嵌入式Linux實時化技術

　　● 其他改進

　　Linux在用戶層支持性能良好的futex，實現(xiàn)原理類似于內核優(yōu)先級繼承mutex，僅在產(chǎn)生競態(tài)時進入內核，提高了應用程序性能。此外，實時搶占補丁內核還提供mutex死鎖檢測、延遲跟蹤與測量、中斷關閉跟蹤與延遲測量、搶占延遲測量等內核調試與診斷、內核性能測量與調優(yōu)等工具、實時Trace支持( Ftrace)等支持。

　　現(xiàn)階段實時化技術在各體系結構上逐漸得到了支持，如表1所示。

　　實時搶占內核延遲

　　現(xiàn)階段，實時搶占補丁技術仍處于完善過程中，其表現(xiàn)在以下幾點不足。

　　● 中斷延遲

　　即使不發(fā)生中斷線程搶占，實時搶占內核相對原來中斷服務機制額外增加一對上下文切換時間，用于喚醒中斷服務線程執(zhí)行和進入睡眠狀態(tài)。此外，內核中還存在少量用raw_spinlock鎖禁用中斷來保護的臨界區(qū)，需要計算這些鎖造成的中斷延遲。

　　● 任務搶占延遲

　　內核搶占延遲主要是由于在內核中使用各種鎖機制用于控制任務和中斷對臨界區(qū)的訪問所造成的，特別是實時搶占內核中為了避免優(yōu)先級逆轉增加的鎖機制帶來了額外時間負載。

　　● 內核模塊其他延遲

　　在實時搶占補丁中，內存管理模塊還需減少頁表錯誤引起的延遲，降低mlockall內存鎖存造成的性能降級影響。實時搶占內核中高精度定時器的使用導致了額外定時器管理時間負載。此外，內核中一些驅動程序需要針對實時應用進行優(yōu)化來提高實時響應。軟浮點處理和軟浮點內核仿真需要和實時搶占補丁兼容，能耗管理子系統(tǒng)還需要具備實時系統(tǒng)感知能力。

　　實時搶占內核性能測試

　　本文在Intel Pentium M 1.7GHz處理器上進行了測試。測試環(huán)境包括：Linux內核2.6.25.8最小配置;patch-2.6.25.8-rt7實時補丁;libc 2.5+和busybox-1.10.0構建initrdfs方式的根文件系統(tǒng)。