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varena电竞平台:教你如何把Linux变为实时操作系统

发布时间:02月07日 阅读:676



以前很多嵌入式系统不是一个操作系统,或者是供给商的专有核心,或者是DOS操作系统的扩展。显然这些措施并不能适应本日嵌入式系统开拓的要求!现有的一些商业实时操作系统,只管供给了很小的核心和多义务开拓情况,但机能并不抱负,也不相符现在实时嵌入式市场的需求。

是以,人们把眼光投向了通用操作系统(例如Windows、Solaris、Linux),盼望把它们“改造”为实时操作系统。平日这些操作系统功能强大年夜,布局繁杂,易于软件的二次开拓,实用性强,并且供给编程职员认识的标准API。此外,这些操作系统也供给了一些对实时软件开拓的支持。然而,这些操作系统用于嵌入式系统的开拓回存在不够。嵌入式系统要求具备高靠得住性,满意利用需求的可剪裁性,以及比通用操作系统要求更高的实时性。

做为嵌入式系统开拓的办理规划,Linux在浩繁通用操作系统中具有环球无双的上风。

首先,Windows和Solaris等专有商业操作系统的剪裁受到商家的严格节制。这大年夜大年夜限定了开拓者的剪裁深度。而Linux遵照GPL协议,开放所有系统源代码,异常易于剪裁。

其次,同其它开放源码的通用操作系统(如FreeBSD)比拟,Linux在多种处置惩罚器、开拓板支持和软件开拓对象支持上有很强的上风。

Linux最初也是作为通用操作系统而设计开拓的,但供给了一些实时处置惩罚的支持。这包括支持大年夜部分POSIX标准中的实时功能,支持多义务、多线程,具有富厚的通信机制等。

Linux还供给相varena电竞平台符了POSIX标准的调整策略,包括FIFO调整策略、光阴片轮转调整策略和静态优先级抢占式调整策略。其默认的调整策略是第三种。Linux还供给了内存锁定功能,以避免在实时处置惩罚中存储页被换出,也供给了相符POSIX 标准的实时旌旗灯号机制。

一个致命问题是,Linux在用户态支持可抢占调整策略,而在核心态却不支持抢占式调整策略。这样运行在Linux核心态的义务(或系统调用)是不能被其它优先级更高的义务所抢占的,这样就会引起优先级逆转问题。别的,Linux操作系统的中断处置惩罚句柄是弗成调整的,不能依优先级上下调整。而在实时系统中,却盼望中断处置惩罚句柄同实时义务一样,可以有优先级来被系统的调整法度榜样所调整。

此外,我们还关心和义务相应光阴相关的时钟精度,以及因为资本共享而带来的优先级逆转问题。Linux中硬件时钟中断的默认光阴距离是10ms,所有的软件时钟都是靠硬件来触发的。而简单同步机制(互斥)不支持优先级承varena电竞平台袭又很可能导致优先级逆转。

自力核办法

Linux作为实时系统的自力核办法是指设计一种完全自力的实时核心,但其API 与Linux核心相兼容。这种措施的理论根基是一款优秀的实时操作系统必须在其设计之初就充分斟酌到系统实时性的要求,并能够供给相符标准的API。这种实现措施对很多与POSIX 兼容的专有实时系统供给商很有吸引力。

这种措施的局限性是因为设计了一个完全自力的实时核心而没有应用原有Linux核心,导致Linux系统的一些上风难以承袭,尤其是与Linux核心相关的一些上风无法得到。比如Linux核心对大年夜量硬件的广泛支持,Linux核心轶群的靠得住性、稳定性等。别的,因为这种措施并没有经由过程改动Linux核心代码来开拓实时核心,而是在Linux系统之上从新设计了一个实时核心,这样的开拓并不要求源代码开放。是以,Linux一些基于开放源代码的上风也势必受损。着末一点,任何基于Linux核心的开拓成果也无法方便地利用到实时核心中。

当然这种实现措施也从Linux系统中获得了很多好处。因为Linux系统的支撑,实时核心就并不必要“真”的去实现。而且认识Linux系统的开拓职员也可以很快地认识这种措施开拓出的实时系统。人们也会自然地想到用Linux系统做嵌入式系统的开拓平台。此外,假如这种实时系统的API是Linux系统API子集的话,我们还可以只在Linux主机上仿真,进行利用法度榜样的开拓和调试,免去了远程调试之苦!

这种开拓模式暗示我们必须要对利用进行静态分化。把它分化成实时部分和非实时部分。在大年夜多环境下,这是件好工作。它迫使开拓职员将利用系统分化成实时子系统和非实时子系统两部分。但很显然,应用这种开拓模式也限定了利用的类型!由于,这种用二元论不雅点看待实时系统的措施并不得当所有的利用。在一些利用中,实时部分和非实时部分的界线并不是十分分明,时代可能存在着不合程度的软实时部分。

这种措施的另一个不够之处是,开拓模式混杂了实时利用的两个不关连维度――功能需乞降实时需求。它要求利用的实时需求必须限定于由实时核心供给的功能需求限度以内。而实时核心供给的功能支持异常有限。当然我们也可以扩展实时核心的功能,比如增添实时收集功能等。然而,新增添的部分很有可能会重叠Linux核心已有功能,而导致了不需要的系统“膨胀”,并折损这种措施的代价。 改动核办法

这种措施是基于已有Linuxvarena电竞平台系统对实时软件开拓的支持,进行源代码级改动而使Linux变成一个真正的实时操作系统。这种措施也是和Linux哲学相吻合的。任何基于Linux核心源代码改动的产品,都要遵照GPL 协议,对所有软件职员开放源代码。一旦很多人觉得它是有用的,就会有人对它进行掩护,或者是混杂在通用Linux核心中,或者是零丁分出一个实时Linux分支。

这种措施的中间原则是精心选择部分篡改,就可以满意一系列相关Linux实时开拓。此外,因为这些篡改都是相对局部的,不会从根本上改变Linux的核心。而且一些篡改还可以经由过程老例Linux的可加载模块要领完成。在必要时系统可以动态加载该功能模块,在不必要时还可以动态卸载该模块。

比如,改动之一是核心抢占式调整。把核心从非抢占式变成抢占式是布局上的大年夜更改,并可能引起很多问题,但很多问题已经在Linux支持SMP 的时刻办理了。是以,核心的抢占式改动就可以简单地使用SMP 挂钩。另一个改动点是前面提到过的使中断处置惩罚句柄可调整。还有一些改动是全局的,例如改动系统时钟办事来供给更高精度的“心跳”,而不增添不需要的系统负载,或者是供给在核心实现互斥机制来支持优先级承袭。

资本核办法

这种措施是为办理传统实时操作系统varena电竞平台中固定优先级抢占式调整策略的局限性而孕育发生的。固定优先级抢占式调整算法没有义务间的临时保护。是以,可预见的义务相应光阴依附于对所有更高优先级义务履行光阴的猜测。在这样的系统中,可预见性是与全局相关的,并且可能被一个糟糕义务而影响的。此外,这种用静态不雅点看待实时系统也是不当的。在很多实时利用中,更盼望实时系统可以根据利用法度榜样得到资本动态地调剂义务属性,以求获得最优效果。

资本核办法是一种以资本为中间来指示实时核心供给正确的、有包管的、可抢占的获取系统资本的措施。只要实时利用所需资本可以由varena电竞平台核心后台资本治理法度榜样调配满意,实时核心是容许实时利用可设置设置设备摆设摆设的。是以,实时核心着实是供给了实时利用可构建的根基――从设置设置设备摆设摆设简单的实时系统到繁杂的实时系统,都可以经由过程动态地改变实时义务属性和它们在全部系统中的优先级来满意。

这种措施的最大年夜优点是系统具有很好的壮实性、可正确预见的实时性。另一个优点是容许利用法度榜样根据实际环境动态调剂自身属性。此外,这种措施异常得当嵌入式系统的开拓。



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