Linux實時調(diào)度研究及改進.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，實時操作系統(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作為一個開源免費的操作系統(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，成為實時操作系統(tǒng)的一個理想選擇。Linux作為通用分時操作系統(tǒng)，在實時性支持方面已得到較大的發(fā)展。
　　本文以優(yōu)化Linux實時性能為目標(biāo)，詳細(xì)分析了Linux可搶占內(nèi)核以及Linux提供的進程調(diào)度算法，對已有的實時改進技術(shù)進行研究對比，并針對應(yīng)用模式提出一種實時改進算

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

3、供多種進程調(diào)度策略，并詳細(xì)分析了完全公平調(diào)度算法、實時調(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.對現(xiàn)有Linux實時改進技術(shù)進行研究。主要包括針對調(diào)度框架、調(diào)度算法延遲、調(diào)度算法本身和內(nèi)核接口四個方面的改進：對Slot-Based Task-Splitting調(diào)度框架與通用調(diào)度框架進行分析對比；分析RT patch為改進調(diào)度算法延遲而做的修改，包括中斷線程化、優(yōu)先級繼承等；從問題模式的角度，對已有的硬實時、軟實時調(diào)度算法進

4、行分析比較；分析對比RTAI、Xenomai這類內(nèi)核接口API改進方案。
　　4.針對一種特定的典型上層應(yīng)用模式，提出一種實時性改進方案。首先，使用基于關(guān)聯(lián)度的算法，由用戶來對具有關(guān)聯(lián)度的進程進行設(shè)置，將它們放在指定的CPU核運行。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)來指定時間片大小。這樣采用SCHED_WRR調(diào)度策略的實時進程，不再是固定的時間片，而是根