linux任务响应模型与linux实时化RTAI分析Adeos分析.pdfVIP

转自论坛 /bbs/thread‐793613‐1‐1.html 面是以前做过的关于 linux（基于 2.4 的）实时化方面的一些学习心得，希望对大家有所帮 助，同时也强烈的希望大家共同补充、修正。 从 Linux 本身所固有的实时性方面的缺陷可以看出，Linux实时化的最终目标是要满足实时 任务快速的响应时间的要求。一个实时任务的一次运行（实时任务一般都是周期性的）是由 外部中断触发的，当中断产生的时候，CPU 接收到中断信号，如果 CPU当前允许中断（如果 不允许，则直到允许中断后才处理中断），保存当前运行的任务跳转到中断服务程序，执行 中断服务程序（在中断服务程序中唤醒实时任务），然后执行中断返回，如果当前系统允许 进行进程调度，则调度实时任务开始运行（假定这个实时任务的优先级最高）。为了更好的 理解 Linux实时化的基本原理，我们有必要对 Linux 的任务响应模型作详细的分析，如附件 中图像所示，给出了一个简化的 Linux 任务响应模型。 如图图所示任务响响应模型中，任任务 2 （可以以看成 Linux 内的软实时任任务）的优先先级高于任务务 1。 t0 时时刻任务 1 在在运行，而任任务 2 处于睡睡眠状态，等等待中断唤醒；t1 时刻任任务 1 请求系统服 务完完成某些操作作 （例如通过过 read()文件件接口读取磁磁盘上的文件件等），此时时开始，系统在内 核态态运行；在 t2 时刻，产生生一个中断 （在这个中断断的中断服务务程序中唤醒醒任务 2），但可 能由由于系统在内内核态进行某某些操作不希望被中断， CPU 的处理理中断被禁止止，那么这个个中断 信号号没有立刻得得到响应，而而是继续在内核态执行系统统服务；在 t3 时刻，内内核态代码使使能中 断响响应（Linux 内核退出临界界区），这个个时候 CPU 开开始响应在 tt2 时刻产生的的中断，并从从 t4 时刻刻开始执行中中断服务程序序；当中断服务务程序执行完完之后（在这这个中断服务务程序中唤醒醒了任 务 22），返回被被中断的代码，由于此时系系统运行在内内核态（执行行任务 1 的系系统服务请求求）， 任务务 2 无法抢占占任务 1 的控控制权，所以执行任务 1 的系统服务请请求；在 t7 时刻，由于于任务 1 的的系统调用完成返回或者在在执行系统服服务的过程中中主动请求任任务调度，系系统开始进行行任务 调度度，并在时刻刻 t8 运行任务务 2（假定此此时任务 2 是是系统内最高优先级的任务务）。 其中，从时刻 t2 至时刻t8 这个时间段，就是我们所说的任务响应延迟时间（Task Response Time）；从图可以看出，任务的响应延迟时间可以分为以下几个部分： 1）中断潜伏期（Interrupt Latency）或者说中断延迟，这个指从中断产生到 CPU 开始响应 中断的时间段，也就是图中从 t2 至 t3 的时间段。中断潜伏期是由于内核在进入临界区前关 闭 CPU 的中断响应所引起的，在这个时间段内，虽然外部设备使 CPU的中断请求线有效，但 CPU 并不立刻响应中断，而是继续执行临界区的内核代码，直至退出临界区、使能中断请求， 才开始进行中断的响应。当然，还需要注意的一点是，中断潜伏期实际上包含了硬件所产生 的中断延迟时间，我们一般所研究的是如何最大限度的减少软件所造成的延迟时间，所以， 如果没有特别说明，我们是不考虑硬件所产生的延迟（但实际上，在工程应用中，当经过软 件的优化还不能满足系统实时性的要求时，唯一的办法就只有提高硬件的处理速度了）。 2）中断分发阶段（中断准备阶段），这个指从 CPU 开始响应中断请求到开始执行中断服务 程序之间的时间段，也就是图中从 t3至 t4 的时间段。这个期间系统要做的主要操作包括查 找中断号、保存寄存器、定位中断服务程序等。这个时间段的长度对于具体的平台来说，一 般是确定性的，也就是说时间长度是固定的。另外，从中断产生到开始执行中断服务程序之 间的时间段被称为中断响应延迟时间（Interrupt Response Time），对应于图中 t2 至 t4 的时间段。 3）中断服务阶段，这个指从系统开始执行中断服务程序到中断服务程序执行完的时间段， 也就是图中 t4 至t5 的时间段。这个时间段的长度与具体的中断或者说具体的应用有关，也 就是说，这个时间段的长度是可以控制的。 4）中断返回阶段，这个指从中断服务程序