用Linux構(gòu)造嵌入式實時應(yīng)用系統(tǒng)（二）

3.4. Linux/RK

Linux/RK 由卡內(nèi)基梅隆大學實時和多媒體系統(tǒng)實驗室所開發(fā)[RKWeb][ Oikawa98]。它是該實驗室資源內(nèi)核（Resource Kernel）[Rajkumar98]思想在Linux系統(tǒng)中的具體實現(xiàn)。他們最先在RT-MACH中實現(xiàn)了資源內(nèi)核的思想，后來又用資源內(nèi)核的思想對 Linux進行了修改。資源內(nèi)核的概念是網(wǎng)絡(luò)中資源預(yù)留思想在操作系統(tǒng)領(lǐng)域的擴展，應(yīng)用程序先向操作系統(tǒng)請求預(yù)留資源，而操作系統(tǒng)內(nèi)核在給應(yīng)用進行資源預(yù) 留，并能給應(yīng)用提供有及時的、保證的資源訪問。

資源內(nèi)核中有兩個基本的概念：資源預(yù)留和資源集。一個資源預(yù)留代表一份計算資源，這個資源可以是CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)帶寬等。在內(nèi)核中，一個資源預(yù)留有對應(yīng)的描述它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而一個資源集指一組資源預(yù)留的集合。一般情況下我們將某一個應(yīng)用程序所請求的所有資源預(yù)留組合在一起組成一個資源集，這樣方便管理和分配。

Linux/RK 增強了普通Linux內(nèi)核的功能，從而使Linux內(nèi)核可以提供對于系統(tǒng)中各種計算資源的準入控制、資源預(yù)留和統(tǒng)計管理。Linux/RK由兩部分組成：普通的Linux內(nèi)核以及可移植的資源內(nèi)核；這兩個部分之間通過回調(diào)鉤子函數(shù)（Callback hooks）進行交互。類似于RT-Linux，為了防止Linux內(nèi)核中的封中操作以及提高調(diào)度精度，Linux/RK也截取系統(tǒng)中的中斷，并提高了系統(tǒng)時鐘頻率，只有在需要的時侯才將中斷送給Linux內(nèi)核。另外它使用Proc文件系統(tǒng)來顯示資源預(yù)留和使用的情況；

3.5. Qlinux

Qlinux是由AT&T、德州大學分布式多媒體計算實驗室和馬薩諸塞大學高級系統(tǒng)軟件實驗室聯(lián)合開發(fā)出來的一種軟實時(soft real-time)核心[QLinuxWeb]。它能夠為實時多媒體應(yīng)用提供QoS支持。

QLinux實現(xiàn)了近年來操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)一些最新的研究成果，包括：

- H-SFQ資源調(diào)度算法（Hierarchical Start-time Fair Queuing）[Goyal96]；

- 網(wǎng)絡(luò)包的延遲處理技術(shù)（Lazy Receiver Processing:LRP）[Druschel96]；

- Cello磁盤調(diào)度算法[Shenoy98]；

　　圖3 QLinux系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

H- SFQ資源調(diào)度算法由由德州大學的Pawan Goyal等人提出，它采用了一種分級調(diào)度的思想，先將資源在不同的應(yīng)用類別之間進行按比例分配，并在應(yīng)用類別之間提供對于資源使用的隔離，同時在每一個應(yīng)用類別中還可以使用不同的資源調(diào)度算法。這樣做的目的是為了在多媒體系統(tǒng)中提供QoS支持。

LRP技術(shù)是一種新穎的設(shè)計OS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的思想，它由Rice大學計算機系的Peter Druschel等人提出，其目的是為了解決普通Unix和類Unix系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)包接收的問題。

傳統(tǒng)的Unix系統(tǒng)沒有對到來的網(wǎng)絡(luò)包的協(xié)議處理的顯式調(diào)度，它們一般采用中斷驅(qū)動的機制。當網(wǎng)卡有中斷時，CPU就立刻進行一系列由網(wǎng)卡中斷程序啟動的包接收和協(xié)議處理操作，將最終的數(shù)據(jù)送給等待接收的進程，并喚醒該進程。但這種處理方式會影響應(yīng)用程序資源調(diào)度的性能，并在系統(tǒng)處于過載狀態(tài)時可能會引起一些應(yīng)用層任務(wù)的饑餓，降低網(wǎng)絡(luò)吞吐率，甚至會讓系統(tǒng)沒有響應(yīng)。為了解決這些問題，LRP的核心思想就是每一個Socket有一個IP包的隊列，只有當上層應(yīng)用程序請求數(shù)據(jù)時才進行協(xié)議處理，同時對協(xié)議處理操作以請求數(shù)據(jù)的應(yīng)用的優(yōu)先級進行顯式的調(diào)度。通過這種途徑增強了資源調(diào)度的公平性，能夠提供一定程度的流量隔離，同時能夠提高系統(tǒng)過載狀態(tài)時的吞吐量。

Cello磁盤調(diào)度算法由德州大學Prashant J. Shenoy等人提出。它能夠支持多種應(yīng)用類別，比如：交互式盡力而為應(yīng)用、大吞吐量盡力而為應(yīng)用、以及軟實時應(yīng)用等類別，并公平地給各個類別的應(yīng)用分配磁盤訪問帶寬。

在結(jié)構(gòu)上Cello磁盤調(diào)度采用的是一種兩級式的調(diào)度方式，它由多個與應(yīng)用類別相關(guān)的調(diào)度器以及一個與應(yīng)用類別無關(guān)的調(diào)度器組成（如圖 4所示）。

　　圖 4 Cello磁盤調(diào)度

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【下載】《構(gòu)建嵌入式LINUX系統(tǒng)（第二版）》

嵌入式LINUX系統(tǒng)(第二版) 》是一本深入探討如何構(gòu)建這些系統(tǒng)的指南。通過閱讀本書，你不僅可以獲得基本的概念，還可以學到如何設(shè)置以及使用40種以上不同的開放源碼和自由軟件套件。本書的內(nèi)容針對

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嵌入式Linux和嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境詳解

嵌入式linux 是將日益流行的Linux操作系統(tǒng)進行裁剪修改使之能在嵌入式計算機系統(tǒng)上運行的一種操作系統(tǒng)嵌入式linux既繼承了Interlnet上無限的開放源代碼資源又具有嵌入式操作系統(tǒng)的特性

2011-06-15 18:18:35

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基于Linux的嵌入式實時操作系統(tǒng)的研究

本文分析了Linux的特點、提出了對Linux適當剪裁，實現(xiàn)廉價的嵌入式實際時操作系統(tǒng)的方法及要注意的問題。

2012-05-30 09:40:25

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基于嵌入式Linux的Flash文件系統(tǒng)的實時性能研究_孫曉榮

基于嵌入式Linux的Flash文件系統(tǒng)的實時性能研究_孫曉榮

2017-03-16 10:09:07

精通嵌入式Linux編程—構(gòu)造自己的GUI環(huán)境

精通嵌入式Linux編程—構(gòu)造自己的GUI環(huán)境

2017-10-30 09:04:11

制做嵌入式Linux系統(tǒng)

制做嵌入式Linux系統(tǒng)

2017-11-01 08:09:58

嵌入式Linux實時優(yōu)化技巧解析

供應(yīng)等。每個嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)無不是精打細算，以求用有限的資源發(fā)揮最大的功效。在各種嵌入式系統(tǒng)上運行的操作系統(tǒng)中，嵌入式Linux以其免費、高可靠性、廣泛的硬件支持以及開放源碼等眾多特性正在獲得越來越多的關(guān)注。其源碼開放

2017-11-04 10:14:11

嵌入式Linux系統(tǒng)構(gòu)造解析

、儀器儀表、汽車船舶、航空航天、消費類產(chǎn)品均是嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)目前主要有：Windows CE、VxWorks、QNX等，它們都具較好的實時性，系統(tǒng)可靠性，任務(wù)處理隨機性等優(yōu)點。但是它們的價格普遍偏高，很多開發(fā)商承受不起。因而，

2017-11-04 10:39:07

嵌入式Linux實時化技術(shù)

]。Linux提供了一些實時擴展，但需要進行實時性改造。本文針對嵌入式Linux實時化技術(shù)中的一些關(guān)鍵問題進行了討論，如Linux內(nèi)核時延，實時化主流技術(shù)方案及其評價等。 Linux內(nèi)核時延主流Linux雖然部分滿足POSIX 1003.1b實時擴展標準，但還不完全是一個實時操作系統(tǒng)，主要表現(xiàn)為： * 任務(wù)調(diào)

2017-12-01 12:23:01

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嵌入式linux系統(tǒng)的學習步驟

Bootloader和內(nèi)核 嵌入式Linux應(yīng)用軟件開發(fā)流程熟悉嵌入式系統(tǒng)概念以及開發(fā)流程建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境制作cross_gcc工具鏈編譯并下載U-boot 編譯并下載Linux內(nèi)核編譯并下載Linux

2018-07-23 13:59:26

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基于Linux的嵌入式實時操作系統(tǒng)研究應(yīng)如何進行？

在嵌入式產(chǎn)品的開發(fā)中，有必要尋找一種廉價的嵌入式實時操作系統(tǒng)，以降低產(chǎn)品的開發(fā)成本和系統(tǒng)復(fù)雜度。由于Linux的具備的諸多優(yōu)點，對Linux進行適當?shù)母脑旌笞鳛榱畠r的嵌入式實時操作系統(tǒng)是一個值得探討的、具有實際意義的問題。

2018-08-18 09:13:34

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關(guān)于嵌入式系統(tǒng)的特點和Linux內(nèi)核的實時應(yīng)用分析

Linux本身為分時操作系統(tǒng)，其系統(tǒng)目標為較好的平均響應(yīng)時間和較高的吞吐量，而實時系統(tǒng)則主要考慮任務(wù)的按時完成、盡量減少進程運行的不可預(yù)測性等。但與商業(yè)嵌入式操作系統(tǒng)相比Linux遵循GPL，具有

2018-09-05 17:25:42

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嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)

的，現(xiàn)在在一些比較簡單的系統(tǒng)上單片機也用的非常廣泛，隨著硬件的成本不斷降低，在一些比較復(fù)雜的嵌入式設(shè)備一般都采用嵌入式linux操作系統(tǒng)，在嵌入式linux平臺上進行開發(fā)，這樣可以極大的提高嵌入式

2018-10-10 16:16:43

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嵌入式Linux系統(tǒng)和驅(qū)動開發(fā)

　　在學習嵌入式的過程中，每個同學都會有一定的學習過程，而同學們學習嵌入式linux平臺上開發(fā)應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，相信大家已經(jīng)對linux的功能、linux對應(yīng)用程序提供的接口和系統(tǒng)調(diào)用有了一定的了解

2018-10-11 11:11:16

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用Linux構(gòu)造嵌入式實時應(yīng)用系統(tǒng)（一）

多任務(wù)實時系統(tǒng)中，資源的調(diào)度和管理更加復(fù)雜。本文下面將先從分類的角度對各種實時任務(wù)調(diào)度算法進行討論，然后研究普通的Linux操作系統(tǒng)的進程調(diào)度以及各種實時Linux系統(tǒng)為了支持實時特性對普通 Linux

2019-04-02 14:39:44

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如何使用ARM進行嵌入式linux的系統(tǒng)設(shè)計

本文簡要介紹了ARM處理器的特點及其基本結(jié)構(gòu)，詳細論述了基于ARM的嵌入式linux系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，包括引導(dǎo)加載程序、Linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)、用戶應(yīng)用程序。對linux系統(tǒng)的各部分開發(fā)設(shè)計做了較深入清晰地分析，總結(jié)了linux系統(tǒng)的特點，及其在嵌入式操作系統(tǒng)競爭中的優(yōu)勢。

2019-05-06 18:22:00