基于T—Kernel的POSIX线程库的研究.pdfVIP

第2O卷 第4期 青 岛大 学学报 (自然科学版 ) vO1．20 N。．4 2 0 0 7年 1 2月 JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY(Natural Science Edition) Dec．2 0 0 7 文章编号：1006—1037(2007)04—0064—05 基于T—Kernel的POSIX线程库的研究 陈 刚，蒋 静 (青岛大学信息工程学院，青岛266071) 摘要：在分析了T-Kernel对POS1X标准接口支持的基础上，结合MiniGU1在嵌入式操 作系统T—Kernel上的移植，引入了任务与线程一一映射模式，实现了满足实时应用的基 于T—Kernel的POS1X线程库。通过运行MiniGU1的应用程序，验证了其可以满足程序 并发执行的要求。 关键词：T-Kernel；嵌入式操作系统；POS1X线程库；MiniGU1 中图分类号：TP311 文献标识码：A T—Kernel是由TRON发展而来，TRON是日本东京大学坂村健博士于1984年提出的嵌入式操作系统 规范，目的是想构筑一种理想的计算机结构，实现新的计算体系——“普遍存在的计算环境”(Ubiquitous Computing Architecture)_1]。T引擎是由标准化硬件结构(T—Engine)与标准开源实时操作系统核心(T— Kerne1)组成的嵌入式系统的开放式标准开发平台 j，它通过标准扩展(Standard Extension)中间件，实现了 比较完整的GU1支持，但费用较高，因此迫切需要实现T-Kernel对开源GU1的支持。目前，源码开放的轻 量级的GUI大多基于Linux操作系统，它向支持POS1X线程标准接口的嵌入式操作系统移植比较简单，而 向TRON标准的嵌入式操作系统移植，由于接口不兼容，实现起来相对较难。为了解决上述问题，本研究结 合MiniGUI在TRON标准的嵌入式操作系统T-Kernel上的移植，对照任务和线程，采用一一映射模式实 现基于T—Kernel的POSIX线程库，并给出了线程库的模块结构和实现方法。 1 任务与线程 任务和线程都是执行并发程序运行的基本调度单位。它们都用信号量、互斥体等机制来实现同步。不 同的是：任务由操作系统内核支持，不同的操作系统提供不同的调度规则、系统调用及API(Application Program Interface)等；线程既可以在系统内核态中实现，又可以通过线程库在用户态实现，而且接V1已经实 现了标准化。 1．1 T—Kernel任务 在T—Kernel中，并行程序执行的基本逻辑单元称为“任务”。每个任务都有独立的内存空间，用来保存 任务程序代码、任务堆栈和任务控制块。一个任务的程序是顺序执行的，而不同任务的程序可以并行执行。 T—Kernel的并行是通过内核控制任务间的分时机制来实现的[2]。 按照调度的需要，任务的状态可分为下面5种：运行状态、就绪状态、广义的等待状态(包括等待状态、挂 起状态、等待一挂起状态)睡眠状态、不存在状态I2]。 1．2 POSIX线程 随着UNIX系统的发展，人们对多线程的定义及对支持多线程所需要的功能达成共识，为了统一多线 程的接V1，出现了POSIX操作系统线程接V1标准I3]。 收稿日期：2007—09—12 作者简介：陈刚(1973一)，男，山东青岛人，硕士研究生，主要研方向为嵌入式系统。 第4期 陈刚，等：基于T—Kernel的POSIX线程库的研究与实现 65 在POSIX中线程是“进程(Processes)”中某个单一顺序的控制流。一个进程可以拥有多个线程，一个 线程必须有一个父进程，并且与父进程的其它线程共享该进程所拥有的全部资源。进程可以创建和撤消线 程，从而实现程序的并发执行。从应用程序设计的角度来看，线程就是一个用来解决用户问题的函数和与之 相关联的一些数据结构而构成的一个实体『4]。 线程也称轻量级进程(Lightweight Processes)。就象进程一样，线程在程序中是独立的、并发的执行路 径，每个线程有它自己的堆栈、自己的程序计数器和自己