嵌入式Linux的研究与优化

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随着嵌入式系统的迅速发展和Linux操作系统的不断成熟,Linux越来越多地应用于嵌入式系统之中。Linux由于具有开放源代码、内核可裁减、高稳定性和低成本等特性,目前成为了嵌入式领域里发展最快的操作系统。但通用Linux的吞吐量最大化和公平调度的设计原则并不完全适用于对实时性要求较高的嵌入式系统的应用,而且在嵌入式系统上进行Linux内核的调试开发也缺乏通用Linux上众多工具的支持。改进通用Linux在嵌入式系统中的性能,使其更加适应嵌入式应用具有很大的实际意义,目前己经成为国内外计算机界的研究热点之一。本文在对Linux 2.6内核源代码的研究和大量文献资料阅读的基础上,对Linux 2.6内核的各个子系统进行了深入的分析,并从两个方面对嵌入式Linux做了改进。一方面,针对通用Linux缺乏实时性的问题,借鉴Kurt-Linux有关时钟机制的改造思想,为Linux2.6定时器增加了单次触发模式,使得系统在达到了微秒级时钟精度的同时,保持了原有的负载能力;同时,在Linux2.6内核的调度器中引入动态实时调度算法,在保持了原有系统O(1)调度特性的同时,有效地增强了其实时调度能力。另一方面,针对嵌入式Linux内核调试困难的问题,对PC机上功能强大的源码级内核调试器KGDB作了分析和改进,并给出了使用KGDB在ARM Linux上调试内核及模块的方法,使Linux更适用于嵌入式系统的开发。性能测试部分对通用Linux2.6内核和改进系统在时钟中断处理时间和事件调度时间精度等指标上进行了对比测试。测试结果表明,单次触发时钟机制与实时动态调度机制相结合的改进Linux系统,在实时性能上较Linux2.6内核有了进一步的提高。
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