linux实时抢占补丁的分析与实践

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1、兰州大学硕-上学位论文摘要本文总结了过去两年作者在扩展“Linux实时抢占补丁”方面所从事的研究与开发工作，包含了作者对该项目所作的贡献。本文在深入分析其实现原理之后，介绍了其在MIPS(龙芯)平台的移植与优化，并给出了评测结果与性能分析。Linux实时抢占补丁项目由IngoMolnar于2006年发起，旨在整合其他团队(KURT，RED．Linux，low．1atency)的工作，通过修改Linux计其支持完全抢占以提供实时性能。它不仅提供了POSIX的API，继承了Linux对文件系统、网络和图形

2、的良好支持，源代码以GPL协议发布，可以自由获取与修改，有良好的可移植性，目前已支持X86、PowerPC、ARM等平台。该项日还在开发中，不支持Linux所支持的所有平台，通过本文的丁作，MIPS(龙：卷)将得到支持。本文在调研该项目研究进展与开发趋势后，基于其最新源码对其实现原理进行了深入学习，分析了其低延迟／自愿抢l叶技术、抢t’技术、中断线程化、高精度时钟、实时调度策略、临界区抢占、优先级继承等实时改造技术以及Ftrace、Perf等实时调试与优化技术，从而更深入地理解了实时操作系统的原理与特

3、点。本文所采用的目标平台是龙芯处理器，它由中国设计，自第一代于2002年面市以米，已经发展到了第三代。市面上J'．泛采用的是第二代的龙芯2F，该处理器采用RISC架构，基本兼容MIPS，达到中等奔四的性能，已应用于桌面、上网本、小型服务器等领域。虽然其功耗低，但是在工业自动化、数字控制、汽车电子等领域的应用还有待拓展，而这些领域都需要实时操作系统的支持。本文成功地移植了Linux实时抢占李t,-J’到龙芯处理器平台，不仅充分验证了Linux实时抢占补丁的高度可移植性，而且为龙：签平台提供了‘‘款安全、

4、可靠、高效的实时操作系统，潜在地拓展了龙芯在上述实时领域，甚至是征国防、航窄航天等领域的应用。该工作得到了江苏龙芯梦兰科技股份有限公司的支持，相应的研究成果已经被该项日官方接收：git：Hgit．kernel．org／pub／scm／Iinux／kerneI／git／tip／linux一2．6一tip．gitrt／2．6．33最新的研发进展以GPL协议发布于以下两个站点：1．http：／／dslab．Izu．edu．cn／dsIabwiki／．nde×．php／Real_Time—Preempt—Pa

5、tch(RTPREEMPT)．—forMIPS2．http：／／dev．1emote．com／code／rt41s关键字：Linux，实时抢占，Ftrace，实时操作系统，MIPS，龙芯兰州人学硕士学位论文ABSTRACTThisthesissummarizestheresearchanddevelopmenteffortsconductedinthepast2yearsonextendingPreempt-RT．Itcoversthecontributionofthisworkalongwithth

6、eanalysisofthetechnologicalprinciplesbehindPreempt-RT·notablyinthecontextofMIPS．FurtherthisthesiscoversthespecificsoftheportingtotheLoongson2Fplatformandconcludeswithbenchmarkresultsandaperformanceanalysis．ThePreempt-RTeffort，launchedbyIngoMolnarin2006．

7、hasbeenapatchtothemainlineLinuxkernel．Thispatchhasbeenincorporatingeffortsbyothergroups(KURT,RED—Linux，low—latency)alongthewayandinmanywaysisaunificationefforttobringreal．timetomainlineLinux．WiththecurrentPreempt-RTpatch，mainineLinuxtruelyisenteringtheR

8、TOSdomainandprovidesafulIPOSIXAPI．Preempt—RTisafulIfeaturedLinuxextension。providingthefulIfeaturesetofGNU／LinuxincludingthenetworkandgraphicaIenvironment，extensivefilesystemsupport，etc．ItssoucecodeisreleasedunderGPL，freelydownloa