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当今,嵌入式技术在包括通信行业在内的各个领域正获得飞速发展,无论是移动智能终端,还是将来的物联网建设都离不开嵌入式技术的支持,实时性是一般嵌入式系统的基本要求。当今主流的RTOS厂家推出的实时系统产品,不是价格过于高昂,就是应用过于专一,这在很大程度上限制了嵌入式实时系统的应用。如果对开源的通用操作系统进行改造,使其可以提供实时环境,将能很好的解决传统RTOS所面临的问题。稳定的内核,丰富的函数库以及开源社区强大的技术支持使得Linux成为当今最流行的开源OS,因此Linux成为通用系统实时化改造的首选。
本文首先在大量阅读国内外有关Linux实时化改造理论文献的基础上,对标准Linux的系统结构以及实时性进行了分析,经过严格的方案对比,选择了基于虚拟化技术Adeos(Adaptive Domain Environment for OperatingSystem)构建的RTAILinux双内核实时系统作为Linux实时性研究的软件平台。接着详细分析了RTAI实时系统的逻辑结构,实现原理以及Adeos的设计思想。在对RTAI实时系统的调度机制进行分析的过程中,通过对其调度流程进行模型搭建,得出结论:采用EDF调度算法的RTAI调度系统无法在任务发生过载的情况下对实时系统任务集进行有效合理的调度。在此基础上,本文提出了一种全新的,适应性更好的动态调度算法—ILLF调度算法(改进的最小空闲时间优先调度算法),以期改善RTAI在任务发生过载的情况下调度系统的性能。最后,在基于ARM11的嵌入式实验平台上完成对调度策略改进后RTAI实时系统的软件移植,并对移植成功后的系统进行实时性对比测试。
通过理论分析和实现证明,基于虚拟化技术Adeos构建的RTAILinux双内核实时系统可以很好的满足系统的硬实时需求,在系统实时任务过载严重的情况下,ILLF调度算法也可以实现对任务集的良好调度,保证系统的性能的稳定。其成果为终端双内核实时系统产品设计提供了很好的参考价值。