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xenomai內(nèi)核解析-xenomai的組成結(jié)構(gòu)
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xenomai是一個開源的實時操作系統(tǒng)，主要用于嵌入式設(shè)備，它是由Linux基金會的孵化器項目L4ALL開發(fā)的，旨在為嵌入式系統(tǒng)提供一個輕量級、高性能的操作系統(tǒng)內(nèi)核，本文將詳細介紹xenomai內(nèi)核的組成結(jié)構(gòu)，幫助讀者更好地理解和使用這個優(yōu)秀的實時操作系統(tǒng)。
xenomai內(nèi)核的基本組成
xenomai內(nèi)核主要由以下幾個部分組成：
1、進程管理子系統(tǒng)(PM)
2、內(nèi)存管理子系統(tǒng)(MM)
3、文件系統(tǒng)子系統(tǒng)(FS)
4、設(shè)備驅(qū)動子系統(tǒng)(DD)
5、網(wǎng)絡子系統(tǒng)(NET)
6、調(diào)度器(SCHED)
7、中斷子系統(tǒng)(INT)
8、定時器子系統(tǒng)(TIMER)
9、電源管理子系統(tǒng)(POWER)
10、其他輔助功能子系統(tǒng)(AUX)
進程管理子系統(tǒng)(PM)
進程管理子系統(tǒng)負責管理操作系統(tǒng)中的進程，包括進程的創(chuàng)建、銷毀、調(diào)度等操作，在xenomai中，進程管理子系統(tǒng)主要包括以下幾個核心組件：
1、job control(JCL)庫：提供了一套簡單的API,用于創(chuàng)建和管理作業(yè)控制例程(job control routine),即輕量級的任務。
2、task control(TCB)庫：提供了一套任務控制塊(task control block)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作函數(shù)，用于封裝和管理進程的狀態(tài)信息。
3、scheduler(SCHED):負責根據(jù)調(diào)度策略選擇合適的任務進行調(diào)度，在xenomai中，調(diào)度器采用了優(yōu)先級調(diào)度算法，支持搶占式和非搶占式調(diào)度。
4、process switcher(PROC_SWITCHER):負責在不同任務之間進行切換，實現(xiàn)進程的上下文切換。
內(nèi)存管理子系統(tǒng)(MM)
內(nèi)存管理子系統(tǒng)負責管理操作系統(tǒng)中的內(nèi)存資源，包括物理內(nèi)存和虛擬內(nèi)存的管理，在xenomai中，內(nèi)存管理子系統(tǒng)主要包括以下幾個核心組件：
1、memory allocator(MEMORY_ALLOCATOR):負責分配和回收內(nèi)存空間，在xenomai中，內(nèi)存分配器采用了分頁機制，支持多種內(nèi)存分配策略，如首次適應、最佳適應、最壞適應等。
2、virtual memory subsystem(VM):負責管理虛擬內(nèi)存，實現(xiàn)了地址空間布局隨機化(ASLR)等安全特性。
3、page cache(PAGE_CACHE):負責緩存系統(tǒng)中常用的頁面，以提高訪問速度，在xenomai中，頁面緩存采用了多級緩存策略，支持按需加載和預熱。
4、physical memory manager(PHYSICAL_MEMORY_MANAGER):負責管理系統(tǒng)的物理內(nèi)存，包括內(nèi)存的分配、回收和保護等操作。
文件系統(tǒng)子系統(tǒng)(FS)
文件系統(tǒng)子系統(tǒng)負責管理操作系統(tǒng)中的文件和目錄，提供了對文件的讀寫、刪除、重命名等操作，在xenomai中，文件系統(tǒng)子系統(tǒng)采用了統(tǒng)一的接口，支持多種文件系統(tǒng)后端，如ext2、ext3、FAT等，xenomai還提供了一些高級特性，如文件鎖定、文件權(quán)限管理等。
設(shè)備驅(qū)動子系統(tǒng)(DD)
設(shè)備驅(qū)動子系統(tǒng)負責管理操作系統(tǒng)中的硬件設(shè)備，包括設(shè)備的初始化、配置、驅(qū)動程序的加載和卸載等操作，在xenomai中，設(shè)備驅(qū)動子系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計，支持動態(tài)加載和卸載設(shè)備驅(qū)動程序，xenomai還提供了一種通用的設(shè)備模型框架，使得開發(fā)者可以方便地為各種設(shè)備編寫驅(qū)動程序。
網(wǎng)絡子系統(tǒng)(NET)
網(wǎng)絡子系統(tǒng)負責管理操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡通信，包括TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)、套接字編程接口等，在xenomai中，網(wǎng)絡子系統(tǒng)采用了成熟的BSD Socket API,支持多種網(wǎng)絡協(xié)議，如TCP、UDP、ICMP等，xenomai還提供了一些高級特性，如數(shù)據(jù)包過濾、擁塞控制等。
調(diào)度器(SCHED)
調(diào)度器負責根據(jù)調(diào)度策略選擇合適的任務進行調(diào)度，在xenomai中，調(diào)度器采用了優(yōu)先級調(diào)度算法，支持搶占式和非搶占式調(diào)度，xenomai還支持多級調(diào)度隊列，允許多個任務同時運行。
中斷子系統(tǒng)(INT)
中斷子系統(tǒng)負責管理操作系統(tǒng)中的中斷事件，包括中斷的產(chǎn)生、處理和屏蔽等操作，在xenomai中，中斷子系統(tǒng)采用了可屏蔽中斷技術(shù)(MSI),允許多個中斷源共享一個中斷控制器，xenomai還支持快速中斷響應(FIQ),用于處理緊急的中斷事件。
定時器子系統(tǒng)(TIMER)
定時器子系統(tǒng)負責管理操作系統(tǒng)中的定時器資源，包括定時器的啟動、停止和清除等操作，在xenomai中，定時器子系統(tǒng)采用了高精度定時器算法，支持多種定時器類型，如軟件定時器、硬件定時器等，xenomai還支持多任務定時器，允許多個任務共享一個定時器資源。
電源管理子系統(tǒng)(POWER)
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