基于龍芯2K1000的Loongnix系統實時性優化方法研究
2022年電子技術應用第6期
俞冠中，韋 雄，田青旺，史旭明
國核自儀系統工程有限公司，上海200241
摘要： 在高可靠性要求的工業自動化應用中，Loongnix系統作為一種分時操作系統，其實時性不能滿足可靠性要求，需要使用實時操作系統。在分析研究Loongnix的Linux內核實時性缺陷和RT-Preempt實時性優化方法的基礎上，提出一種基于RT-Preempt-Linux實時內核替換Loongnix系統原生Linux內核的方法，實現Loongnix實時性優化和實時化改造，用自設計測試軟件和專用實時性工具Cyclictest對改造后的Loongnix系統進行驗證測試。測試結果表明改造后的Loongnix系統的實時性能獲得大幅提升，進程切換時間、線程切換時間以及任務延時都能達到微秒級，滿足工業自動化應用的可靠性要求。
中圖分類號： TP311；TP316.2
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212461
中文引用格式： 俞冠中，韋雄，田青旺，等. 基于龍芯2K1000的Loongnix系統實時性優化方法研究[J].電子技術應用，2022，48(6)：98-102，111.
英文引用格式： Yu Guanzhong，Wei Xiong，Tian Qingwang，et al. Research on method of real-time performance optimization of Loongnix operation system based on Loongson 2K1000[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(6)：98-102，111.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212461
中文引用格式： 俞冠中，韋雄，田青旺，等. 基于龍芯2K1000的Loongnix系統實時性優化方法研究[J].電子技術應用，2022，48(6)：98-102，111.
英文引用格式： Yu Guanzhong，Wei Xiong，Tian Qingwang，et al. Research on method of real-time performance optimization of Loongnix operation system based on Loongson 2K1000[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(6)：98-102，111.
Research on method of real-time performance optimization of Loongnix operation system based on Loongson 2K1000
Yu Guanzhong，Wei Xiong，Tian Qingwang，Shi Xuming
State Nuclear Power Automation System Engineering Corp，Shanghai 200241，China
Abstract： Because LoongnixOS is the time-sharing operating system, it cannot meet the requirement of high reliability in industrial automation application which requires to use real-time operating system(RTOS). On the basis of analysis of and study on defects of real-time performance in Linux kernel of LoongnixOS and the method to optimize real-time performance in RT-Preemption patch, the method of real-time transformation of LoongnixOS and optimizing real-time performance of LoongnixOS is put forward, in which a RT-Preempt-Linux kernel is a substitute for original Linux kernel of LoongnixOS. Self-developing real-time performance softwares and Cyclictest are utilized to verify the method. Results of test show that the method can be effective in improvement of real-time performance of LoongnixOS. Real-time performance, including process-switching time, thread-switching time and task-switching delay, of the LoongnixOS transferred to RTOS achieves the grade of microsecond.
Key words : Loongson；Loongnix；Linux；RT-Preempt；real-time opration
0 引言
龍芯2K1000處理器[1-2]是一款面向工業自動化與工業控制應用場景的高性能低功耗通用處理器，基于MIPS64架構，采用40 nm制造工藝[3]，主頻最高1 GHz，功耗小于5 W，支持64位DDR2/3-1066內存，提供SPI、UART、I2S、I2C、USB2.0等通用外設接口。
目前市場上，龍芯2K1000板卡一般預裝Loongnix操作系統。Loongnix操作系統是一種基于Linux內核的圖形化界面操作系統。和Linux系統一樣，Loongnix系統也是分時系統[4]，不能滿足對實時性要求較高的工業自動化場景(如電站控制[5-6])的要求。因此，需要針對Linux內核影響實時性能的因素進行實時性改造和優化。
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作者信息：
俞冠中，韋 雄，田青旺，史旭明
(國核自儀系統工程有限公司，上海200241)
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