Linux實(shí)時(shí)化解決方案Xenomai的原理及應(yīng)用
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Xenomai的核心技術(shù)表現(xiàn)為使用一個(gè)實(shí)時(shí)微內(nèi)核（real-time nucleus）來構(gòu)建這些實(shí)時(shí)API,也稱作"skin".在實(shí)時(shí)核復(fù)用的基礎(chǔ)上，一個(gè)skin可以很好地模擬一種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的API.它的結(jié)構(gòu)圖可以參考圖2.
圖2中，Native是Xenomai自帶的API,各類API都有著同等的地位，都獨(dú)立地基于同一個(gè)實(shí)時(shí)微內(nèi)核。這樣做可以讓內(nèi)核的優(yōu)點(diǎn)被外層所有的API很好地繼承下來。更重要的是，實(shí)時(shí)微內(nèi)核提供的服務(wù)被外層各種API以不同的方式表現(xiàn)出來，由此可以增強(qiáng)整個(gè)系統(tǒng)的強(qiáng)壯性。
編制實(shí)時(shí)程序時(shí)，在很多實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上只能在內(nèi)核層實(shí)現(xiàn)；而編制實(shí)時(shí)內(nèi)核模塊時(shí)，會(huì)受到內(nèi)核的限制，比如有些實(shí)時(shí)內(nèi)核不支持浮點(diǎn)運(yùn)算，模塊出錯(cuò)時(shí)容易使整個(gè)系統(tǒng)掛起，而且內(nèi)核模塊的調(diào)試比較困難。Xenomai能夠支持較好的用戶層實(shí)時(shí)，這為編制實(shí)時(shí)性要求不是非常高的實(shí)時(shí)程序提供了一個(gè)有效途徑。下面這個(gè)用戶層實(shí)時(shí)例程使用的是Xenomai提供的Native API:
從程序中可以看出，Xenomai的用戶層實(shí)時(shí)程序的周期可以輕易地設(shè)定到μs級(jí)，所以它完全可以適用于一般實(shí)時(shí)性要求的工程應(yīng)用。
3 總 結(jié)
本文首先簡(jiǎn)單介紹了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，分析了Linux 2.6內(nèi)核實(shí)時(shí)性能的不足；然后著重介紹了一個(gè)Linux實(shí)時(shí)化的解決方案--Xenomai,分析了Xenomai的Adeos構(gòu)架基礎(chǔ)，簡(jiǎn)要說明了Xenomai用戶層實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)，以及Xenomai支持多種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的API的新特點(diǎn)。Linux 2.6.35 Kernel引入了針對(duì)Radeon KMS開源顯卡驅(qū)動(dòng)的ATI電源管理支持、新款I(lǐng)ntel GMA整合芯片組的Intel H.264 VA-API視頻加速支持、Radeon DRI2同步和交換功能、Btrfs文件系統(tǒng)改進(jìn)、網(wǎng)絡(luò)傳入負(fù)載處理器核心分布的RPS和RFS支持等等。
本文給出的Xenomai的用戶層實(shí)時(shí)例程已經(jīng)成功地在多個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行過，表明Xenomai用戶程序在多種硬件平臺(tái)上有很好的移植性。
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