| （3）根据实际需要，增加部分功能。
3．中断软件模拟
响应时间的分析及解决方法：任务的响应时间被定义为一个事件的发生和任务响应这一事件开始执行之间的间隔时间，通常有以下几个因素影响任务的响应时间。
（1）中断分配时间IDT（interruptdispatchtime）：当一个中断产生时，在调用中断处理程序占用CPU以前，操作系统用来保存所有的寄存器中的内容和系统中其他的关于这一任务状态的时间。
（2）中断服务时间IST（interruptservicetime）：中断服务程序用来从硬件设备读取信息或从操作系统收集信息所用的时间。
（3）内核抢占时间KPT（kernelpreemptiontime）：在操作系统意欲抢占当前进程与抢占实际上发生之间的时间间隔。
（4）调度延迟SD（scheduledelay）：调度程序用来调度另一个线程投入运行的时间。
（5）进程切换时间CST（contestswitchingtime）：当前线程用来保存寄存器和系统状态的时间与将要运行的线程恢复寄存器中的内容和系统状态的时间总和。
（6）系统调用返回时间RST（returnfromsystemcall）：处于内核态的线程在它返回用户态之前检查一些状态所用的时间。
其中，SD、CST和RST总是固定不变的，如果Linux内核设计得当的话，IDT、IST和KPT可以有效的减少。在实时应用的环境中，若干个中断同时发生的情况是完全可能存在的。这时任务的响应时间最多将包含N（IDT+IST），N为中断数。
中断软件模拟被用来解决多个中断同时发生的情形。当一个硬件中断发生时，系统只是简单的在时间表中报告这一时间的发生，然后立即将CPU的控制权返回给操作系统，完全略过查中断向量表并执行相应的中断服务程序。系统在Linux内核之前截获了所有硬中断信号，并根据当前实时任务的需要，由软中断模拟机制处理或挂起该中断。
采用这个方法，可以减少当多个中断同时发生时任务的响应时间，最长的延迟时间为N*IST’。
4．改善Linux内核实时任务的调度策略
常用的实时调度算法有：
（1）基于优先级的调度算法。基于优先级的调度算法调度器以优先级作为寻求下一个任务执行的依据。可分为两种类型：
①静态优先级调度算法：该算法给系统中所有进程都静态的分配一个优先级。静态优先级的分配可以根据应用的属性来进行。
②动态优先级调度算法：该算法根据任务的资源需求来动态的分配任务的优先级。EDF算法是一种典型的动态优先级调度算法，该算法根据就绪队列中各个任务的截止期限来分配优先级，具有最近截止期限的任务的优先级最高。
（2）基于时间驱动的调度算法。该算法本质上是一种设计时就确定下来的离线的静态调度方法。在系统的设计阶段，在明确系统中所有处理的情况下，对于各个任务的开始、切换以及结束时间等事先组出明确的安排和设计。
（3）基于比例共享的调度算法。这是一种越来越受到关注的实时调度模式，基于GPS的算法。其基本思想就是按照一定的权重（CPU使用的比例）对一组需要调度的任务进行调度，使其执行时间与权重完全成正比。可以通过两种方法实现：
①调节各个就绪进程出现在当前调度队列队首的频率，并调度队首的进程执行。
②逐次调度就绪队列中的各个进程投入运行，但根据分配的权重调节分配给每个进程的运行时间片。
针对每一种调度策略都有自己的优越性和不足。通过设计和构造多属性和多调度器的选择机制，使三种实时调度策略的应用都得到支持，相对于只对单种调度策略提供支持的方案，拓展了系统的可使用范围，提出了一种宏观调度结构。如图2。
图2宏观调度结构
其中给每一个实时任务定义了4个调度属性：priority（优先级：限制该任务比相关联的其他任务的优先权）、starttime（起始时间：任务开始执行时间）、finishtime（截止时间：任务停止时间）和budget（预设值：任务允许执行时间），不同属性的数据对应不同的调度策略。宏观调度结构分为两个模块：属性分配模块和调度器选择模块。属性分配模块给每一个实时任务分配多个属性值，并通过其中的一两个属性值决定哪个属性优先，这样调度器选择模块就可以根据属性的优先级别选择不同的调度器。
五、结束语
嵌入式技术具有广阔的应用前景，渗透于社会生活的诸多领域，把Linux应用于嵌入式系统，将其自身固有的优越性融入嵌入式技术，是嵌入式技术发展的一个重要方向。然而，由于Linux在实时应用领域的技术障碍，要将其应用在嵌入式领域还必须修改Linux内核中的各个模块以达到满足嵌入式实时应用的需求。Linux实时性能的逐步完善、应用的需要也会进一步督促我们应该及时跟踪国内外Linux发展动态，同时积累此领域的开发经验，走出自己的路。
参考文献
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4 李凡,卢杜阶,邱鹏. 在嵌入式应用中增强Linux实时性的方法研究[J]. 华中科技大学学报,2005,2.
5 Robert love. Linux内核设计与实现[M]. 机械工业出版社,2003. 2/2 首页 上一页 1 2 |
