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维普资讯 第 12卷第2期 Vo1．12．No．2 2006年 4月 江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报 JOURNAL OF JIANGSU TEACHERSUNIVERS1TY OF TECHNOLOGY Apt．，2006 基于Linux嵌入式操作系统的研究 李 红 卫 ，潘 瑜 ，王 树 亮 ，薛 小 锋 (1．江苏技术师范学院计算机科学与工程学院，江苏常州 213001： 2．江苏技术师范学院 图书馆，江苏 常州 213001) 摘 要：从Iinux~核实时性、实时调度策略以及时钟细粒度定时器三个方面，对Linux嵌入式实时化技术进行了 探讨。在内核中插入抢占点或采用双内核系统，改善Iinux的实时性能；通过动态优先级提高实时任务的调度性 能；通过增加时钟中断频率或采用实时时钟一次性模式，实现时钟细粒度。 关键词：Linux；嵌入式系统；实时性；进程调度 中图分类号：TP316．2 文献标识码：A O 引 言 嵌人式系统是集软硬件于一体可独立工作的计算机系统，它通常是更大系统中一个完整的部分…。在 早期的嵌人式系统设计中一般不包含操作系统，但当系统越来越复杂、应用范围越来越广泛时，没有操作 系统已成为系统开发的最大障碍；因此，在嵌人式系统的发展中，出现了各种各样的商用嵌人式操作系 统。嵌人式操作系统的出现改变了以往嵌人式软件设计只能针对具体的应用从头做起，使嵌人式系统的 开发方法更具科学性；同时，采用嵌人式操作系统提高了系统的开发效率，减少了开发的工作量，增强了 软件的可移植性。操作系统成为嵌入式系统的核心，是一个时代的特征，也是嵌人式系统从简单的单片 机、微处理器走向愈来愈复杂的嵌人式soc和CPU的自然体现拉I。开源Linux操作系统的出现，给嵌人式操 作系统的发展带来生机，将Linux应用于嵌人式系统开发环境中已十分广泛；但就 目前而言，嵌人式Linux 的研究成果与市场的真正需求仍有一段差距 ，还需要在嵌人式Linux系统的实时性、进程调度等方面对其 进行不断的改进和完善。 1 改造Linux为嵌入式操作系统的分析 实时系统最重要的特征是实时性，实时性是指系统对外部事件的响应和处理要在一个给定的时间内 完成，即计算必须在到达死线(deadline)前完成[1]。根据丢失死线的容忍程度可将实时系统分为硬实时系 统和软实时系统：硬实时系统必须保证任务在到达死线之前完成，丢失死线将会引发灾难；软实时系统能 保证任务在死线之前完成，但死线的丢失并不会带来致命的错误。 在大多数嵌入式系统应用中往往要求系统具有实时性。虽然Linux是一个分时操作系统，但其符合 POSIX1003．1h关于实时扩展部分的标准，尤其Linux2．6的推出给嵌人式系统以及实时系统的应用带来生 机。将Linux改造为嵌人式实时操作系统具有(1)Linux功能强大、(2)开放源码、(3)支持多种硬件平台、(4) 收稿 日期：2006—02-21；修回日期 ：2006—04-03 基金项目：江苏技术师范学院科研基金资助项目(KYY04001) 作者简介：李红卫(1966一)，男，山西阳城人，江苏技术师范学院计算机科学与1_程学院副教授。 维普资讯 52 江 苏 技 术 师 范 学 院 学 报 第 12卷 模块化设计、(5)函数接1：3符合国际和工业标准等优点口J，但同时也存在一些缺点；Linux毕竟是一个分时 系统，在实时性方面无法与商用实时操作系统相比，仍然存在很大差距。(1)Linux提供的是一种软实时调 度算法 ，它对实时任务的调度不做任何保证。在实现调度算法时，Linux注重的是公平、合理的调度策略， 对实时进程采用了基于优先级的先进先出算法和基于优先级时间片轮转算法，这两种调度算法均按静态 优先级对实时进程进行调度。(2)Linux2．6采用了内核可抢占式调度方式，但它