[发明专利]一种分布式实时操作系统的改造方法

说明书

本发明涉及一种分布式实时操作系统的改造方法，主要包括两个方面：网络透明性的改造和进程通信实时性的改造：(1)网络透明性的改造，使用全局信息表管理模块、全局信息广播模块和函数调用接口模块，每个节点创建或撤销消息队列、信号量和线程时，将相关信息向其他节点进行广播，其他节点随即更新全局信息表并向源节点发送更新成功信息。(2)进程通信实时性的改造，在RTLinux中的进程通信模块中添加端口操纵模块、端口动态管理模块、端口接收服务模块和消息队列管理模块。

技术领域

本发明涉及一种分布式实时化操作系统。

背景技术

随着信息技术的快速发展，当前社会已然成为了一个信息化社会。实时信息处理系统应运而生，其被广泛的应用于各个领域中，如工业控制领域、国防领域、商业领域等。此类系统的特点就是要求大量的数据可以在规定时间内得到正确的处理。分布式实时操作系统为其提供了良好的平台，因而分布式实时操作系统的性能也就直接影响信息处理的效率，所以需要对操作系统进行实时化的改造，使其能够在很短的预定时间内正确处理信息。

近年来，国内外许多科研机构都在致力于分布式实时操作系统的研究和开发。RTAI就是研制成功的实验系统之一。RTAI提供了分布式实时的进程通信模块，该模块以远程过程调用模型为基础，支持远程线程、远程消息队列和远程信号量的操作。端口是该模块的主要操作对象，每个端口都与一个实时网络接口相对应，但端口只能包含一个通信实体，也就是或者分配一个信号量，或者分配一个消息队列。RTLinux是在Linux基础上改造而来的实时操作系统，但其只提供单节点内部进程通信的机制，这种机制不能满足不同节点机上进程间的实时通信，因此对RTLinux的进程通信机制进行分布式实时化改造是很有必要的，另一方面，该系统具有开放源码的特点，非常有利于在其基础之上进行改造。

发明内容

本发明提出了一种改善分布式实时操作系统性能的方法，用以从进程通信的角度提高分布式操作系统的实时性，并使得用户可以快速高效的开发实时应用程序。技术方案如下：

一种分布式实时操作系统的改造方法，主要包括两个方面：网络透明性的改造和进程通信实时性的改造：

(1)网络透明性的改造

使用全局信息表管理模块、全局信息广播模块和函数调用接口模块，每个节点创建或撤销消息队列、信号量和线程时，将相关信息向其他节点进行广播，其他节点随即更新全局信息表并向源节点发送更新成功信息，每收到一个节点的成功更新信息后源节点就计数加1，在预定时间内数值为n-1则说明全部节点更新成功，否则重新广播；

在RTLinux本地的信号量、消息队列和线程创建和撤销函数内部加入广播函数以向其他节点广播相应信息，源节点创建信号量时，首先判断信号量初始值，如果小于0，则返回错误标志，如果大于0，则填充信号量初值、类型并且设置队列指针等待发送，随后判断是否发送成功，成功则结束，不成功则循环广播；

当线程对信号量或消息队列进行操作时，线程首先根据标识符在本节点的全局信息表中进行查询，如果信号量和消息队列在本地节点，就调用本地的进程通信函数，否则就申请一个发送端口并发送相关执行信息到远程节点的相应端口。

(2)进程通信实时性的改造

在RTLinux中的进程通信模块中添加端口操纵模块、端口动态管理模块、端口接收服务模块和消息队列管理模块；

根据不同端口执行不同工作，如果是信息发送端口，则与外部节点通信；如果是服务端口，则根据请求信息调用相关函数创建实体端口；如果是实体端口，则包含一个信号量或信息队列，当其他节点发送请求时，其中的服务函数提供相应服务；

端口动态管理模块确保系统中有一定数量的空闲端口，如果不够则进行添加，如果有冗余则删减；端口接收服务模块监控服务端口的执行请求，当接收到执行信息后根据接收到的请求信息调用本地相关函数对相关实体进行操作；