Linux系統(tǒng)下提高進(jìn)程實(shí)時(shí)性的調(diào)度策略研究.pdf

1、現(xiàn)今,信息技術(shù)高度發(fā)達(dá),伴隨經(jīng)濟(jì)工業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)智能控制要求的不斷提高,嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用需求越來越大,尤其在經(jīng)濟(jì)工業(yè)各個(gè)重要領(lǐng)域都要求使用時(shí)間控制嚴(yán)格的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。雖然市場(chǎng)上已經(jīng)有許多實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于通信,航空等高精度技術(shù)領(lǐng)域,可是這些實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)都是從國外引進(jìn),價(jià)格昂貴,技術(shù)核心也無法被我國自己掌握,而Linux系統(tǒng)的出現(xiàn)改變了這種現(xiàn)狀。
　　Linux作為一個(gè)免費(fèi)的,開放源代碼、協(xié)作開發(fā)的操作系統(tǒng),它允許每個(gè)用戶根據(jù)自己的實(shí)際

2、需要對(duì)它本身的內(nèi)核進(jìn)行修改以及裁減。人們也越來越多的將Linux用到嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中去。然而正如我們所知,Linux并不是一個(gè)真正的實(shí)時(shí)系統(tǒng),它本身只是一個(gè)分時(shí)系統(tǒng),在實(shí)時(shí)性方面存在較大的不足,這對(duì)于實(shí)時(shí)性要求很高的實(shí)時(shí)系統(tǒng)來說,是個(gè)需要解決的問題。因此,改善Linux的實(shí)時(shí)缺陷,提高Linux的實(shí)時(shí)性能成為人們熱衷的研究題目。
　　本文以Linux內(nèi)核2.6為基礎(chǔ),先對(duì)Linux內(nèi)核進(jìn)行了分析,描述了其中的核心結(jié)構(gòu)和幾個(gè)重要的與

3、進(jìn)程調(diào)度相關(guān)的管理模塊。然后針對(duì)Linux實(shí)時(shí)性提高的問題展開了討論。Linux內(nèi)核2.6相對(duì)以前的內(nèi)核版,在實(shí)時(shí)性方面做了較大的改善。在Linux2.6內(nèi)核中添加了新的O(1)調(diào)度器,并且增加可運(yùn)行隊(duì)列runqueue,把就緒隊(duì)列變成active活動(dòng)隊(duì)列和expired過期隊(duì)列兩個(gè)隊(duì)列,改進(jìn)進(jìn)程的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)task_struct,優(yōu)化了優(yōu)先級(jí)和時(shí)間片的計(jì)算方法,將進(jìn)程的操作時(shí)間復(fù)雜度從以前的O(n)降低到O(1)。保證了調(diào)度時(shí)間的確定性

4、,提高了調(diào)度的實(shí)時(shí)性。然而Linux內(nèi)核2.6調(diào)度策略的實(shí)時(shí)性仍然存在缺陷,仍然需要對(duì)它的實(shí)時(shí)性進(jìn)行改造和提高。
　　因此本文針對(duì)Linux進(jìn)程實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的問題,提出了一種多調(diào)度策略的調(diào)度器模型。在此模型中,先用分類器把進(jìn)程分成三種類別:硬實(shí)時(shí)進(jìn)程,軟實(shí)時(shí)進(jìn)程和非實(shí)時(shí)進(jìn)程,然后通過調(diào)度策略選擇器根據(jù)進(jìn)程類別的不同選擇不同的調(diào)度策略。我們將這三類進(jìn)程分別設(shè)置級(jí)別為0,1,2,根據(jù)級(jí)別不同,修改各類進(jìn)程時(shí)間片;按照進(jìn)程級(jí)別的不同,硬實(shí)