linux2.6内核新型高精度定时器的设计与实现

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1、摘要随着消费类电子市场的急剧增加，以视频、语音等多媒体处理为代表的实时服务越来越为大众所瞩目。传统的Linux作为分时系统其设计目标专注于吞吐量最大化，而实时能力则不尽人意。BennoSenoner开发了一套基准软件测试2．2和2．4版本内核的响应能力，发现最坏延时竟然高达100毫秒，这个结果显然无法满足视频、语音处理的需要。增强Linux实时能力至关重要的一个方面就是提高内核定时器的定时精度。因为实时系统是严格时序控制的，定时器的精度直接影响时序控制的粒度。传统上Linux依赖于间隔定时器实现各进程间公平，轮

2、流享用CPU。在各种平台上的间隔定时器中断频率被设置为100Hz到1000Hz之间，于是定时精度被限制在1毫秒到10毫秒之问，对于实时应用，该精度显得比较粗糙。为了提高Linux的实时能力，Kansas大学的KURT-linux项目做出了开创性的工作，其中的UTIME组件为Linux内核实现了一种高精度定时器。此后MontaVista公司的HRT项目也做出了类似的努力，主要用于电信级Linux。本文阐述一种基于Linux2．6内核的新型高精度定时器的设计与实现．该方案抛弃了将高精度定时设施与标准Linux定时子

3、系统相融合的做法，将高精度定时子系统独立实现，成功地避免了HRT／UTIME中不可接受的最差延时。此外，为了确保可移植性，该方案还引入了时钟系统相关的若干抽象层，为驱动程序开发者屏蔽了若干硬件细节。经过一系列测试与改进，实验结果表明该高精度定时手段完全符合实时需要，并为实现某些高级功能如动态节拍提供了坚实的基础。关键词：Linux内核，时钟，定时器，实时Abstrac￡AbstractWitllthedramaticihe／easelnconsulnerdectronicmarket．real-timeserv

4、icesasreperesentedbyvideoandaudioprocessing，aredrawinggrowingpublicattention．Asalltraditionaltime-sharingoperatingsystem，thedesigngoalofLinuxisfocusingonmaximumthrougbput，thusitsreal·timecapabflityhasbeenlessthansatisfactory．BennoSCn_011CTdevelopedasuiteofbe

5、nchmarktoolsandfoundthattheworstcasemighthiteven100milliseconddelay,takingversion2．2and2．4Linuxkernelastestingtarget．Thisresultwillobviouslybeunabletomeetthemultimediaprocessingneeds．Onecrucialaspecttoenhancethereal—timecapabilityofLinuxistoimprovetheaccurac

6、yofkerneltimer．SinceReal—timesystemisstrictlycontrolledbytimesequence，theaccuracyoftimerswillaffectthegranularityoftiming．LinuxtraditionallyreliesOilintervaltimerinterrupttoimplementfairshareofCPUtimeinturnbetweenproeesses．Onvariousplatformstheinterruptfrequ

7、encyofhltarvaltimersissettobetween100HZand1000HZ,thereforethetimingaccuracyhasbeenrestrictedtobetweenlmsand10ms．Thisgranularityisrathercoarseforreal·timeapplications．Inordertoimprovethereal·timecapabilityofLinux，theKansasUniversitymadeapoineeringprojcotnamed

8、KuRT．Linux．inwhichwheUTIMEcomponentimplementedonekindofhi曲resolutiontimer．Later,MontaVistacompanymadeasimilareffortintheirHRTprojeet,whichwasprimaryusedforCarrierGradeLinux．Thispaperdescribesthe