linux实时化方法的研究与实现

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1、万方数据第37卷Vr01．37第11期NO．11计算机工程ComputerEngineering2011年6月June201l·工程应用技术与实现·文章■号tlooo—34勰(2011)11—0253—舛文t标识码tA中圈分类号tTP316·2Linux实时化方法的研究与实现张健，如青昆，王异奇，周娇(辽宁师范大学计算机与信息技术学院，辽宁大连116081)摘要：针对Linux2．6内核实时性较差的问题，采用单次触发模式细化其时钟粒度，实现微秒级的定时精度。提出基于阈值的分级调度算法CSBOT，根据不同的负载情况，分别采用LSF算法和关键度，紧急度优先算法，实现轻负载时高的系统利用率

2、和超载时系统调度性能的优雅降级，同时引入阈值抢占策略减少LSF引起的“颠簸”现象，提高系统效率。关嘲：Linux操作系统；实时化；时钟精度；调度算法；系统负载ResearchandImplementationofLinuxRem．timeMethodZHANGJian，LIUQing·kun，WANGYi-qi，ZHOUJiao(SchoolofComputerandInformationTechnology,LiaoningNormalUniversity,Dalian116081，China)IAbstractlAccordingtothefaultsofthereal—time

3、performanceinLinux2．6kernel，thispaperusesone—shotmodetorefinetheclockgranularity,realizingtheclocktimeatmicrosecondlevel，proposesclassificationCSBOTschedulealgorithmbasedonthethreshold．Accordingtothedifferentloadconditions，itrespectivelyUSeSLSFalgorithmandkey／emergencydegreepreferredalgorithmto

4、achievethelightloadofhighefficiencyandsystemperformanceofthesystemwhenthesystemoverloadselegantrelegation，atthesametime，introducesthresholdpreemptivestrategytoreducethrashingphenomenoncausedbyLSEimprovestheefficiencyofthesystem．IKeywords]Linuxoperatingsystem；real—time；clockprecision；schedulealg

5、orithm；systemloadDOI：10．39690．issn．1000—3428．201I．11．088l概述Linux是一种发展十分迅速的类Unix操作系统，与其他操作系统相比具有源代码完全开放、丰富的应用支持、几乎支持所有硬件、便于移植等优势，非常适合开发具有自主知识产权的全软件数控系统。在实时性方面，Linux2．6通过实现可抢占式内核、O(1)调度算法、提高系统时钟频率等措施有效地提高了系统的实时处理能力。但是Linux操作系统作为通用的分时操作系统，在数控系统这类对实时性要求严格的应用场合，存在着不支持实时任务的动态调度、时钟粒度粗糙等不足。针对上述问题，本文借鉴K

6、URT-Linux的单次触发(one．shot)时钟模式，实现了一个与Linux核心时钟并行的具有精密时钟刻度的实时时钟系统；并考虑在不同的系统负载情况下实时调度算法的性能表现，提出基于阈值的分级调度算法CSBOT，对Linux2．6的实时性加以改进。2高精度的实时时钟系统2．1提高时钟糟度的方莹KURT-Linux⋯是Kansas大学研制开发的，通过对Linux内核进行内部改造满足实时应用需求，是第一个面向硬实时应用的Linux改进。在时钟精度方面，KURT-Linux将系统时钟的精度提高到了微秒级。它改变了时钟中断的固定频率模式，将时钟芯片设置为单次触发模式，印每次给时钟芯片设置

7、一个超时时间，当该超时事件发生时，在时钟中断处理程序中再次根据需要为时钟芯片设置一个超时时间(以ps为单位)。GTOD(GetTimeofDay)[21维护一个时钟源抽象层，计时系统通过该抽象层计算过去某个时间点距离现在的时间。系统中原有的周期性时钟被在下一个过期的hrtimer的定时点上产生的中断代替，也实现了us级的定时精度。并且通过时钟源抽象层，在运行阶段也可以改变时钟源，不需要在内核编译阶段就确定硬件时钟源。2．2高精度时钟系统昀实现本方案借鉴了K