3.4. Linux/RK

Linux/RK 由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)實(shí)時(shí)和多媒體系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室所開(kāi)發(fā)[RKWeb][ Oikawa98]。它是該實(shí)驗(yàn)室資源內(nèi)核（Resource Kernel）[Rajkumar98]思想在Linux系統(tǒng)中的具體實(shí)現(xiàn)。他們最先在RT-MACH中實(shí)現(xiàn)了資源內(nèi)核的思想，后來(lái)又用資源內(nèi)核的思想對(duì) Linux進(jìn)行了修改。資源內(nèi)核的概念是網(wǎng)絡(luò)中資源預(yù)留思想在操作系統(tǒng)領(lǐng)域的擴(kuò)展，應(yīng)用程序先向操作系統(tǒng)請(qǐng)求預(yù)留資源，而操作系統(tǒng)內(nèi)核在給應(yīng)用進(jìn)行資源預(yù) 留，并能給應(yīng)用提供有及時(shí)的、保證的資源訪問(wèn)。

資 源內(nèi)核中有兩個(gè)基本的概念：資源預(yù)留和資源集。一個(gè)資源預(yù)留代表一份計(jì)算資源，這個(gè)資源可以是CPU、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)絡(luò)帶寬等。在內(nèi)核中，一個(gè)資源預(yù)留有 對(duì)應(yīng)的描述它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而一個(gè)資源集指一組資源預(yù)留的集合。一般情況下我們將某一個(gè)應(yīng)用程序所請(qǐng)求的所有資源預(yù)留組合在一起組成一個(gè)資源集，這樣方便管 理和分配。

Linux/RK 增強(qiáng)了普通Linux內(nèi)核的功能，從而使Linux內(nèi)核可以提供對(duì)于系統(tǒng)中各種計(jì)算資源的準(zhǔn)入控制、資源預(yù)留和統(tǒng)計(jì)管理。Linux/RK由兩部分組成： 普通的Linux內(nèi)核以及可移植的資源內(nèi)核；這兩個(gè)部分之間通過(guò)回調(diào)鉤子函數(shù)（Callback hooks）進(jìn)行交互。類似于RT-Linux，為了防止Linux內(nèi)核中的封中操作以及提高調(diào)度精度，Linux/RK也截取系統(tǒng)中的中斷，并提高了系 統(tǒng)時(shí)鐘頻率，只有在需要的時(shí)侯才將中斷送給Linux內(nèi)核。另外它使用Proc文件系統(tǒng)來(lái)顯示資源預(yù)留和使用的情況；

3.5. Qlinux

Qlinux是由AT&T、德州大學(xué)分布式多媒體計(jì)算實(shí)驗(yàn)室和馬薩諸塞大學(xué)高級(jí)系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種軟實(shí)時(shí)(soft real-time)核心[QLinuxWeb]。它能夠?yàn)閷?shí)時(shí)多媒體應(yīng)用提供QoS支持。

QLinux實(shí)現(xiàn)了近年來(lái)操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)一些最新的研究成果，包括：

- H-SFQ資源調(diào)度算法（Hierarchical Start-time Fair Queuing）[Goyal96]；

- 網(wǎng)絡(luò)包的延遲處理技術(shù)（Lazy Receiver Processing:LRP）[Druschel96]；

- Cello磁盤調(diào)度算法[Shenoy98]；

H- SFQ資源調(diào)度算法由由德州大學(xué)的Pawan Goyal等人提出，它采用了一種分級(jí)調(diào)度的思想，先將資源在不同的應(yīng)用類別之間進(jìn)行按比例分配，并在應(yīng)用類別之間提供對(duì)于資源使用的隔離，同時(shí)在每一個(gè) 應(yīng)用類別中還可以使用不同的資源調(diào)度算法。這樣做的目的是為了在多媒體系統(tǒng)中提供QoS支持。

LRP技術(shù)是一種新穎的設(shè)計(jì)OS網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的思想，它由Rice大學(xué)計(jì)算機(jī)系的Peter Druschel等人提出，其目的是為了解決普通Unix和類Unix系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)包接收的問(wèn)題。

傳 統(tǒng)的Unix系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)到來(lái)的網(wǎng)絡(luò)包的協(xié)議處理的顯式調(diào)度，它們一般采用中斷驅(qū)動(dòng)的機(jī)制。當(dāng)網(wǎng)卡有中斷時(shí)，CPU就立刻進(jìn)行一系列由網(wǎng)卡中斷程序啟動(dòng)的包 接收和協(xié)議處理操作，將最終的數(shù)據(jù)送給等待接收的進(jìn)程，并喚醒該進(jìn)程。但這種處理方式會(huì)影響應(yīng)用程序資源調(diào)度的性能，并在系統(tǒng)處于過(guò)載狀態(tài)時(shí)可能會(huì)引起一 些應(yīng)用層任務(wù)的饑餓，降低網(wǎng)絡(luò)吞吐率，甚至?xí)屜到y(tǒng)沒(méi)有響應(yīng)。為了解決這些問(wèn)題，LRP的核心思想就是每一個(gè)Socket有一個(gè)IP包的隊(duì)列，只有當(dāng)上層 應(yīng)用程序請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)才進(jìn)行協(xié)議處理，同時(shí)對(duì)協(xié)議處理操作以請(qǐng)求數(shù)據(jù)的應(yīng)用的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行顯式的調(diào)度。通過(guò)這種途徑增強(qiáng)了資源調(diào)度的公平性，能夠提供一定程度 的流量隔離，同時(shí)能夠提高系統(tǒng)過(guò)載狀態(tài)時(shí)的吞吐量。

Cello磁盤調(diào)度算法由德州大學(xué)Prashant J. Shenoy等人提出。它能夠支持多種應(yīng)用類別，比如：交互式盡力而為應(yīng)用、大吞吐量盡力而為應(yīng)用、以及軟實(shí)時(shí)應(yīng)用等類別，并公平地給各個(gè)類別的應(yīng)用分配磁盤訪問(wèn)帶寬。

在結(jié)構(gòu)上Cello磁盤調(diào)度采用的是一種兩級(jí)式的調(diào)度方式，它由多個(gè)與應(yīng)用類別相關(guān)的調(diào)度器以及一個(gè)與應(yīng)用類別無(wú)關(guān)的調(diào)度器組成（如圖 4所示）。