一种提高Linux内存管理实时性的设计方案-论文.pdf

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1、第40卷第9期计算机工程2014年9月Vo1．40NO．9ComputerEngineeringSeptember2014·开发研究与-r,I／~m·文章编号：1000-3428(2014)09-0291-04文献标识码：A中图分类号：TP316．81一种提高Linux内存管理实时性的设计方案王兆文，蒋泽军，陈进朝(西北工业大学计算机学院，西安710129)摘要：针对Linux系统在内存管理方面实时性支持不够的问题，设计一种提高Linux内存管理实时性的方案。从3个方面改进Linux系统内存管理的实时性，包括建立内存映射来减少用户态

2、和内核态之间的模式转换，将内存锁定避免换页操作，改进系统原有的内存管理算法来消除内存操作的不确定性。改进后的内存管理算法基于分区管理和最佳适配的原理，时间复杂度为O(1)。实验结果表明，该方案可以提高Linux内存管理的时间性能，特别是在内存使用紧张的环境下效果更加明显，性能提高率可达49．5％，能够满足实时性的要求。关键词：Linux系统；实时性；内存映射；内存锁定；内存管理算法；分区管理ADesignSchemeforImprovingReal-timePropertyofMemoryManagementinLinuxWANGZ

3、hao—wen，JIANGZe-jun，CHENJin—chao(SchoolofComputerScience，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710129，China)【Abstract】Totheproblemofimperfectioninreal—timepropertyofmemorymanagementunderLinuxsystem，thispaperdesignsasolutiontoimprovethetimeliness．Itworksinthreeaspect

4、s：establishingamappingrelationshipbetweenvirtualaddressandphysicaladdresstoreducetheswitchbetweentheusermodeandkernelmode，lockingmemorytoavoidpageexchanging，improvingtheoriginalalgorithmofmemorymanagementtoremovethenondeterministicoperations．Themodifiedmemorymanagement

5、algorithmisbasedontheprincipleofpartitionedmanagementandbestfit，whosetimecomplexityisO(1)．Experimentalresultsshowthatthissolutionisagoodwaytoimprovetheperformanceofmemorymanagement，intheenvironmentofmemorytension，itseffectismoreobvious，andperformanceimprovementrateCanr

6、each49．5％．Itmeetstherequirementofreal—time．【Keywords】Linuxsystem；real—timeproperty；memorymapping；memorylocking；memorymanagementalgorithm；partitionedmanagementDOI：10．3969／j．issn．1000—3428．2014．09．058此，本文设计一种提高Linux内存管理实时性的1概述方案。随着信息技术的飞速发展，实时系统得到了越2影响内存管理实时性的因素分析来越广泛和深入

7、的应用。实时性的含义并不意味着“快”，它是指系统的时间响应特性。具体主要有以Linux在内存管理方面影响系统实时性的因素下3个要求：(1)时间约束，任务响应时间在要求的主要有以下3个方面：期限内。(2)可预测性，任务的执行时间可以预先判(1)用户态和内核态之间的模式转换断，是有界的，没有不确定因素影响。(3)可靠性。在Linux中，实时任务运行在用户态，而出于系Linux2．6系统在实时性方面做了许多改进，但统安全的目的，用户态和内核态之间的程序不能直是在内核可抢占性、中断机制、虚拟内存技术等方面接通信。当有数据需要传输和处理时，系

8、统需要不还是不能满足越来越高的实时要求¨，特别是在内断地在用户态和内核态之间切换，不断复制数据，这存管理方面，Linux更注重于空间效率与时间效率的样就增加了任务完成时间，有可能造成超时。平衡，对实时性的支持还不够完善。需要深入分析(