Linux分時操作系統(tǒng)的實時性分析

我們給每一個實時任務(wù)定義了4個調(diào)度屬性：priority（優(yōu)先級：限制該任務(wù)比相關(guān)聯(lián)的其他任務(wù)的優(yōu)先權(quán)）、starttime（起始時間：任務(wù)開始執(zhí)行時間）、finishtime（截止時間：任務(wù)停止時間）和budget（預(yù)設(shè)值：任務(wù)允許執(zhí)行時間），不同屬性的數(shù)據(jù)對應(yīng)不同的調(diào)度策略。宏觀調(diào)度結(jié)構(gòu)分為兩個模塊：屬性分配模塊和調(diào)度器選擇模塊。屬性分配模塊給每一個實時任務(wù)分配多個屬性值，并通過其中的一兩個屬性值決定哪個屬性優(yōu)先，這樣調(diào)度器選擇模塊就可以根據(jù)屬性的優(yōu)先級別選擇不同的調(diào)度器。例如：如果優(yōu)先級屬性優(yōu)先，則調(diào)度器就變成了一個純粹的PD調(diào)度器；如果截止時間優(yōu)先，那么調(diào)度器就作為EDF調(diào)度器來工作。

實驗時采用Pentium-||400處理器，128MB內(nèi)存，運行環(huán)境Linux2.0.35（以RED-Linux0.5為補?。?，以RM調(diào)度策略為例，分別測量每一次系統(tǒng)請求消耗的時間。數(shù)據(jù)整理如下：宏觀調(diào)度結(jié)構(gòu)下屬性分配模塊消耗的時間大部分不到40Ls，平均約35Ls，調(diào)度器選擇模塊平均消耗時間約85Ls，消耗時間總計為118Ls，約占0.118%的CPU時間；單一調(diào)度策略的情況平均消耗時間約為25Ls，約占0.025%的CPU時間。宏觀調(diào)度結(jié)構(gòu)的延遲時間為傳統(tǒng)調(diào)度方式的5倍，對于大多數(shù)的嵌入式系統(tǒng)來講內(nèi)核的靈活性和可配置性比調(diào)度的延時更為重要，而宏觀結(jié)構(gòu)和單一調(diào)度結(jié)構(gòu)的CPU可用時間分別為99.88%和99.97%，差別極小，符合嵌入式系統(tǒng)實時性要求。

五、結(jié)論與展望

Linux雖然為分時操作系統(tǒng)，但由于其功能強大、源代碼開放以及可移植性強等優(yōu)勢，已成為日益流行的嵌入式實時操作系統(tǒng)的解決方案。本文從軟中斷模擬技術(shù)、可搶占式內(nèi)核和實時調(diào)度策略三個方面給出了改善系統(tǒng)實時性能的方法，并提出了通過采用宏觀調(diào)度結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的混合調(diào)度，拓展了實時系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。Linux實時性能的逐步完善，必將大大促進嵌入式Linux在工業(yè)控制、后PC時代信息電器等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，應(yīng)用的需要也會進一步促進大量新型控制算法的出現(xiàn)。