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LINUX是一个源代码开放的、免费,支持多任务、多种硬件平台的网络操作系统。但是,LINUX与WINDOWS一样不是实时的操作系统,因此通信延时,LINUX也很难在实时控制领域得到应用。
RTLINUX说到底其实就是LINUX的一个实时补丁,它对LINUX内核进行改造,在LINUX内核与硬件之间增加了一个虚拟层(常称作虚拟机),构筑了一个小的、时间上可预测的、与LINUX内核分开的实时内核(即RTLINUX内核)。 打上实时补丁的LINUX(即RTLINUX操作系统)将所有中断信号都首先交给RTLINUX内核进行处理, RTLINUX将所有的中断分成LINUX中断和实时中断两类,如果收到的中断信号是普通LINUX中断,那就设置一个标志位,转由LINUX内核来响应该中断;如果是实时中断,则立即响应中断。这样系统将LINUX系统上的任务以及LINUX内核本身作为一个优先级最低的任务,而实时任务作为优先级最高的任务。RTLINUX最先知道硬件的信息,而实时任务直接和RTLINUX内核进行交互,这样大大缩短了系统和实时任务访问硬件的时间,从而得到最快的响应速度。
3.2 多队列数据交换机制
标准Linux对网络数据包的处理本质上是基于中断驱动的,因而应用层的处理总是被位于内核空间、拥有更高优先级的数据包处理(即中断处理)所抢断。在高负荷网络中,CPU的大部分资源会被频繁到达的网卡中断占用,而优先级较低的数据包应用进程任务无法得到执行。一段时间就会导致网络子系统的上层缓冲区溢出,收到的数据包丢弃。长此以往,将出现所谓的“接收活锁”。CPU花去所有的资源处理接收中断,而数据包被接受后由于得不到进一步处理而堆积通信延时,当接收队列溢出,数据包便白白被丢弃。另外,在标准的Linux系统中所有数据包共用一个backlog排队而使得优先级高的数据得不到及时处理,所以优先级高的数据有时分发延迟会增大,网络性能也会受到影响[4]。
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