面向智能手机的嵌入式Linux内存管理优化技术的研究

论文摘要

嵌入Linux在智能手机上的应用是当前国内外研究的热点。然而,由于Linux基本上是为服务器和桌面应用定制的,而桌面应用和智能手机应用有着很大的不同,这导致Linux在支持智能手机时,性能上表现出诸多的不足,例如实时性不够、应用响应延迟、交互能力差和运行效率低等。自从操作系统诞生以来,物理内存一直是作为一种紧缺资源存在的,因此在计算机系统运行过程中,如何高效地分配和释放物理内存一直是科学研究的重点。针对Linux内存管理模型在支持智能手机上存在的诸多问题,本论文在研究嵌入式Linux内存管理模型的基础上,着重从物理内存页面淘汰的时机和页面回写的方式两个方面提出了提出了主动交换延迟回写的物理页面管理优化方案,对方案的基本思想进行了详细地论述,并阐述了ADPPM(Active Swap and Deferred Writeback Physics Page Management)算法设计与实现,该方案已成功运用于联想下一代移动计算核心产品中。本论文的创新意义如下:1.通过对嵌入式Linux内存管理模型各个部分的分析,提出了主动交换延迟回写物理页面管理方案;2.设计并实现了ADPPM算法。算法提出了由进程引发的主动释放物理页面的不同时机,以预防可用物理内存页面进入紧缺状态,避免由于可用物理页面缺乏而造成的系统响应延时;3.将优化方案成功运用于联想下一代移动计算核心产品中,有效地将关键应用的启动时间缩短了20%左右。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 研究目标与研究内容
• 1.3 论文各部分的内容安排
• 2 智能手机操作系统
• 2.1 智能手机
• 2.1.1 智能手机发展背景
• 2.1.2 智能手机操作系统的发展
• 2.2 主流智能手机操作系统
• 2.2.1 Symbian 操作系统
• 2.2.2 Windows Mobile 操作系统
• 2.2.3 嵌入式Linux
• 2.3 本章小结
• 3 嵌入式Linux 内存管理模型分析
• 3.1 嵌入式Linux 内存管理分析
• 3.1.1 物理内存管理器
• 3.1.2 内核内存管理器
• 3.1.3 内核虚拟内存管理器
• 3.1.4 进程虚拟内存管理器
• 3.1.5 用户空间内存管理器
• 3.2 物理内存交换模块分析
• 3.2.1 交换模块swap
• 3.2.2 kswapd 进程分析
• 3.3 本章小结
• 4 主动交换延迟回写的物理页面管理方案
• 4.1 原物理页面管理方案缺点
• 4.2 优化方案
• 4.3 ADPPM 算法设计与实现
• 4.4 ADPPM 算法性能测试与分析
• 4.4.1 测试算法性能的软硬件环境
• 4.4.2 空闲内存情况的分析
• 4.4.3 峰值及缺页次数分析
• 4.4.4 启动新进程响应时间的分析
• 4.4.5 进程切换还原时间分析
• 4.5 本章小结
• 5 应用案例
• 5.1 产品描述
• 5.2 技术方案
• 5.3 应用实例
• 6 结论
• 6.1 工作总结
• 6.2 下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录