Linux进程调度机制及其实时性研究

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Linux以开放源码为主要特色,以性能稳定、设计简洁、支持体系结构广泛、应用程序丰富等众多优点,被用于几乎所有的计算机领域。但是,在视频监控、双机热备、集群存储等实时控制领域,Linux出现了实时任务调度不合理、周期不精确等问题。   针对以上问题,本文以Linux内核源码为基础,详细分析了Linux实时性不足的主要原因以及已有的实时性改进技术,重点研究了与实时性密切相关的进程调度机制,主要工作成果包括以下两个方面:   (1)添加了新的实时调度类。借助新近的模块化调度机制,设计RMS和EDF调度类来弥补现有实时调度类的缺陷,并在实现RMS调度类的同时,针对周期任务周期不精确的问题,提出一种精确周期任务调度的解决方案,主要内容是:以模块化调度和RMS算法为基础,设计RMS调度类,继而实现周期任务调度;从修改定时器重启时机、提升SIGALRM时钟信号优先级两方面改进周期任务的周期精确性;从修改调度流程、增加可调度性判定两方面优化周期任务调度。最后,通过实验证实了上述改进的有效性。   (2)改进了已有的实时调度类。主要内容是:引入差分链表技术,利用差分链表结构来改造EDF算法,然后与O(1)调度相结合,将其融入现有的实时调度类。综合考虑任务的实时优先级和截止期来决定任务的调度顺序,通过提升截止期临近任务的优先级来改善实时任务的截止期满足率。实验表明,改进后的内核中,实时任务的截止期满足率得到了提升。   最后,对全文进行总结,并指出了有待进一步研究的问题。
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