知识大全 把Linux改造为实时操作系统（2）

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　　作者 李宇 　　　　与Linux API的兼容程度是评估这类实时系统的一个重要指标 如果一个实时系统兼容了所有Linux API 那么就允许所有Linux上的应用程序和库在其上运行使用 因此 这将会带来一个巨大的好处 所有在Linux上可用的第三方软件均可以在其上使用 当然 开发一款这样兼容所有Linux API的实时系统决不是件容易的事 尤其是对于单个开发商来说 　　　　所以 大量的第三方软件并不能很容易地移植到实时系统中来 这点不足 也使Linux的优势大打折扣！ 　　　　　　双核方法　　　　　　这种方法在同一硬件平台上采用了两个相互配合 共同工作的系统核心 一个核心提供精确的实时多任务管理 另一个核心提供复杂的非实时通用功能 　　　　这种方法是通过在Linux操作系统的最底层增加一层实时核心层来实现的 实时核心负责硬件管理并提供实时任务管理 实时核心还用软件 模拟 常规Linux系统对底层硬件的使用/禁止中断 而不是真正的操作中断控制寄存器 Linux核心被看做实时核心中优先级最低的任务来调度 只有当没有可运行的实时任务时Linux核心才被调度 　　　　这种方法的一个关键所在是运行在常规Linux核心上的所有非实时任务必须是支持可抢占式调度的 这样才能做到对实时核心提供精确实时保证没有任何影响 由于实时核心非常小 并不会增加整个系统的负载 所有这些对开发实时性要求严格的实时软件都提供了有力保障 　　　　这种方法的弊端在于实时任务的开发是直接面向提供精确实时服务的小实时核心的 而不是功能强大的常规Linux核心 因此 实时任务是运行在系统核心层的 这就意味着这些实时任务可以运行在没有内存保护的级别之上 所以 一个实时任务的错误可能会导致整个系统的瘫痪！更要命的是 这些实时任务的开发由于面对的是小的实时核心 而不能直接利用Linux API和第三方软件及运行库 　　　　这种开发模式暗示我们必须要对应用进行静态分解 把它分解成实时部分和非实时部分 在大多情况下 这是件好事情 它迫使开发人员将应用系统分解成实时子系统和非实时子系统两部分 但很显然 使用这种开发模式也限制了应用的类型！因为 这种用二元论观点看待实时系统的方法并不适合所有的应用 在一些应用中 实时部分和非实时部分的界线并不是十分分明 期间可能存在着不同程度的软实时部分 　　　　这种方法的另一个不足之处是 开发模式混合了实时应用的两个不相干维度——功能需求和实时需求 它要求应用的实时需求必须限制于由实时核心提供的功能需求限度以内 而实时核心提供的功能支持非常有限 当然我们也可以扩展实时核心的功能 比如增加实时网络功能等 然而 新增加的部分很有可能会重叠Linux核心已有功能 而导致了不必要的系统 膨胀 并折损这种方法的价值 　　　　　　修改核方法　　　　　　这种方法是基于已有Linux系统对实时软件开发的支持 进行源代码级修改而使Linux变成一个真正的实时操作系统 这种方法也是和Linux哲学相吻合的 任何基于Linux核心源代码修改的产品 都要遵循GPL 协议 对所有软件人员开放源代码 一旦很多人认为它是有用的 就会有人对它进行维护 或者是混合在通用Linux核心中 或者是单独分出一个实时Linux分支 　　　　这种方法的中心原则是精心选择部分改动 就可以满足一系列相关Linux实时开发 此外 由于这些改动都是相对局部的 不会从根本上改变Linux的核心 而且一些改动还可以通过常规Linux的可加载模块方式完成 在需要时系统可以动态加载该功能模块 在不需要时还可以动态卸载该模块 　　　　比如 修改之一是核心抢占式调度 把核心从非抢占式变成抢占式是结构上的大变动 并可能引起很多问题 但很多问题已经在Linux支持SMP 的时候解决了 因此 核心的抢占式修改就可以简单地利用SMP 挂钩 另一个修改点是前面提到过的使中断处理句柄可调度 还有一些修改是全局的 例如修改系统时钟服务来提供更高精度的 心跳 而不增加不必要的系统负载 或者是提供在核心实现互斥机制来支持优先级继承 cha138/Article/program/Oracle/201311/17179

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