【硕士论文】基于Linux的嵌入式实时系统ERLinux.pdf

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1、大连理工大学硕士学位论文基于Linux的嵌入式实时系统ERLinux姓名：刘德岩申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：刘日升20050301查垄望三盔堂堡圭堂垡堡苎一一摘要近几年，嵌入式系统的应用越来越广泛了，Linux在嵌入式系统中被广泛的使用。但嵌入式应用中一般要求嵌入式操作系统小型化并具有实时性能，面Linux作为一种通用操作系统，对这些方面没有做特定的加强。本文以Linux2．6．10为基础，通过增强Linux内核的实时陛，构建了一个实时Linux系统ERLinux(EmbeddedandRealtimeLinux)。本文首先概述了目前实时Linux的研究现状，然后介

2、绍了开发内核程序的方法以及如何搭建内核开发调试环境，接下来分析了Linux2．6内核与实时性能相关的新特性。但Linux2．6内核仍然有很多地方对实时性能的支持不足。Linux对实时进程采用的是基于静态优先级的调度算法，则在实时进程访问临界区等共享资源对，容易产生优先级翻转问题，出现高优先级进程被其他低优先级进程阻塞的情况。本文在Linux内核中实现了优先级继承协议，解决了该问题。同时，本文实现了一个按优先级排序的等待队列，与Linux原有的按先进先出排序的等待队列相比，加快了实时进程的响应速度。设备管理是影响整个系统性能及实时特性的关键部分之一。在传统的Linux设备管理中，主要关注

3、的是系统的整体吞吐量以及公平性，因而缺少一个支持实时性能的I／0调度程序。本文设计了一个基于多级优先级队列的实时I／0调度程序，将进程优先级作为实时进程i／o调度中的关键因素。最后对改进后的内核进行了性能钡4试。实验数据表明，ERLinux的实时性能有了很大的提高。本文中构造的ERLinux已经通过了LTP测试，符合POSIX．1标准。可以作为嵌入式实时系统应用。关键词：嵌入式系统：实时LinUX；嵌入式操作系统基于Linux的嵌入式实时系统ERLinuxEmbeddedandrealtimeLinuxsystemERLinuxAbstractIntheseyears，embedded

4、systemsareusedwidely,Linuxisawidelyusedoperatingsysteminembeddeds对ems．Butembeddedoperatingsystemshouldbesmallandsupportrealtimecapabilities,LinuxisacomiTIonoperatingsystem，itdoesnothavetheseabilities．ThispaperisbasedonLinux2．6．10，boostsupLinux'srealtimecapabilities，buildupareattimeLinuxsystemERL

5、inux(EmbeddedandReal-timeLinux)．Firstthispaperin缸oducecurrentstatusofresearchonrealtimeLinux，andexplainthemethodofdevelopkernelprogramandhowtosetupkerneldebugenvironment,thenanalyzethenewspecificofLinux2．6realtimecapabilities．Buttherearesomedefectsinkernelwhichdoesnotsupportrealtime．Linuxusestat

6、icprioritywhileschedulingrealtimepmcess，whenaccesscriticalsectionandothersharedreSOUlCes，therewillbetheproblemofpriorityinversion．InthispaperthepriorityinheritanceprotocolisusedinLinuxkerneltoprovidesuchproblemanduse砸or@waitqueueinsteadofLinux'sFIFOwaitqueuetomanageblockedpmcesses．Devicemanageme

7、ntisimportantforthesystemperformanceandrealtimecapabilities．ButLinux’sdevicemanagementisfocusonthesystemthroughputandfairness．illtiffspaperarealtime／／Oscheduleprogramwhichusemuti-priofityqueueisintroduced,useprocess’sp矗ority