王兆文,蒋泽军,陈进朝

(西北工业大学计算机学院,西安710129)

一种提高Linux内存管理实时性的设计方案

王兆文,蒋泽军,陈进朝

(西北工业大学计算机学院,西安710129)

针对Linux系统在内存管理方面实时性支持不够的问题,设计一种提高Linux内存管理实时性的方案。从3个方面改进Linux系统内存管理的实时性,包括建立内存映射来减少用户态和内核态之间的模式转换,将内存锁定避免换页操作,改进系统原有的内存管理算法来消除内存操作的不确定性。改进后的内存管理算法基于分区管理和最佳适配的原理,时间复杂度为O(1)。实验结果表明,该方案可以提高Linux内存管理的时间性能,特别是在内存使用紧张的环境下效果更加明显,性能提高率可达49.5%,能够满足实时性的要求。

Linux系统;实时性;内存映射;内存锁定;内存管理算法;分区管理

1 概述

随着信息技术的飞速发展,实时系统得到了越来越广泛和深入的应用。实时性的含义并不意味着“快”,它是指系统的时间响应特性。具体主要有以下3个要求:(1)时间约束,任务响应时间在要求的期限内。(2)可预测性,任务的执行时间可以预先判断,是有界的,没有不确定因素影响。(3)可靠性。

Linux2.6系统在实时性方面做了许多改进,但是在内核可抢占性、中断机制、虚拟内存技术等方面还是不能满足越来越高的实时要求[1],特别是在内存管理方面,Linux更注重于空间效率与时间效率的平衡,对实时性的支持还不够完善。需要深入分析影响内存管理实时性的原因并对其加以改进。……