【摘 要】
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Linux在消费类电子、工控、电信等嵌入式领域得到广泛应用。开发者希望通过对Linux进行实时化改造,满足另外一些嵌入式实时应用需求。替代那些价格昂贵、内核源码不公开、难
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Linux在消费类电子、工控、电信等嵌入式领域得到广泛应用。开发者希望通过对Linux进行实时化改造,满足另外一些嵌入式实时应用需求。替代那些价格昂贵、内核源码不公开、难定制的嵌入式实时操作系统。本文研究了嵌入式Linux在实时应用上的局限性以及Linux实时扩展方法,讨论并实现了一些旨在增强系统实时性的内核功能,构建了一个有良好QoS的小型路由器系统原型。首先,通过分析得出内核存在的各种延迟大部分是由所使用的锁机制引起的。设计实现一个优先级继承的互斥信号量机制替代了系统中颗粒度较大的抢占锁。该机制无需禁止抢占,减少了任务抢占延迟又可避免优先级逆转,在满足一定条件下使用会带来系统实时性能的提高。更进一步,将系统中断用线程来管理,让中断线程统一参加调度。这样就可以使用优先级继承的互斥信号量替换中断锁,减小中断锁造成的延迟,提高了内核可抢占性。此外,本文针对实时应用改进了标准Linux的时钟系统。通过改变内核时钟的中断模式,实现了远高于标准内核精度的时钟,扩展了系统的应用范围。本文在MPC8260开发板上成功移植2.6 Linux内核,并在该平台上进一步增强内核实时性,获得良好的效果。作为论文的一部分,还研究了系统实时性的测试方法。通过讨论几种常见的延迟测试方法,提供了一个比较完整的系统测试方案。最后,对新技术进行了展望以及讨论本文需要改进之处。
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