現(xiàn)代操作系統(tǒng)的實時性研究—基于Linux的路由器RTOS實現(xiàn).pdf

1、該文針對通用Linux內(nèi)核在實時性能上的諸多問題,充分利用有關(guān)實時操作系統(tǒng)的研究成果與實現(xiàn)方法,獨創(chuàng)性地提出了一種分層資源內(nèi)核(Hierarchical Resource Kernel)的調(diào)度框架,并基于該框架實現(xiàn)了一個Linux的實時變種HR-Linux.首先,我們總結(jié)了Linux實時化改造工作的主要成果,概括出Linux實時化的四種途徑,即:兼容內(nèi)核、雙內(nèi)核、核心內(nèi)核以及資源內(nèi)核. 在這一調(diào)度框架里,我們將傳統(tǒng)的內(nèi)核調(diào)度器分成了兩個

2、子層,即資源接入層和資源調(diào)度層;從而在一個統(tǒng)一的調(diào)度機制下,實現(xiàn)了對不同調(diào)度策略的靈活支持——內(nèi)核調(diào)度器的分層設計是HR-Linux的第一大特點.另外,我們在內(nèi)核空間實現(xiàn)了一個資源分配器,它與調(diào)度翻譯器一起組成了我們的資源接入層,并根據(jù)具體的調(diào)度策略完成實時應用對CPU等系統(tǒng)資源的申請與準入控制,實現(xiàn)了基于不同資源集的應用程序資源隔離——基于資源預約和資源集的資源分配與管理是HR-Linux的第二大特點.此外,我們將資源調(diào)度子層中的核心

3、調(diào)度器設計成一種多級調(diào)度模型,有效地實現(xiàn)了對非周期任務的調(diào)度支持,將周期任務與非周期任務的調(diào)度有機地融合——支持非周期任務調(diào)度的多級資源調(diào)度器(MRD)是HR-Linux的第三大特點.同時,我們也利用數(shù)學工具對兩種典型的實時調(diào)度算法:速率單調(diào)算法RMA和最早期限優(yōu)先算法EDF,進行了可調(diào)度性分析,在此基礎(chǔ)上仔細討論了優(yōu)先級倒置問題及其解決方法——對資源同步過程中優(yōu)先級倒置問題的解決是HR-Linux的第四大特點.其次,我們對內(nèi)核可搶占、