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基于Linux内核的实时调度机制的研究和实现的开题报告

一、选题背景

随着嵌入式技术的发展和应用越来越广泛，实时操作系统成为了嵌入式领域的重点和热点。在嵌入式领域中，实时性比较高的应用场景很多，比如工业自动化、安防监控、医疗设备等等。为了满足这些应用场景对实时性的要求，实时操作系统需要提供可靠的实时调度机制，包括任务调度、中断处理等。

Linux是目前应用最广泛的开源操作系统，在嵌入式领域也得到了广泛的应用。然而，Linux内核的调度机制并没有被设计成严格的实时系统，因此在实时场景下可能无法保证实时性，对于一些实时需求很高的应用场景，比如工控、航空航天等，Linux的调度机制存在严重的局限性。

因此，本研究的选题意义在于深入研究和实现Linux内核的实时调度机制，使其能够满足实时场景的需求，提高Linux的实时性。

二、研究内容

本研究的核心内容包括以下几个方面：

1.实时调度算法研究：研究实时调度算法的基本原理和分类，深入探讨Linux内核中实时调度算法的具体实现方式。

2.调度策略设计：设计合适的调度策略，以指导实时任务的调度，提高实时系统的实时性。

3.实时调度器实现：开发一个基于Linux内核的实时调度器，包括任务调度、中断处理等。

4.实验验证和性能测试：通过实验验证和性能测试，测试实时调度器的实时性和稳定性，并通过性能测试评估调度器的性能。

三、研究方法和技术路线

本研究的方法和技术路线如下：

1.理论研究：通过文献调研和分析，深入探究实时调度算法的基本原理和分类，研究现有实时调度器的实现方式，并在此基础上设计合适的调度策略。

2.实时调度器开发：基于Linux内核，实现一个可靠稳定的实时调度器，包括任务调度、中断处理等功能。

3.实验验证和性能测试：通过在实际嵌入式系统中进行实验，验证实时调度器的可靠性和实时性，并通过性能测试评估调度器的性能。

四、预期成果

预计研究完成后能够达到以下预期成果：

1.完成一篇具有实践意义的论文，系统性地介绍Linux内核的实时调度机制的研究和实现，以及实验验证和性能测试结果。

2.开发一个基于Linux内核的实时调度器，具有良好的实时性和稳定性，可以应用于实际嵌入式系统中。

3.提出一种有效的调度策略，可以指导实时任务的调度，提高实时系统的实时性。

五、研究进度安排

本研究的大致进度安排如下：

1.第一阶段（2周）：进行文献调研，深入分析实时调度算法的基本原理和分类，研究现有实时调度器的实现方式；

2.第二阶段（4周）：设计调度策略，指导实时任务的调度，提高实时系统的实时性；

3.第三阶段（8周）：基于Linux内核，实现一个可靠稳定的实时调度器，包括任务调度、中断处理等功能；

4.第四阶段（2周）：在实际嵌入式系统中进行实验验证和性能测试，并评估调度器的性能；

5.第五阶段（2周）：撰写论文，总结研究成果。

六、参考文献

1.王建民.实时操作系统的研究与应用[M].清华大学出版社,2009.

2.王烁.Linux实时调度算法研究及其应用[D].北京交通大学,2015.

3.段志海.基于Linux的实时调度器研究与设计[D].华中科技大学,2016.

4.姜志强.基于Linux的实时调度器及其应用研究[D].哈尔滨工程大学,2017.

5.JasonW.Nieh,RobertP.Martin,M.FransKaashoek.Thedesignandimplementationofalog-structuredfilesystem.ACMTransactionsonComputerSystems(TOCS),1993,11(1):1-39.