Linux互斥锁机制的研究及改进

Applications with real-time constraints are not only growing in the field of embedded system,but gainingpopularity in the desktop environment as well. At the same time, using an opened source system,Linux,as the sup-ported OS is more and more appealing to many developers. So it is regarded as a potential aspect by many users to im-prove Linux performance to satisfy the real-time requirements. The article discusses the mutex implementation ofLinux in depth and on the basis of that, gives rise to methods to improve the deficiency. An implementation underversion of 2.2 series is brought forward.

一种Glibc互斥锁的统计方法

提出一种Glibc互斥锁的快速查找统计方法。利用面向对象技术和基于接口的编程思想,使用哈希算法查找mutex统计对象,使用循环队列技术记录mutex近期的操作,使用原子操作解决资源冲突,实现了Glibc互斥锁的快速统计。试验并结合X86CPU的打点技术进行统计分析,结果表明算法可以节约统计空间开销和避免资源冲突。

利用Linux互斥锁解决生产者——消费者问题

在计算机操作系统的学习过程中,生产者—消费者问题向来是难点。结合Linux系统提供的互斥锁机制,编写C语言程序实现生产者—消费者问题,并对运行结果进行了详细分析,旨在帮助学习者更好地理解该问题,为掌握其他进程同步与互斥问题奠定基础。

基于互斥锁传播的多智能体路径规划算法

基于冲突的搜索(CBS)算法可以应用于连续时间假设下的多智能体路径规划问题,但是仍存在没有相应冲突识别方法与约束生成规则的问题,从而导致算法效率低下。为此,引入并改进人工智能规划领域中的互斥锁传播技术进行路径规划。首先通过多值决策图(MDD)中的终点可达信息判断冲突的基本类型,然后讨论不同MDD的深度,将冲突划分为基数冲突或非基数冲突,最后针对不同类型的冲突直接生成对应的约束集合,使得CBS下层算法根据约束集合一次性规划出最优路径。互斥锁传播技术提供了比特殊规则更加通用的方法,不仅可以识别出离散时间下的矩形冲突、廊道冲突等特殊基数冲突,还可以针对连续时间的情景,将识别出的基数冲突进行分类并自动生成不同冲突类别对应的约束集合。实验结果表明,使用互斥锁传播的CCBS算法相较于CBS框架下的前沿算法平均成功率提升了6.2%,平均运行时间缩短了38.6%,相较于非CBS框架下的前沿算法平均成功率提升了15.3%,平均运行时间缩短了56.8%。

一种基于语法扩展的自动互斥锁实现机制

针对多道程序开发过程中存在的互斥锁标准不统一、使用复杂、易造成死锁等不足,提出扩展C/C++标准语法,增加临界资源定义及操作关键字的方案,通过隐藏互斥锁的概念及实现从而降低开发复杂度、实现平台无关.在扩展语法基础上,提出采用分支栈检查算法在代码进行临界资源访问顺序合法化及配对完整性检查,可有效地减少死锁隐患、增强系统的可靠性.

非独占锁的优先级继承协议及其在Linux下的实现

对于系统中的同步和互斥算法中 ,支持优先级继承协议的互斥锁在提高实时系统调度精度 ,增强系统的行为可预见性方面起到较为关键的作用 .但较早的优先级继承算法和实现并未考虑到非独占锁 ,如读锁的优先级继承的问题 ,本文提出一种基于读锁的优先级继承协议 ,并给出了关于该协议的分析 ,在此基础上 ,基于Linux实现了该算法 .

Linux多线程的互斥与同步控制及实践

随着计算机软硬件的发展,对计算机的执行效率的要求不断提高,多线程技术应运而生,现在已被许多操作系统所支持。介绍了多线程系统中互斥与同步机制,在Linux系统下利用信号量操作及利用pthread多线程函数编程实现多线程间的互斥与同步控制,并以生产者和消费者问题为例进行分析与实践。

1inux操作系统中互斥与同步控制

通过分析linux内核,讨论了linux操作系统内核同步机制基本原理,介绍了linux系统中互斥与同步机制的实现方法.

基于UCOS操作系统的双核充电桩控制系统

随着中国电动汽车产业技术的不断进步,电动汽车在全球市场的份额不断攀升,解决电动汽车充换电需求也越来越大,相关配套大功率充电桩的研发技术也需不断完善和升级。伴随着电动汽车电池续航能力的突飞猛进,电动汽车电池能量越来越高,为保证电池使用寿命和充电安全性,对电池充电技术要求也越高。为保障充电过程中的安全性和时效性,大功率的直流充电桩必须能保证安全且可靠运行,在充电过程中,出现任何突发的异常情况下能及时做出应急反应措施。目前市面上大多数充电站采用了集中式充电堆或者独立式充电桩进行充电,本论文就市面上使用较多的大功率双枪充电桩作为基础,在软件系统上使用了实时性高,多任务执行能力强,可裁剪,低内存占用率的UCOS实时小型操作系统。使用实时操作系统可屏蔽底层硬件差别,给上层提供统一接口,并管理进程调度和资源分配等。相比于裸机程序,UCOS实时操作系统可实现多任务调度,并根据任务优先级高低优先执行关键任务,同时由于该操作系统具备内存资源管理机制,对CPU任务执行效率也得到了大大的提升。

改善Linux核心可抢占性方法的研究与实现

随着开放源码的Linux应用逐渐普及 ,改进Linux的性能 ,使其适用于实时领域成为一个极具潜力的发展方向 .在参考了与此相关的研究的基础上 ,该文对改善Linux核心可抢占性的方法提出了 3个改进措施 :中断管理进程化、改进互斥锁的机制和增加互斥锁协议支持 ,并在Linux 2 .2系列的核心上加以实现 .试验证明 ,这些改进达到了减少系统的抢占粒度 。

Linux下的多线程编程方法研究

研究了在LINUX操作系统下多线程的编程方法,主要包括多线程的基本创建方法、如何修改多线程的属性以及线程之间的数据处理.重点论述了多线程数据处理方法中的互斥锁和条件变量.

数据库集群的“无应答严次序发布传播”复制策略(英文)

数据库集群服务器的关键技术是数据复制 .本文在对比分布式文件系统、可靠型多播、对象组服务以及分布式内存等技术的基础上 ,提出了“无应答严次序发布传播”复制策略 .“发布传播”类似但不同于“发布订阅”模型 .该策略采用了IP多播、双钥锁和基于全局 /局部 /状态次序编号的次序管理机制 .双钥锁允许加锁者或下一个申请者释放互斥锁 .次序管理遵循 4个原则来避免“乱序”、“意图歪曲”、“因果牵制”和“反向因果牵制”四个数据不一致问题 .本文详细讨论了该策略的设计目标、主要问题及解决途径、特征、基本原则以及算法轮廓 .

多线程技术在电子水平状态指示仪中的应用

针对液晶式电子水平状态指示仪应用时图形显示速度慢的问题,提出基于嵌入式Linux实时系统的软件设计方案。消息处理方式是该方案的关键,经过分析,采用多线程技术建立消息模型,通过互斥锁机制实现同步,并给出了具体的实现过程。对软件运行结果进行详细分析,软件在显示速度和显示质量方面均能达到较好效果,能够满足设计需求。

并行实时测控数据存储系统设计与实现

随着测控设备数量增加、数据码率的不断提高,传统的测控中心实时存储系统采用的串行化处理逻辑已经难以适应高负载的测控任务需要。采用SPMD(Single Program Multiple Data)思想,基于OpenMP和Qt设计并实现了一套并行实时测控数据存储系统框架。该系统通过引入M/M/1模型的排队系统,设计了一种适合并行实时测控数据存储系统的静态负载均衡算法,基于互斥锁完成了线程间的细粒度通信同步机制,借助于事件循环机制将Qt的信号与槽特性成功地嵌入OpenMP线程,保留了Qt图形界面良好的人机交互性能。实验结果表明该系统在高负载的情况下,相比串行测控数据存储系统而言具有更好的扩展性和实时性,能更好地利用现行单机多核系统的计算资源,获得更好的实时性能。

优先级继承协议在Linux中的实现

随着Linux被越来越多地用于实时系统中,实时性能也日益受到关注。通过将Linux的内核改造为可抢占式内核,可缩短系统的响应延时,提高Linux的实时性,但同时也带来了优先级逆转的问题。为了解决优先级逆转问题,基于可抢占式的Linux内核,对Linux内核相关源代码进行修改,实现了优先级继承协议。经过测试证明,采用优先级继承协议的抢占式Linux内核能够解决优先级逆转的问题,满足系统的实时要求。

无应答严次序发布传播复制策略算法及Java实现

介绍无应答严次序发布传播复制策略的定义、准则和算法 ,并给出 Java实现中数据表及核心对象的定义、线程与 Connection间的封锁关系速查表 .该策略在集群服务器节点中容错 4地复制各种文件、操作和数据更新 .其中 ,双钥锁允许加锁者或下一个申请者释放互斥锁 ,次序管理遵循四个准则避免乱序、意图歪曲、因果牵制和反向因果牵制四个数据不一致问题 ,全局 /局部

嵌入式Linux优先级反向问题的研究

针对进程调度中出现的优先级反向问题,通过对Linux内核进程调度的研究,分析了优先级反向产生的原因、基于信号量的互斥锁结构,并在对互斥锁进行修改的基础上实现了优先级继承协议.结果证明:互斥锁的优先级继承协议降低了内核调度延迟时间,提高了系统的实时性.

基于多线程的CPOS采集机上位机程序的设计与实现

针对传统数据采集方式的不够灵便性,结合Web技术的优势,设计出了一款能迅速获取并处理Web数据,并将数据用于控制CPOS采集机数据采集过程的上位机程序,实现了远程数据采集。同时,提出了多线程的实现方法,并详细阐述了程序的设计思想和设计流程。经测试及使用证明,本程序稳定可靠,且具有较好的应用价值。

生产者-消费者的Linux多线程实现

生产者-消费者问题是经典的进程同步互斥问题。本文详尽阐述了Linux下利用互斥锁、条件变量、线程管理等相关函数实现多线程生产者-消费者问题,以提高资源利用率。

基于GPRS的Linux嵌入式设备的通信研究

嵌入式设备一般使用GPRS进行数据传输,由于GPRS的数据传输受信号强度影响比较大,所以经常会出现掉线、数据丢失、客户端等待时间长等问题。本文以某型号Linux嵌入式个人数字助理(以下简称PDA)为例,使用非阻塞Socket以单线程的方式解决了掉线及客户端等待时间较长的问题;对于数据丢失及数据传输错误等问题,采取了互斥锁等机制,以较低的资源占用解决了上述问题。