Linux分时操作系统的实时性分析.pdf
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2021-10-27
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一、引言
Linux 本身为分时操作系统， 其系统目标为较好的平均响应时间和较高的吞吐量，
而实时系统则主要考虑任务的按时完成、 尽量减少进程运行的不可预测性等。
但与商业嵌入式操作系统相比 Linux 遵循 GPL，具有源代码开放、 定制方便、 支
持广泛的计算机硬件等优点，所以，近年 来嵌入式 Linux 成为嵌入式系统方向
上的一个研究热点。
本文首先分析了实时系统的特点和 Linux 内核在实时应用方面的不足， 然后针对
影响操作系统实时性能的若干方面进行研究，提出解决方案，最后总结全文。
二、实时系统的分类
实时系统最重要的特点就是实时性， 即系统的正确性不仅仅依赖于计算的逻辑结
果的正确性，还取决于输出结果时间的及时性。从这个角度看，实时系统是 “一
个能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和对外部环境做出响应的系统 ”。
按对实时性能要求的程度，实时系统可分为两类：
(1) 硬实时系统：要求可确定性强，具有明确的实时约束，在某个限定的时刻之
前不能完成任务将造成灾难性的后果。
(2) 软实时系统：也对时间敏感，但偶尔发生不能满足严格实时要求的情况也是
允许的。
三、 Linux 在实时方面存在的不足
Linux 虽 然 符 合 POSIX1003.1b 关 于 实 时 扩 展 部 分 的 标 准 ， 例 如 ： 支 持
SCHED_FIFO 和 SCHED_RR 实时调度策略， 锁内存机制 (memorylocking)，实时
信号等功能，但是 由于其最初的设计目标为通用分时操作系统，因此作为一个
实时操作系统， Linux 仍然存在如下缺陷：
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