文档介绍：嵌入式 Linux 的研究与优化
摘要
随着嵌入式系统的迅速发展和 Linux 操作系统的不断成熟,Linux 越
来越多地应用于嵌入式系统之中。Linux 由于具有开放源代码、内核可裁
减、高稳定性和低成本等特性,目前成为了嵌入式领域里发展最快的操
作系统。但通用 Linux 的吞吐量最大化和公平调度的设计原则并不完全
适用于对实时性要求较高的嵌入式系统的应用,而且在嵌入式系统上进
行 Linux 内核的调试开发也缺乏通用 Linux 上众多工具的支持。改进通用
Linux 在嵌入式系统中的性能,使其更加适应嵌入式应用具有很大的实际
意义,目前己经成为国内外计算机界的研究热点之一。
本文在对 Linux 内核源代码的研究和大量文献资料阅读的基础
上,对 Linux 内核的各个子系统进行了深入的分析,并从两个方面对
嵌入式 Linux 做了改进。一方面,针对通用 Linux 缺乏实时性的问题,借
鉴 Kurt-Linux 有关时钟机制的改造思想,为 定时器增加了单次
触发模式,使得系统在达到了微秒级时钟精度的同时,保持了原有的负
载能力;同时,在 内核的调度器中引入动态实时调度算法,在
保持了原有系统 O(1)调度特性的同时,有效地增强了其实时调度能力。
另一方面,针对嵌入式 Linux 内核调试困难的问题,对 PC 机上功能强大
的源码级内核调试器 KGDB 作了分析和改进,并给出了使用 KGDB 在
ARM Linux 上调试内核及模块的方法,使 Linux 更适用于嵌入式系统的
开发。
性能测试部分对通用 内核和改进系统在时钟中断处理时间
和事件调度时间精度等指标上进行了对比测试。测试结果表明,单次触
发时钟机制与实时动态调度机制相结合的改进 Linux 系统,在实时性能
上较 内核有了进一步的提高。
关键词: 嵌入式系统,Linux 2. 6 内核,实时性, KGDB
RESEARCH AND OPTIMIZATION OF
EMBEDDED LINUX
ABSTRACT
With the advantages of open source, high stability, low cost and
configurability, Linux is more and more widely used in embedded system
applications and has e the fastest developing operating system in this
field. However, its design principles are throuthput maximization and
scheduling fairness but not real-time capability which is required by many
embedded applications. Besides, those kernel debugging tools abailable on
PCs can not be applied to embedded Linux, which makes the kernel
development more difficult. Improving general Linux's performance to make
it more suitable for embedded system applications is in great practical
significance and has e one of hot research directions puter
science and technology.
On the basis of reading and researching of Linux kernel source codes
and lots of documents and materials, the paper gives a deep analyze and
summary of Linux kernel's several sub-systems. Two improvement
solutions are provided. The first, in order to improve the real-time
performan