基于A(yíng)PIC時(shí)鐘的嵌入式Linux內核實(shí)時(shí)化研究
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上面調用invoke_softirq()函數執行軟中斷使本文修改的重點(diǎn)，修改中斷向量表，對向量表中所有軟中斷和實(shí)時(shí)中斷進(jìn)行排序，提前硬中斷的時(shí)間片，這樣使當前處于pending狀態(tài)的軟中斷被屏蔽和懸掛，直到硬中斷處理完成為止。將invoke_softirq()函數修改為：
每個(gè)處理器時(shí)間片上能夠處理的中斷只有一個(gè)，通過(guò)更新當前任務(wù)時(shí)間片，使硬中斷在第一時(shí)間獲得CPU的響應，此時(shí)軟中斷將被屏蔽，這就保證了硬中斷能夠得到實(shí)時(shí)的響應。
由于Linux采用8254完成時(shí)序分配，8254需要保留以保證系統的穩定性。這樣的話(huà)，8254定時(shí)器和APIC必須共存，對于硬實(shí)時(shí)應用，可采用APIC時(shí)鐘進(jìn)行計時(shí)。在8254中斷過(guò)程中，如果產(chǎn)生APIC中斷，采用通過(guò)本文的方琺必須對優(yōu)先對APIC時(shí)鐘進(jìn)行響應，會(huì )出現8254中斷被搶占，此時(shí)上下文切換等操作可能導致不可預料的錯誤。解決問(wèn)題的方法可采取在A(yíng)PIC相應中斷期間，關(guān)閉軟中斷，只有當APIC中斷執行完畢后，8254軟中斷才能夠被響應。
3 實(shí)時(shí)性能測試與分析
實(shí)驗條件1：CPU：PⅢ300 MHz，內存為128 MB，硬盤(pán)為5 400轉的15 GB臺式機硬盤(pán)，操作系統為Fedora2．6．18內核。環(huán)境一(vd-d1)采用原版內核，環(huán)境二(vd-d2)采用改進(jìn)型內核。測試方法為通過(guò)測試內核的上、下文切換、內存延遲及模擬外部中斷來(lái)評價(jià)改造前后的性能。統計測試結果，如圖2、圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/151459.htm
從實(shí)驗結果可知，在上、下文切換中I／0讀／寫(xiě)和文件打開(kāi)和關(guān)閉，改進(jìn)型內核的實(shí)時(shí)性能都有明顯提高，模擬TCP通道子項，改進(jìn)型內核性能提高了約6倍，但在對中斷響應要求不是很高的null call測試中，中斷響應時(shí)間幾乎相同。改進(jìn)型內核中斷響應速度始終穩定在微妙級。在處理器負荷較輕時(shí)原始內核有著(zhù)良好的內存延遲，隨著(zhù)處理器負荷的進(jìn)一步加重，原始內核的內存延遲急劇增加。在最差情況下，系統響應速度較慢，延遲時(shí)間達到5μs。而改進(jìn)型內核在處理器負荷變化時(shí)，系統的響應速度變化不明顯，而且中斷響應速度始終穩定在2μs以下，性能穩定。
實(shí)驗條件2：采用改進(jìn)型內核，環(huán)境一(vd-d2)CPU：PIII 300 MHz，環(huán)境二(vd-d3)CPU降頻為200 MHz(接近ARM9)。統計測試結果，獲得它們的文件系統延遲結果見(jiàn)圖4。圖4反映了同樣采用改進(jìn)型內核，將CPU降頻前后，測試結果差距在10μs以?xún)?，可看出在文件系統延遲中，處理器頻率的較小差距對內核的影響不大。如采用高主頻的處理器，實(shí)驗結果差距較大。
4 結語(yǔ)
本文通過(guò)修改APIC時(shí)鐘，可顯著(zhù)地改進(jìn)嵌入式系統的實(shí)時(shí)性能，通過(guò)對比試驗可看出改進(jìn)型內核具有良好的實(shí)時(shí)性能，滿(mǎn)足了系統實(shí)時(shí)性和穩定性要求。本文方法使得嵌入式Linux系統在高實(shí)時(shí)性領(lǐng)域中得到實(shí)際的應用。
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