一种高效RTAI共享内存管理层的研究与实现.pdf

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1、第1期组合机床与自动化加工技术N0．12013年1月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueJan．2013文章编号：1001—2265(2013)0l一0027—04一种高效RTAI共享内存管理层的研究与实现术王煜，林浒，陶耀东，郑一麟，(1．中国科学院研究生院，北京100049；2．中国科学院沈阳计算技术研究所，沈阳110168)摘要：针对基于国产龙芯CPU的RTAI扩展的数控系统的共享内存问题，通过对RTAI共享内存实现机制的研究，设计共享内存池和共享内存块两级管理数据结构，在RTAI提供的

2、共享内存分配和释放函数的基础上，设计了一种分配算法和释放算法，并使用c语言实现一个高效的共享内存管理层。经验证，该设计有效降低了数控系统共享内存分配和释放的时间耗费，提高了数控系统的共享内存管理效率。关键词：数控系统；共享内存管理层；分配算法；释放算法中图分类号：THl6；TG65文献标识码：AResearchandDevelopmentofaHighEficientRTAISharedMemoryManageLayerWANGYu一，LINHu，TAOYao．dong，ZHENGYi．1in，(1．GraduateUniversityofChineseA

3、cademyofSciences，Beijing100049，China；2．ShenyangInstituteofComputingTechnology，ChineseAcademyofScience，Shenyang110168，China)Abstract：AimingatSharedmemoryproblemsofCNCsystembasedonRTAIextensionwithdomesticLoongsonCPU，studytheRTAIsharedmemorymechanism，sharedmemorypoolandmemoryblocktw

4、o—grademanagementdatastructureistaken，ontheencapsulationofRTAIsharedmemoryallocationandreleasefunctions，designallocationalgorithmandthereleasealgorithm，achieveahigheficientmanagementofthesharedmemorywithClanguage．Experimentalresultsshowthatthemethodiseffec—tivetoreduceCNCsystem’St

5、hesharedmemoryallocationandreleasetime-consuming，andimprovesCNCsystem’Ssharedmemorymanagementeficiency．Keywords：CNCsystem；sharedmemorymanagelayer；allocatealgorithm；releasealgorithm0引言程地址空间，用来提供共享内存机制可用于内核和用户空间的通信，维护了内核和用户所申请内存的随着数控加工精度不断提高，对数控系统软件的空间映射。在RTAI中，rtai—kmalloc是从内核空间分可靠

6、性要求不断加强，这就要求必须对数控系统内部配共享内存的接口函数，rtai—malloc是从用户空间分执行情况的实时监测，将数控系统内部的各种信息发配共享内存的接口函数。rtai—kmalloc从内核申请小送给界面实时显示，对发现错误做出及时响应。于KMALLOC—LIMIT(128K)的空间使用系统内核函数控系统一般主要包含四个主要模块，人机接数kmalloc分配共享内存空间，大于KMALLOC—LIM．口(HMI)、运动模块(MOTION)、可编程逻辑模块IT使用内核系统函数⋯getfree—pages分配空间。(PLC)和任务模块(TASK)。HMI运

7、行在用户空间，rtai而其他模块运行在内核空间，这些模块之间利用共—malloc从用户空间申请时，直接使用系统函数vmalloc分配。无论从内核或者是用户分配完，都要享内存传输需要的命令、状态和错误信息。设置页面保留位，标识出该页不被置换出。对于已本文通过对RTAI提供的共享内存机制研究，设经被分配的，则函数查找维护的全局变量，将共享内计并实现一种高效的共享内存管理机制，减少系统存地址返回¨。内核调用次数，提高了RTAI的共享内存分配和释放共享内存机制也存在不足，其自身不能实现多速率，将其应用于现有的数控系统，实现了数控系统进程的读写同步，需要应用程序自己

8、解决复杂的同的高可靠性。步互斥问题。同时，每次新申请内存空间都要通