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Linux2.6内核的实时调度的研究
Linux2.6内核的实时调度的研究
随着嵌入式系统迅速发展，实时性变得越来越重要，因为一些嵌入式应用需要在特定时间内完成任务，如飞行控制、高速列车控制等。为此，Linux内核引入了实时调度的机制来确保应用程序及时获得CPU时间片，从而保证实时性。本文将介绍Linux2.6内核的实时调度机制，包括实时进程和普通进程的调度方式、优先级的分配、以及调度器的原理和实现。
实时进程和普通进程的调度方式
Linux内核中，普通进程的调度方式是基于时间片轮转法实现的，系统会为每个进程分配一个时间片，当时间片用完后，进程就会被挂起，等待下一次分配时间片。而实时进程则采用了优先级调度算法，高优先级的进程能立即获得CPU时间片，而低优先级的进程则等待高优先级的进程处理完后再获得时间片。
优先级的分配
Linux内核中，实时进程与普通进程都有一个优先级值，优先级取值范围是0~99，其中值越大，优先级越高。为了区分实时进程和普通进程，在实时进程中使用SCHED_FIFO和SCHED_RR两个调度策略，分别为先进先出和时间片轮转。
在实时进程中，使用SCHED_FIFO策略，调度器只会调度优先级最高的进程，直到该进程完成或者阻塞。这个策略适合对响应时间要求很高的任务，因为会保证当前进程直到完成或者释放CPU并调用sched_yield函数时才会切换到下一个进程。
使用SCHED_RR策略的实时进程，则可以被打断，让出CPU给下一个同优先级的进程运行。每个进程被分配的时间片大小是相同的，时间片用完后，被挂起以等待下一次时间片的分配。这个策略适合对响应时间要求不是非常严格的任务，因为进程在时间片用完后也会被挂起。
调度器的原理和实现
在Linux内核中，调度策略和优先级都是在调度器中实现的。调度器的主要任务是根据优先级为各个任务分配CPU时间，让它们依次交替运行。在Linux内核中，调度器使用了多级反馈队列调度算法。
多级反馈队列调度算法以以多个队列来存储各个进程，并为不同优先级的进程分配不同的队列。进程从低优先级队列开始运行，如果在运行中产生阻塞，则将进程从当前队列移动到更低优先级的队列中。如果存在与当前进程同一优先级的其他进程，则当前进程在使用时间片完成后会立即进入下一个进程。当进程执行时间片用尽时，它则会放入相应的队列等待下一次时间片调度。
总结
Linux2.6内核的实时调度机制采用优先级调度算法，并采用多级反馈队列调度算法实现。调度策略和优先级是在调度器中实现的，不同的调度策略适合不同类型的嵌入式应用。实时调度机制保证了进程根据其任务的优先级和其类型获得合适的调度，核心服务和实时任务将获得相应的高响应速度，能够在嵌入式系统的各种应用场景下工作。