嵌入式linux操作系统实时性的分析与研究

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1、第25卷第2期佳木斯大学学报（自然科学版）VOI.25NO.22007年03月JOurnaIOfJiamusiUniversity（NaturaIScienceEditiOn）Mar.2007!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1008-1402（2007）02-0231-03嵌入式Linux操作系统实时性的分析与研究12吕静，王英（1.黑龙江农垦职业学院，黑龙江哈尔滨150025；2.黑龙江第二卫生学校，黑龙江哈尔滨150003）摘要：通过分析嵌入式Linux在实时应

2、用中的不足，从软中断模拟技术、可抢占式内核机制和实时调度策略等方面给出了改善系统实时性能的方法，同时提出了宏观调度结构，拓展了实时系统的应用范围.关键词：嵌入式操作系统；内核；进程；中断中图分类号：TP316.2文献标识码：A作为一个实时操作系统，Linux仍然存在如下缺陷：0引言Linux的内核本身是非抢占的.Linux下分用户Linux本身为分时操作系统，其系统追求的目态和核心态两种模式，当进程运行在用户态时，可标是有较好的平均响应时间和较高的吞吐量，而实被优先级更高的进程抢占，但当它进入核心态时，时系统则主要考虑任务按时完成、尽量减少进程运其他用户态进程优先级再高也

3、不能抢占它.行的不可预测性等.与商业嵌入式操作系统相比Linux虽然给实时进程提供了较高的优先级，Linux遵循GPL，具有源代码开放、定制方便、支持但是没有加入时间限制.例如：完成的最后期限、应广泛的计算机硬件等优点，所以，近年来嵌入式在多长时间内完成、执行周期等等.同时，其他大量Linux成为嵌入式系统方向上的一个研究热点.的非实时进程也可能对实时进程造成阻塞，无法确保实时进程的响应时间.1实时系统的分类时钟粒度粗糙.时钟管理是操作系统的脉搏，实时系统最重要的特点就是实时性，即系统的任务的执行和中止在很多情况下都是由时钟直接正确性不仅仅依赖于计算逻辑结果的正确性，还取

4、或间接唤起的，它还是进程调度的重要依据.Linux决于输出结果时间的及时性.从这个角度看，实时的周期模式定时器频率仅为100HZ，远不能满足实系统是”一个能够在指定或者确定的时间内完成系时应用的要求.统功能和对外部环境做出响应的系统”.按对实时3改进内核实时性的分析与研究性能要求的程度，实时系统可分为两类：硬实时系统：要求可确定性强，具有明确的实从中断软件模拟、可抢占式内核体系结构、实时约束，在某个限定的时刻之前不能完成任务将造时任务的调度策略这三个方面对嵌入式Linux内成灾难性的后果.核进行研究，并给出了相应提高实时性的方法.软实时系统：也对时间敏感，但偶尔发生不能3

5、.1响应时间的分析及解决方法满足严格实时要求的情况也是允许的.任务的响应时间被定义为一个事件的发生和2Linux在实时方面存在的不足任务响应这一事件开始执行之间的间隔时间，通常Linux符合POSIX1003.1b关于实时扩展部分有以下几个因素影响任务的响应时间.的标准，如：支持SCHEDFIFO和SCHEDRR中断分配时间IDT：当一个中断产生时，在调实时调度策略，锁内存机制，实时信号等功能，但是用中断处理程序占用CPU以前，操作系统用来保由于其最初的设计目标是通用分时操作系统，因此存所有寄存器中的内容和系统中其他关于这一任!收稿日期：2007-02-18作者简介：吕静

6、（1972-），女，黑龙江佳木斯人，黑龙江农垦职业学院讲师，在读研究生.232佳木斯大学学报（自然科学版）2007年"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""务状态的时间.中断服务时间IST：中断服务程序用数据采样分析而言，利用实时内核运行一个实时任来从硬件设备读取信息或从操作系统收集信息所务来完成数据采集，另一个实时任务完成数据分析用的时间.内核抢占时间KPT：在操作系统意欲抢和控制输出功能；同时利用Linux内核上运行的界占当前进程与抢占实际上发生之间的时间间隔.调面来进行数据显示

7、.如图l所示.在Linux内核和硬件之间加个小的实时核，由度延迟SD：调度程序用来调度另一个线程投入运它管理中断，提供一些必要的功能，如底层任务创行的时间.进程切换时间CST：当前线程用来保存建、中断服务程序，并且为底层任务、ISR和Linux寄存器和系统状态的时间与将要运行的线程恢复进程之间进行通信排队；而Linux内核本身则成为寄存器中内容和系统状态的时间总和.系统调用返优先级最低的Idletask.对实时性要求强的应用编回时间RST：处于内核态的线程在它返回用户态之写成实时任务，在实时内核上直接运行.Linux内核前检查