Linux操作系统实时性分析

随着Linux操作系统在嵌入式实时系统中的广泛应用，有效地提高Linux有限的实时性能是一个重要问题，而Linux内核可抢占调度是实时性能的改进的关键。对Linux内核调度器的工作原理进行了深入分析，并阐述了调度延迟是其实时性不强的原因，然后介绍通过可抢占机制对Linux内核进行改造，测试了改进后的内核的实时性。     

Linux 2.6内核进程调度分析

Linux操作系统是一种支持多任务、多用户和多处理器的现代通用操作系统。2.6内核的Linux支持O(1)级进程调度算法,支持可抢占内核,相比于2.4内核具有更好的实时性能。文中基于Linux 2.6.10内核源代码,分析了Linux 2.6内核的进程调度系统。并在详细介绍关键数据结构的基础上,阐述了进程调度算法的原理,并对实时进程的支持作了分析。     

Linux抢占式内核的研究与实现

随着Linux操作系统的成功应用,尤其是在嵌入式实时应用领域,Linux实时性能的提高成为一个很重要的因素.系统核心的可抢占性是决定系统实时性能的一个重要条件,而Linux的核心是不可抢占的,通过将Linux的内核改造为可抢占式内核,可缩短系统的响应延时,提高Linux的实时性.分析了几种实现抢占式内核的方法,介绍了一种实现Linux可抢占式内核的方法,并对其实现细节进行了详细的说明.     

Linux实时化方法研究与一种实现

标准Linux对实时应用提供了有限的支持。为了改进Linux的实时性能,详细分析了目前Linux实时化的主要技术方法和研究进展,通过从内核抢占机制、中断控制、细化时钟粒度及实时调度策略几方面深入研究,实现了一种Linux内核实时方案。实验结果显示,所做改进以不大的代价有效地提高了Linux的实时性能。同时指出了方案的不足和今后的研究方向。     

改善嵌入式Linux实时性能的方法研究

分析了Linux的实时性,针对其在实时应用中的技术障碍,在参考了与此相关研究基础上,从三方面提出了改善Linux实时性能的改进措施。为提高嵌入式应用响应时间精度,提出两种细化Linux时钟粒度方法;为增强系统内核对实时任务的响应能力,采用插入抢占点和修改内核法增强Linux内核的可抢占性;为保证硬实时任务的时限要求,把原Linux的单运行队列改为双运行队列,硬实时任务单独被放在一个队列中,并采用MLF调度算法代替原内核的FIFO调度算法。     

Linux2.6内核的实时调度的研究

本文分析了Linux2.4调度系统的缺陷,详细研究了Linux2.6调度系统在实时调度上所做的改进,主要研究了O(1)调度算法以及内核可抢占的调度.     

嵌入式Linux操作系统的实时性能研究与改进

从三方面提出改善Linux实时性能的措施：为提高嵌入式应用响应时间精度,提出两种细化Linux时钟粒度方法;为增强系统内核对实时任务的响应能力,增强Linux内核的可抢占性,提出插入抢占方法;为扩展系统适用范围,提出可支持多实时调度策略的调度方案。     

Linux 2.6内核进程调度分析

Linux操作系统是一种支持多任务、多用户和多处理器的现代通用操作系统。2．6内核的Linux支持0（1）级进程调度算法，支持可抢占内核，相比于2．4内核具有更好的实时性能。文中基于Linux2．6．10内核源代码，分析了Linux2．6内核的进程调度系统。并在详细介绍关键数据结构的基础上，阐述了进程调度算法的原理，并对实时进程的支持作了分析。     

Linux2．6内核的实时调度的研究

本文分析了Linux2、4调度系统的缺陷，详细研究了Linux2．6调度系统在实时调度上所做的改进，主要研究了O（1）调度算法以及内核可抢占的调度。     

关于Linux内核可抢占性的研究

标准Linux内核是不可抢占的,导致较大的延迟,增强内核抢占性能、降低内核响应时间,可提高系统内核对实时任务的响应能力。该文对此进行了分析和研究,阐述了减小调度器延时的两种方案：插入抢占点和可抢占内核,并仔细分析了相应的两种补丁,其中着重研究了插入抢占点的方法。最后指出了抢占内核的不足之处和今后的发展方向。     

基于RTAI/Linux的变电站微机监控装置实时性能研究

毫秒级的任务调度时延限制了标准Linux操作系统在电力系统微机监控装置中的应用。分析了操作系统自适应域环境Adeos（Adaptive Domain Environment for Operating System）的中断管道机制,利用实时应用接口RTAI（Real—Time Application Interface）对标准Linux操作系统进行实时扩展,并结合Cirrus Losic公司的基于EP9301处理器（ARM920T）的EDB9301工程开发板,设计了具有强实时性能的变电站微机监控装置。依据实时性将系统任务划分为实时任务部分和非实时任务部分,且实时任务和非实时任务通过管道（FIFOs）通信。测试数据显示,系统实时核上实时任务调度延迟在微秒级,可以满足硬实时的要求。     

Linux实时调度策略的研究与改进

增强标准Linux系统的实时性能,是当前实时操作系统研究领域的一个热点.通过研究影响Linux 实时性能的因素,分析Linux系统在实时性方面的不足和各种实时调度算法.分析中引入了二阶实时调度策略来改善嵌入式Linux系统的实时性.     

基于RTLinux的多通道实时网络系统设计

主要借鉴Linux/RK的资源调度思想，为嵌入式实时Linux提出了一种网络实时方案。主要对现有的RTLinux进行改造，突出网络实时的应用。通过改造Linux的网络子系统，得到一个微型网络子系统，移植到RTlinux微内核中。为网络子系统设计多个处理通道，支持网络并发调度，这由多个针对不同应用的内核线程实现。解决了Linux系统中网络实时性能不高的问题。     

Linux实时性研究及其中断进程化的实现

Linux属于通用的分时操作系统，因此将它应用于实时系统领域必然存在一些不确定性问题，如内核不可抢占、时钟粒度粗糙、缺乏有效的实时调度策略等。为了解决这些问题，出现了一些如RT-Linux、Kurt-Linux、Hardhat-Linux等Linux实时性研究项目。文章在对Linux实时性研究的基础上，介绍了中断进程化的研究工作和实验结果。结果表明这种改进是显著的，较大地减少了内核的不确定延迟。     

Linux内核调度器算法研究与性能分析

Linux操作系统正在向嵌入式系统和高端服务器领域发展。提高调度器的调度性能,支持实时应用以及支持多处理器并行性的研究工作显得非常重要。文中对Linux2.4.22和2.6.10两个版本的内核调度器进行比较分析,重点分析了两种调度器的调度算法、调度时机、优先权计算方法和时机以及调度性能。     

支持服务质量的Linux内核设计与实现

Linux操作系统对实时QoS支持较弱,但具有很好的实时应用前景。本文选择对Linux在内核级进行QoS扩展。利用Linux进程管理策略与机制分离的设计风格,设计了一个内核级的支持QoS的实时调度器。不需要修改应用,就能满足应用的QoS需求。选择EDF实时调度算法作为扩展目标,引入了“预留”对象这一数据结构,实现了进程间的共享QoS。该新的Linux内核能更好地支持QoS,满足了实时系统的QoS需求。     

RTAI混合任务调度器的设计与实现

针对RTAI系统只能调度单一类型任务的问题,提出一种可调度多类型任务的混合任务调度器。该调度器支持CBS调度策略,并采用LXRT机制关联软实时任务和CBS服务器,根据服务器调度策略对软实时任务进行调度。实验结果表明,该混合任务调度器在保证硬实时任务正常运行的同时提高了软实时任务的服务水平。     

A general framework for dynamic and automatic I/O scheduling in hard and solid-state drives

The selection of the right I/O scheduler for a given workload can significantly improve the I/O performance. However, this is not an easy task because several factors should be considered, and even the “best” scheduler can change over the time, specially if the workload’s characteristics change too. To address this problem, we present a Dynamic and Automatic Disk Scheduling framework (DADS) that simultaneously compares two different Linux I/O schedulers, and dynamically selects that which achieves the best I/O performance for any workload at any time. The comparison is made by running two instances of a disk simulator inside the Linux kernel. Results show that, by using DADS, the performance achieved is always close to that obtained by the best scheduler. Thus, system administrators are exempted from selecting a suboptimal scheduler which can provide a good performance for some workloads, but may downgrade the system throughput when the workloads change.     

基于RTAI的Linux系统实时性研究与改进

分析现有嵌入式Linux操作系统实时性的不足,借鉴实时应用接口的结构和完全公平调度算法,提出一种内核进程调度策略,将此调度策略编译进操作系统。系统性能测试表明无论该系统处于忙或闲的状态,改进后的系统都较改进前的系统性能优越,尤其是对于复杂度较高的进程,其性能提升效果更加明显。     

Linux I/O调度算法分析与研究

研究表明,好的磁盘调度算法可以明显优化磁盘的I/O性能,Linux提供四种调度算法可供选择。基于Linux 2.6.32内核源码,研究Noop、Deadline、Anticipatory、CFQ四种磁盘调度算法的基本原理和特点,分析每种算法的优缺点,这对系统管理员针对不同类型的应用场景来调整优化I/O调度算法有着重要意义。