近几年,嵌入式系统的应用越来越广泛了,Linux在嵌入式系统中被广泛的使用。但嵌入式应用中一般要求嵌入式操作系统小型化并具有实时性能,而Linux作为一种通用操作系统,对这些方面没有做特定的加强。本文以Linux 2.6.10为基础,通过增强Linux内核的实时性,构建了一个实时Linux系统ERLinux(Embedded and Realtime Linux)。 本文首先概述了目前实时Linux的研究现状,然后介绍了开发内核程序的方法以及如何搭建内核开发调试环境,接下来分析了Linux2.6内核与实时性能相关的新特性。但Linux2.6内核仍然有很多地方对实时性能的支持不足。Linux对实时进程采用的是基于静态优先级的调度算法,则在实时进程访问临界区等共享资源时,容易产生优先级翻转问题,出现高优先级进程被其他低优先级进程阻塞的情况。本文在Linux内核中实现了优先级继承协议,解决了该问题。同时,本文实现了一个按优先级排序的等待队列,与Linux原有的按先进先出排序的等待队列相比,加快了实时进程的响应速度。设备管理是影响整个系统性能及实时特性的关键部分之一。在传统的Linux设备管理中,主要关注的是系统的整体吞吐量以及公平性,因而缺少一个支持实时性能的I/O调度程序。本文设计了一个基于多级优先级队列的实时I/O调度程序,将进程优先级作为实时进程I/O调度中的关键因素。最后对改进后的内核进行了性能测试。实验数据表明,ERLinux的实时性能有了很大的提高。 本文中构造的ERLinux已经通过了LTP测试,符合POSIX.1标准。可以作为嵌入式实时系统应用。