Linux2.6中断系统与调度算法的实时性分析与研究

论文摘要

在Linux作为最主要的开放源码软件之一,使得它在嵌入式领域有着价格低廉和功能强大的巨大优势。内核模块化设计及内核的高度可裁减性使得其在嵌入式实时操作系统研究领域备受重视。但是Linux最初是按照通用多任务分时系统的设计思想设计的,这限制了它的实时性能。Linux在实时运算中的应用,必须进行有效的实时扩展,以符合嵌入式系统对操作系统实时性能的要求。本文首先对实时操作系统的基本理论进行了介绍以提供后续讨论的理论基础和任务需求。然后对Linux操作系统体系结构进行分析,结合对Linux任务响应时间分析,说明了Linux操作系统实时性能不强的原因,接着针对各种原因提出了相应的解决方法,最后对于方案的实现给出了试验测试和相应的评价。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 课题的意义
• 1.3 本文所完成的工作
• 2 实时操作系统概述
• 2.1 实时操作系统 RTOS
• 2.2 常见的基于 Linux 的实时系统
• 2.3 Linux 系统的实时性
• 2.3.1 Linux 的优势
• 2.3.2 Linux 的劣势
• 3 Linux 内核分析
• 3.1 Linux 的系统结构
• 3.2 Linux 的内核
• 3.3 Linux 的时钟
• 3.4 Linux 的中断
• 3.5 Linux 的调度
• 4 Linux 内核的实时性分析及优化
• 4.1 Linux 的定时器的细粒度化
• 4.2 Linux 的中断机制的改进
• 4.2.1 Linux 中断机制
• 4.2.1.1 中断
• 4.2.1.2 中断处理程序
• 4.2.1.3 中断数据结构
• 4.2.1.4 中断上下文
• 4.2.1.5 中断处理流程
• 4.2.2 中断线程化策略
• 4.3 Linux 的进程调度的改进
• 4.3.1 实时调度算法分类
• 4.3.1.1 基于优先级的调度算法
• 4.3.1.2 基于比例共享调度算法
• 4.3.1.3 基于时间的进程调度算法
• 4.3.2 标准 Linux 内核调度算法分析
• 4.3.2.1 基本的数据结构和宏的定义
• 4.3.2.2 调度算法实现
• 4.3.2.3 调度器的实时性能
• 4.3.3 基于优先级的 LSF 调度算法
• 4.4 实时优化方案的测试结果
• 4.4.1 测试方案及内核编译
• 4.4.2 测试环境及结果分析
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的文章