基于 Linux 的实时操作系统的分析与研究摘要 : 本文讨论了实时操作系统的现状及标准Linux 作为实时应用的一些不足,并从实现机制上分析了造成这些不足的原因. 在此基础上 , 深入分析了现有的实时 Linux 操作系统的特性和设计实现原理 , 并对进一步的工作提出了展望 . 关键词 : 实时操作系统 ;Linux; 任务调度 ; 中断模拟 ; 时间精度 ; 进程通信1、引言随着基于 Intel 微处理器芯片的兼容PC 机性价比的不断提高 , 在实时应用领域 , 兼容 PC 机及基于兼容 PC机的工控机 ( 如 PC104) 得到了越来越广泛的应用 .而实时系统的应用需求也发生了很大变化 , 现代的实时应用往往要求大容量的数据处理能力 , 复杂的图形用户接口、 网络支持等 . 这就对实时操作系统提出了更高的要求 . 现在流行的实时操作系统( RTOS) 可分为两类 : 第一类以现有的操作系统为基础 , 扩充了实时特性 . 基于 DOS 的有 Ctask , pdos 等, 由于 DOS 的单任务和不可重入特性, 这些系统只能满足简单的实时应用. 基于 UNIX有 Digital UNIX 等 , 通过下文中对标准Linux 的分析 ( 同样适用于 UNIX 系统 ) 可以看出 ,由 于 类 UNIX分 时 操 作 系 统 的 设 计 目 标 是 取 得 最 优 的 平 均 性 能 ( average performance), 因此这些系统只能适应有限的实时需求. 第二类是专用的实时操作系统 , 如 VxWorks 等, 可满足广泛的实时系统的需求. 但存在价格昂贵 , 应用开发环境缺乏等缺点 . Linux 操作系统是基于PC 机的免费的类UNIX 开放式操作系统 , 并采用了源代码开放的发布策略. 由于全世界各地的Linux 用户和开发者的不断努力 , Linux 已成长为高稳定性的 , 性能优异的操作系统 , 基于 Linux 开发一个开放的、标准的、高效廉价的实时操作系统是完全可行的. 本文首先分析了标准 Linux 作为实时操作系统所面临的问题, 然后深入剖析了现有的实时Linux 系统的特性和实现机理 , 最后对以后的工作提出了展望. 2、标准 Linux 作为实时应用所存在的问题实时系统的特性主要有三点: 高可靠性、及时性和时限的保证性( deadline guarantee). 时限的保证性要求实时系统对外部事件的响应时间或实时任务的运行周期满足时限要求. 如任务必须在时限内完成, 否则会产生不可预料的后果,这种实时系统称为硬实时系统( hard real-time system). 若...
