[發明專利]可配置的多主模式多OS內核實時操作系統架構的啟動方法

有效

• 申請號: 201410069096.7
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103793255B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 蔣建春;曾素華;何兵;鄧露;王開龍;陳慧玲
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F9/445
• 分類號: G06F9/445
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明屬于嵌入式系統多核實時操作系統技術領域，涉及一種可配置的多主模式多OS內核實時操作系統架構與啟動方法。

背景技術

隨著多核處理器的大量應用，作為基礎軟件多核操作系統也得到廣泛研發和應用。在實時嵌入式系統領域，支持多核的實時操作系統也越來越受到廣泛關注，企業和研究單位投入了大量精力進行研發。目前主要以國外的Vxworks，QNX等為主。Vxwork操作系統支持對稱和非對稱多核處理器，QNX也支持對稱多核處理器。國內也有相關的研究成果，如浙江大學在2008年設計實現了一個支持異構多核的嵌入式實時操作系統SmartOSEK-M，實現了多核之間的同步與通信，并設計了一種多核操作系統之上的編程模型。電子科技大學在2009年實現了在四核處理器B11MPCore上的操作系統aCoral，并且通過改進的位圖映射優先級調度算法，將優先級隊列查找復雜度控制在O(1)，以保證多核系統的實時性能。復旦大學聯合西安交通大學以及麻省理工學院和微軟亞洲研究院在2008年共同開發出多核操作系統Corey，Corey的設計思想是“應用程序控制數據的共享”，即通過應用程序對內核間共享資源的控制，減少多核之間不必要的資源傳遞和更新，以達到更高效利用多個內核的目的。

當前，實時多核操作系統架構按照OS內核個數來分主要包括兩類。第一類是處理器采用單OS內核管理多核，如Vxworks、QNX、aCoral，這類操作系統在處理器核不多的情況下能較好地管理各個處理器及共享資源。但是隨著處理器核的增加，一個內核的訪問瓶頸問題就凸顯出來。第二種，每個處理器擁有一個OS，任務被靜態分配到這些內核上調度運行，內核間可以實現通信等機制，如SmartOSEK-M。而任務不能被動態的調度，這種結構的多核操作系統負載均衡差，共享資源管理效率低。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種可配置的多主模式多OS內核實時操作系統架構與啟動方法，該基于多主模式的多OS內核的實時操作系統架構中可以存在多個OS內核，每個內核都可以作為主核管理共享資源，如任務、驅動、中斷服務例程、事件等；并且在訪問內核服務的時候，每個內核訪問自己的部分，不會造成因為訪問一個內核的沖突及等待問題，這樣，大大提高了程序的讀取效率；同時，用戶可以根據內存的大小和實際需要配置OS內核的個數及處理器核與OS內核的關系。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種可配置的多主模式多OS內核實時操作系統架構與啟動方法，包括可以配置的基于多主模式可配置多OS內核的實時操作系統架構，在該架構中，每個內核都能夠作為主核實時調度任務和管理資源；用戶根據系統資源和性能需要，自由配置操作系統內核個數以及各個處理器核使用的OS內核，指定OS內核存放的地址。該架構解決了單一OS內核的訪問瓶頸問題和多OS內核動態調度與全局資源管理局限問題。

進一步，采用了一種面向多OS內核的操作系統內核與處理器核相關的配置信息表，該信息表包含了處理器核使用的OS內核編號及存儲信息，便于各個內核與全局代碼的相互訪問及系統啟動時內核的拷貝，通過該配置表的設計，建立了多OS內核與全局代碼相互訪問跳轉地址計算和系統啟動時OS內核拷貝地址聯系。

進一步，采用了一種基于配置信息表的本地OS內核與全局代碼相互訪問C程序實現方法，包括兩個方面：本地內核跳轉到全局代碼和全局代碼調用本地內核系統服務；通過操作系統移植部分添加代碼從而實現本地內核跳轉到相應的全局代碼中；通過偏移地址計算方法和地址傳遞C程序實現全局代碼對本地內核的訪問。通過該方法可以很方便地實現本地OS內核系統服務的調用。該方法解決了全局代碼與本地OS內核相互訪問的地址計算問題和實時多核處理器運行時動態地址重定位問題。

進一步，根據多主多OS內核架構，用戶可以根據需要對操作系統內核個數和存放地址進行配置，在系統啟動時只需要根據配置信息表就可以實現多內核的啟動。通過這種方法，可以在不重新修改操作系統內核的情況下實現操作系統內核個數的設置，快速實現操作系統內核的擴展。

本發明的有益效果在于：本發明提供了一種可配置的多主模式多OS內核實時操作系統架構與啟動方法，該系統架構中可以存在多個OS內核，每個內核都可以作為主核管理共享資源，如任務、驅動、中斷服務例程等；在訪問內核服務的時候，每個內核訪問自己的部分，不會造成因為訪問一個內核的沖突及等待問題，這樣，大大提高了程序的讀取效率；同時，用戶可以根據內存的大小和實際需要自行配置OS內核的個數及處理器核與OS內核的關系。

附圖說明