嵌入式领域 Linux 作为实时操作系统的缺点 Linux 作为自由和开源的操作系统,赢得了许多工程师的青睐,现在许多嵌入式产品使用的是 Linux 系统。然而,Linux 内核作为实时操作系统有非常明显的几个缺点。 1. 任务调度的缺点 Linux 最初的设计预想是设计一个通用的操作系统内核,尽量缩短系统的平均响应时间,在单位时间内尽可能多的用户请求提供服务。但是在设计上并没有太考虑实时性的需求,而是在分时操作系统基础上发展而来。Linux 内核在任务调度上实现的是一种几乎公平的分配任务时间,在特殊场合下 Linux 内核在任务调度上实现的是一种几乎公平的分配任务时间,这在实时操作系统中一般是不允许发生的。 Linux 内核作为实时操作系统的一个最大缺点就是:Linux 在用户态支持可抢占调度策略,而在核心态却不支持抢占式调度策略。例如:Linux 在运行一个低优先级别的核心态任务,而此时又有一些优先级更高的实时任务要处理,但内核不支持抢占性,只有等到正在运行的低优先级的任务执行结束后,才能运行优先级别高的任务,这样就不能保证系统对于实时性任务的响应时间。 2. 中断处理的缺点 Linux 内核对于中断处理采用 Bottom Half Handling 方法,这种处理方法在处理中断过程中,屏蔽了系统其它中断,而且优先级别高的任务也不能抢占处理,所以 Linux 中断句柄是不可调度的。但是在实时系统中,有必要能够在一个可调度整体内处理这些中断句柄,从而能更有效地区分不同实时任务的密度,分配不同的优先级。 3. 内存管理的缺点 Linux 系统采用虚拟内存管理机制,在虚拟内存中,系统会根据当前任务使用的内存情况,把一些任务或用户进程交换出内存,保持在磁盘文件系统页面上,在以后需要时,再将它们调入内存,这种方法提高了内存的使用效率,但调入过程需要花费一定的时间。这种采用时间换空间的方法,在实时应用场景下,往往造成任务的响应时间加长或有限时间内无法执行完毕。 4. 时钟精度 Linux 中硬件时钟中断的默认时间间隔是 10MS,所有的软件时钟都是靠硬件来触发的。Linux 内核的任务调度也依靠这个时钟,时钟频率直接影响到系统响应速度和上下文切换的系统开销。最小时间片为 10MS,决定了 Linux 任务调度能提供最小 10MS 的调度粒度,对于许多实时系统来说,通常需要做微秒级的响应,这种调度精度很难满足实时系统对系统响应速度的要求。 Linux 作为实时操作系统存在一些明显的缺点,例如任务调度、中断处理、内存管理和时钟精度等方面的限制,这些限制使得 Linux 在实时应用场景下难以满足实时系统对系统响应速度和优先级的要求。
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