嵌入式領域linux作為實時作業系統的缺點

2022-07-08 08:09:17 字數 1249 閱讀 8273

linux以自由和開發原始碼贏得了許多任務程師的青睞,現在許多嵌入式產品使用的是linux系統,然而linux核心作為實時作業系統有非常,明顯的幾個缺點

1.任務排程的缺點

linux最初的設計預想是設計乙個通用的作業系統核心,盡量縮短系統的平均響應時間,在單位時間內位盡可能多的使用者請求提供服務;在設計上並沒有太考慮實時性的需要,而是在分時作業系統基礎上發展而來,linux核心在任務排程上實現的是一種幾乎公平的分配任務時間,在特殊場合下linux核心在任務排程上實現的是一種幾乎公平的分配任務時間,在特殊場合下linux核心很難滿足系統在響應時間和優先順序上的要求。

linux核心作為實時作業系統的乙個最大缺點就是:linux在使用者態支援可搶占排程策略,而在核心太卻不支援搶占式排程策略,比如:linux在執行乙個低優先順序別的核心態任務,而此時又有一些優先順序更高的實時任務要處理,但核心不支援搶占性,只有等到正在執行的低優先順序的任務執行結束後,才能執行優先級別高的任務,這樣就不能保證系統對於實時性任務的響應時間,這在實時作業系統中一般是不允許發生的。

linux雖然給實時性程序提供可較高的優先順序,但是並沒有加入時間限制。例如完成的最後期限,應在多長時間內完成和執行週期等。同時,其他大量的非實時程序也可能對實時程序造成阻塞,無法確保實時程序的響應時間。

2.中斷處理的缺點

linux核心對於中斷處理採用 bottom half handling方法(詳細請自己查谷歌),這種處理方法在處理中斷過程中,遮蔽了系統其它中斷,而且優先級別高的任務也不能搶占處理,所以linux中斷控制代碼是不可排程的;但在實時系統中,有事期望能在乙個可排程整體內處理這些中斷控制代碼,從而能更有效地區分不同實時任務的密度,分配不同的優先順序。因此,單純採用bottom half hadling縮短時間片方法在對實時性恩能夠嚴格要求的場合仍有些不適合。

3.記憶體管理的缺點

linux系統採用虛擬記憶體管理機制,在虛擬記憶體中,系統會根據當前任務使用的記憶體情況,把一些任務或使用者程序交換出記憶體,保持在磁碟檔案系統頁面上,在以後需要時,再將它們調入記憶體,這種方法提高了記憶體的使用效率,但調入過程需要花費一定的時間。這種採用時間換空間的方法,在實時應用場景下,往往造成任務的響應時間加長或有限時間內無法執行完畢。

4.時鐘精度

linux中硬體時鐘中斷的預設時間間隔是10ms,所有的軟體時鐘都是靠硬體來觸發的。linux核心的任務排程也依靠這個時鐘,時鐘頻率直接影響到系統響應速度和上下文切換的系統開銷。最小時間片為10ms,決定了linux任務排程能提供最小10ms的排程粒度,對於許多實時系統來說,通常需要做微秒級的響應,這種排程精度很難滿足實時系統對系統響應速度的要求。

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