Linux內(nèi)核分析及實時性改造.pdf

1、實時操作系統(tǒng)是近年來研究的一個熱點，與常見的通用操作系統(tǒng)相比，實時操作系統(tǒng)的特點在于系統(tǒng)的正確性不僅依賴于邏輯的正確性，還取決于輸出結(jié)果的及時性。目前的實時操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于國防、工業(yè)自動控制、通信等領(lǐng)域。 Linux2.6內(nèi)核在2003年底發(fā)布以來，已經(jīng)被大量測試和實際應(yīng)用證明其是一個高效穩(wěn)定的內(nèi)核。相比2.4內(nèi)核，2.6采用了一些新技術(shù)使得實時性有了很大提高，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)閷崟r操作系統(tǒng)(RTOS)成為可能。盡管實時操作系統(tǒng)的開發(fā)者可以從這些改變中受益，但是Linux 2.6仍然不是一個實時內(nèi)核。因此需要對Linux2.6內(nèi)核進行實時化改造，進一步提高實時性。 本文在對Linux 2.6內(nèi)核源代碼進行研究的基礎(chǔ)上，對Linux 2.6內(nèi)核的進程調(diào)度機制、時鐘機制等進行了深入的分析和總結(jié)。作為改進方案，針對Linux 2.6內(nèi)核時鐘機制中時鐘粒度過粗的問題，借鑒了Kurt-Lin

3、ux有關(guān)時鐘機制的改造思想，將One-Shot Mode(單次觸發(fā)模式)引入了Linux2.6定時器，巧妙地實現(xiàn)了新的時鐘機制。使得系統(tǒng)在達到了微秒級時鐘精度的同時，保持了原有的負載能力；針對Linux 2.6內(nèi)核進程調(diào)度機制中缺乏實時調(diào)度策略的問題，借鑒了優(yōu)秀的動態(tài)實時調(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，有效地增強了實時調(diào)度能力。