于關(guān)聯(lián)度的算法，由用戶(hù)來(lái)對(duì)具有關(guān)聯(lián)度的進(jìn)程進(jìn)行設(shè)置，將它們放在指定的CPU核運(yùn)行。其次，在內(nèi)核SCHED_RR調(diào)度策略的基礎(chǔ)上，提出Weighted Round Robin調(diào)度策略，采用權(quán)重參數(shù)來(lái)指定時(shí)間片大小。這樣采用SCHED_WRR調(diào)度策略的實(shí)時(shí)進(jìn)程，不再是固定的時(shí)間片，而是根