一種改進(jìn)的細(xì)化Linux時鐘粒度的方法研究.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?，F(xiàn)在的應(yīng)用對時間提出了更高的要求，需要有能夠滿足實時性的操作系統(tǒng)作為應(yīng)用的支撐。隨著開源項目的興起，作為其典型代表的Linux得到了迅速普及和發(fā)展。由于全世界各地的Linux用戶和開發(fā)者的不斷努力，Linux已成長為穩(wěn)定的、性能優(yōu)異的

2、操作系統(tǒng)。但Linux只是作為一個通用分時操作系統(tǒng)而開發(fā)的，其設(shè)計目標(biāo)追求的是公平性和系統(tǒng)吞吐量，和實時系統(tǒng)的目標(biāo)存在巨大差距。由于Linux自身的特點，基于Linux開發(fā)一個開放的、標(biāo)準(zhǔn)的、高效廉價的實時操作系統(tǒng)是完全可行的，如何增強Linux的實時性是目前實時操作系統(tǒng)研究的一個重點。 自Linux2.6內(nèi)核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

3、性有了很大提高，如可搶占式內(nèi)核、新的調(diào)度算法等。盡管實時操作系統(tǒng)的開發(fā)者可以從這些改變中受益，Linux 2.6仍然不是一個實時內(nèi)核。然而，這些以及其他相關(guān)的背景工作使得將Linux轉(zhuǎn)變?yōu)镽TOS成為可能。因此需要對Linux2.6內(nèi)核進(jìn)行實時化改造，進(jìn)一步提高實時性。 從得到Linux2.6內(nèi)核及發(fā)型版本Fedora后，經(jīng)過幾個月深入的分析，最后決定從Linux的時鐘系統(tǒng)著手，通過分析找出其在實時性方面的不足，加以改進(jìn)，提高系

4、統(tǒng)的反應(yīng)時間，達(dá)到實時化的目的。在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上通過對原時鐘系統(tǒng)的修改，本文實現(xiàn)了一個具有較高軟實時性的Linux內(nèi)核，其中重點是實現(xiàn)了一個與原時鐘系統(tǒng)共存的精密時鐘系統(tǒng)，以支持具有強實時要求的應(yīng)用。修改后的內(nèi)核在PC機上長時間運行過程中始終能夠及時響應(yīng)時間精度為微秒的應(yīng)用，取得了良好的效果。 本文給出了完整的修改Linux內(nèi)核時鐘系統(tǒng)的方法。涵蓋了常見的Linux實時化對時鐘的處理過程，同時提出了采用雙時鐘系統(tǒng)以提高Li