Linux分時操作系統的實時性分析

我們給每一個實時任務定義了4個調度屬性：priority（優先級：限制該任務比相關聯的其他任務的優先權）、starttime（起始時間：任務開始執行時間）、finishtime（截止時間：任務停止時間）和budget（預設值：任務允許執行時間），不同屬性的數據對應不同的調度策略。宏觀調度結構分為兩個模塊：屬性分配模塊和調度器選擇模塊。屬性分配模塊給每一個實時任務分配多個屬性值，并通過其中的一兩個屬性值決定哪個屬性優先，這樣調度器選擇模塊就可以根據屬性的優先級別選擇不同的調度器。例如：如果優先級屬性優先，則調度器就變成了一個純粹的PD調度器；如果截止時間優先，那么調度器就作為EDF調度器來工作。

實驗時采用Pentium-||400處理器，128MB內存，運行環境Linux2.0.35（以RED-Linux0.5為補丁），以RM調度策略為例，分別測量每一次系統請求消耗的時間。數據整理如下：宏觀調度結構下屬性分配模塊消耗的時間大部分不到40Ls，平均約35Ls，調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。宏觀調度結構的延遲時間為傳統調度方式的5倍，對于大多數的嵌入式系統來講內核的靈活性和可配置性比調度的延時更為重要，而宏觀結構和單一調度結構的CPU可用時間分別為99.88%和99.97%，差別極小，符合嵌入式系統實時性要求。

五、結論與展望

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