基于嵌入式linux的内核线程库KTH的设计与实现

摘要

Linux作为一款优秀的免费操作系统,有着其独特的优势.近年来已得到国内外通讯设备制造商的高度重视,并已开发出基于嵌入式Linux的通讯设备与智能手机终端.经过长期的发展,Linux已经具备在大型通讯设备中使用的条件,开展对嵌入式Linux的研究与应用,对于降低产品成本、提高产品质量具有重要的战略意义.本论文详细分析了嵌入式系统的基本概念,系统地介绍了linux用作嵌入式操作系统所具有的实时支持,网络支持,GUI支持等特点,并深入地研究了嵌入式Linux内核机制,认为在嵌入式Linux中,应用程序经常使用的系统调用涉及到用户态和内核态的切换,这样会增加系统开销,影响系统性能.在上述基础上,本论文提出了在linux内核态中建立内核线程库KTH,实现应用程序的内核化,并阐述了内核线程库所要达到的功能、性能,提出了KTH的体系结构,然后详细介绍和分析了本人所完成的各KTH模块的设计和实现,以及在设计和实现过程中所采用的主要数据结构、主要算法及函数流程.最后分别以线程处理速度、信号量处理速度两方面对本KTH进行了测试.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2攻读学位期间完成的主要工作

1.3论文章节安排

第二章嵌入式系统概述

2.1嵌入式系统的定义

2.2嵌入式系统的发展历程

2.3嵌入式系统的特点

2.4嵌入式系统的应用领域

2.5嵌入式系统的发展趋势

第三章嵌入式linux系统概述

3.1 Linux的历史和现状

3.2 linux用作嵌入式操作系统

3.2.1嵌入式处理器支持

3.2.2实时支持

3.2.3网络支持

3.2.4 GUI开发支持

3.2.5使用成本低

3.2.6文档完善

3.3小结

第四章KTH系统的设计

4.1需求分析

4.1.1功能需求

4.1.2性能需求

4.1.3属性需求

4.2体系结构

4.2.1线程管理子模块

4.2.3对象管理子模块

4.2.4信号量管理子模块

4.2.5内存管理子模块

4.2.6日志管理子模块

4.2.7 Shell子模块

第五章KTH模块的设计与实现

5.1 KTH库的初始化

5.2线程管理子模块

5.2.1主要思想

5.2.2线程管理初始化

5.2.3主线程处理

5.2.4线程创建

5.2.5线程中止

5.2.6线程挂起

5.2.7线程唤醒

5.2.8等待指定线程结束

5.2.9线程调度参数的设定和获取

5.2.10线程本地存储的设定和获取

5.2.11线程延迟

5.2.12线程管理退出

5.3对象管理子模块

5.3.1主要思想

5.3.2对象申请

5.3.3对象释放

5.3.4对象遍历

5.4信号量管理子模块

5.4.1主要思想

5.4.2 B信号量

5.4.3 C信号量

5.4.4优先级继承协议PIP

5.4.5 M信号量

5.5内存管理子模块

5.5.1内存管理的结构

5.5.2内存模块初始化

5.5.3内存分配

5.5.4内存释放

5.5.5内存回收

5.5.6查看内存分配情况

5.6日志管理子模块

5.6.1主要实现思想

5.6.2日志信息的产生

5.6.3日志信息的过滤

5.6.4日志的处理

5.7 Shell子模块

5.7.1 Shell的处理流程

5.10 KTH库的退出

第六章KTH的测试

6.1测试内容

6.2测试环境

6.3测试方法

6.3.1线程的创建和删除测试

6.3.2等待线程结束测试

6.3.3强制线程结束

6.3.4线程的挂起和唤醒

6.3.5动态改变KTH线程的优先级

6.3.6获取KTH线程的调度参数

6.3.7杀死所有的KTH线程

6.3.8延迟当前线程

6.3.9信号量相关操作测试

6.3.10线程切换的时间

6.3.11测试创建和删除线程的时间

6.3.12测试挂起线程(SUSPEND)的时间

6.3.13测试恢复运行线程(RESUME)的时间

6.3.14测试创建信号量的时间

6.3.15测试删除信号量的时间

6.3.16测试获取信号量的时间(信号量可用)

6.3.17测试获取信号量的时间(信号量不可用)

6.3.18测试释放信号量的时间(信号量等待队列不为空)

6.3.19测试释放信号量的时间(信号量等待队列为空)

6.3.20长时间创建极限个线程再删除

6.3.21长时间创建极限个信号量再删除

6.3.22长时间测试极限个线程运行中防止优先级反转的表现

6.4测试结果记录

第七章结束语

参考文献

致谢

个人简历