基于Linux的實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的改進(jìn)研究.pdf

1、隨著信息時代的發(fā)展，實(shí)時嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)不僅僅應(yīng)用于工業(yè)自動化控制，而是更廣泛的應(yīng)用于多媒體通信、突發(fā)事件處理、環(huán)境監(jiān)測、交通控制以及航空航天等領(lǐng)域。傳統(tǒng)微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的、僅僅具有實(shí)時功能的實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)越來越不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。因此，實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)也開始從單功能、弱功能向高專業(yè)化的多功能、強(qiáng)功能方向發(fā)展。
　　 Linux作為一個模塊化的單內(nèi)核操作系統(tǒng)，其功能強(qiáng)大，具有極強(qiáng)的可定制性，支持幾乎所有的嵌入式硬件平臺，同時它

2、又具有一定的實(shí)時性能。另外，Linux的一切應(yīng)用開發(fā)都遵循GPL協(xié)議，內(nèi)核代碼是開源的，對內(nèi)核的改動完全是自由開放的。可以說，Linux作為一個通用的分時操作系統(tǒng)，有非常大的潛力改造成為一個實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)。這也是國內(nèi)外許多頂尖IT企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的一個熱點(diǎn)研究方向。
　　 本課題首先大量研究了國內(nèi)外一些經(jīng)典的實(shí)時操作系統(tǒng)方案，詳細(xì)分析了幾種實(shí)時調(diào)度算法的特點(diǎn)，并依據(jù)Linux2.6內(nèi)核源代碼認(rèn)真分析了Linux內(nèi)核的結(jié)構(gòu)和制約

3、其實(shí)時性的因素。在這基礎(chǔ)之上采用直接修改內(nèi)核法對Linux進(jìn)行了實(shí)時性改進(jìn)：對于Linux內(nèi)核不可搶占的問題，修改內(nèi)核源代碼使用互斥鎖mutex替換阻礙搶占的自旋鎖spinlock，提高了內(nèi)核整體的實(shí)時性；對于Linux內(nèi)核中實(shí)時性不夠強(qiáng)的核心調(diào)度算法，本課題結(jié)合RM算法和EDF算法，創(chuàng)新性的提出了一種以最終時限為基礎(chǔ)、以執(zhí)行頻率為輔助的基于優(yōu)先級的綜合調(diào)度算法，并編寫代碼替換Linux內(nèi)核的調(diào)度算法，大大提高了Linux的實(shí)時性；另外