可配置的多主模式多OS内核实时操作系统架构与启动方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可配置的多主模式多OS内核实时操作系统架构与启动方法，属于嵌入式系统多核实时操作系统技术领域。在所述可以配置的基于多主模式可配置多OS内核的实时操作系统架构中，每个内核都能够作为主核实时调度任务和管理资源，用户可以根据系统资源和性能需要，自由配置操作系统内核个数以及各个处理器核使用的OS内核，指定OS内核存放的地址。在访问内核服务的时候，每个内核访问自己的部分，减少因为访问一个内核的冲突及等待问题，这样，大大提高了程序的读取效率；同时，用户可以根据内存的大小和实际需要自行配置OS内核的个数及处理器核与OS内核的关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于嵌入式系统多核实时操作系统
，涉及一种可配置的多主模式多OS内核实时操作系统架构与启动方法。
技术介绍
随着多核处理器的大量应用，作为基础软件多核操作系统也得到广泛研发和应用。在实时嵌入式系统领域，支持多核的实时操作系统也越来越受到广泛关注，企业和研究单位投入了大量精力进行研发。目前主要以国外的Vxworks，QNX等为主。Vxwork操作系统支持对称和非对称多核处理器，QNX也支持对称多核处理器。国内也有相关的研究成果，如浙江大学在2008年设计实现了一个支持异构多核的嵌入式实时操作系统SmartOSEK-M，实现了多核之间的同步与通信，并设计了一种多核操作系统之上的编程模型。电子科技大学在2009年实现了在四核处理器B11MPCore上的操作系统aCoral，并且通过改进的位图映射优先级调度算法，将优先级队列查找复杂度控制在O(1)，以保证多核系统的实时性能。复旦大学联合西安交通大学以及麻省理工学院和微软亚洲研究院在2008年共同开发出多核操作系统Corey，Corey的设计思想是“应用程序控制数据的共享”，即通过应用程序对内核间共享资源的控制，减少多核之间不必要的资源传递和更新，以达到更高效利用多个内核的目的。当前，实时多核操作系统架构按照OS内核个数来分主要包括两类。第一类是处理器采用单OS内核管理多核，如Vxworks、QNX、aCoral，这类操作系统在处理器核不多的情况下能较好地管理各个处理器及共享资源。但是随着处理器核的增加，一个内核的访问瓶颈问题就凸显出来。第二种，每个处理器拥有一个OS，任务被静态分配到这些内核上调度运行，内核间可以实现通信等机制，如SmartOSEK-M。而任务不能被动态的调度，这种结构的多核操作系统负载均衡差，共享资源管理效率低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可配置的多主模式多OS内核实时操作系统架构与启动方法，该基于多主模式的多OS内核的实时操作系统架构中可以存在多个OS内核，每个内核都可以作为主核管理共享资源，如任务、驱动、中断服务例程、事件等；并且在访问内核服务的时候，每个内核访问自己的部分，不会造成因为访问一个内核的冲突及等待问题，这样，大大提高了程序的读取效率；同时，用户可以根据内存的大小和实际需要配置OS内核的个数及处理器核与OS内核的关系。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可配置的多主模式多OS内核实时操作系统架构与启动方法，包括可以配置的基于多主模式可配置多OS内核的实时操作系统架构，在该架构中，每个内核都能够作为主核实时调度任务和管理资源；用户根据系统资源和性能需要，自由配置操作系统内核个数以及各个处理器核使用的OS内核，指定OS内核存放的地址。该架构解决了单一OS内核的访问瓶颈问题和多OS内核动态调度与全局资源管理局限问题。进一步，采用了一种面向多OS内核的操作系统内核与处理器核相关的配置信息表，该信息表包含了处理器核使用的OS内核编号及存储信息，便于各个内核与全局代码的相互访问及系统启动时内核的拷贝，通过该配置表的设计，建立了多OS内核与全局代码相互访问跳转地址计算和系统启动时OS内核拷贝地址联系。进一步，采用了一种基于配置信息表的本地OS内核与全局代码相互访问C程序实现方法，包括两个方面：本地内核跳转到全局代码和全局代码调用本地内核系统服务；通过操作系统移植部分添加代码从而实现本地内核跳转到相应的全局代码中；通过偏移地址计算方法和地址传递C程序实现全局代码对本地内核的访问。通过该方法可以很方便地实现本地OS内核系统服务的调用。该方法解决了全局代码与本地OS内核相互访问的地址计算问题和实时多核处理器运行时动态地址重定位问题。进一步，根据多主多OS内核架构，用户可以根据需要对操作系统内核个数和存放地址进行配置，在系统启动时只需要根据配置信息表就可以实现多内核的启动。通过这种方法，可以在不重新修改操作系统内核的情况下实现操作系统内核个数的设置，快速实现操作系统内核的扩展。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种可配置的多主模式多OS内核实时操作系统架构与启动方法，该系统架构中可以存在多个OS内核，每个内核都可以作为主核管理共享资源，如任务、驱动、中断服务例程等；在访问内核服务的时候，每个内核访问自己的部分，不会造成因为访问一个内核的冲突及等待问题，这样，大大提高了程序的读取效率；同时，用户可以根据内存的大小和实际需要自行配置OS内核的个数及处理器核与OS内核的关系。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为多主模式多OS内核架构组成示意图；图2为多主模式多OS内核访问示意图；图3为代码及数据模块编译后存储空间分配示意图；图4为内核与全局代码之间的跳转示意图；图5为多OS内核实时操作系统启动流程。具体实施方式为了解决多核实时系统中单一操作系统内核并行访问的互斥和延迟问题，本专利技术提出了一种可配置的多主多OS内核的操作系统架构。在多主多OS内核架构中，提供多个OS内核共同管理共享资源，用户可以根据需要配置OS内核个数及与处理器核的对应关系，每个OS内核是原始OS内核的副本。由于不同OS内核存放的位置发生了改变，各OS内核服务程序的物理基地址也相应的发生了改变，造成根据单一内核编译的系统代码不能正常进行本地内核服务程序与全局代码之间的相互跳转。针对这一问题提出了一种基于系统配置表的内核与全局代码相互访问的方法以及内核启动方法。主要包括四个方面:（1）基于多主模式可配置多OS内核实时操作系统架构该架构中，每个内核都可以作为主核实时调度任务和管理资源。同时该架构提供一种配置接口，用户可以根据系统资源和性能需要，自由配置操作系统内核个数以及各个处理器核使用的OS内核，指定OS内核存放的地址。该架构解决了单一OS内核的访问瓶颈问题和多OS内核动态调度与全局资源管理局限问题。（2）多核实时操作系统配置信息表针对不同OS内核存放地址不同造成的全局代码与OS内核之间访问地址不统一问题，提供了一种操作系统内核与处理器核相关的配置信息表。该信息表包含了处理器核使用的OS内核编号及存储信息，便于各个内核与全局代码的相互访问及系统启动时内核的拷贝。通过该配置表的设计，解决了多OS内系统核服务访问和系统启动时OS内核地址计算依据问题，通过配置信息表为操作系统设计与系统启动建立了联系。（3）基于配置信息表的本地OS内核与全局代码相互访问C程序实现方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可配置的多主模式多OS内核实时操作系统架构与启动方法，其特征在于：包括可以配置的基于多主模式可配置多OS内核的实时操作系统架构，在该架构中，每个内核通过配置都可以作为主核实时调度任务和管理资源；用户根据系统资源和性能需要，自由配置操作系统内核个数以及各个处理器核使用的OS内核，指定OS内核存放的地址。

【技术特征摘要】
1.一种可配置的多主模式多OS内核实时操作系统架构与启动方法，其特征在于：包括可以
配置的基于多主模式可配置多OS内核的实时操作系统架构，在该架构中，每个内核通过
配置都可以作为主核实时调度任务和管理资源；用户根据系统资源和性能需要，自由配
置操作系统内核个数以及各个处理器核使用的OS内核，指定OS内核存放的地址。
2.根据权利要求1所述的可配置的多主模式多OS内核实时操作系统架构与启动方法，其特
征在于：采用了一种面向多OS内核的操作系统内核与处理器核相关的配置信息表，该信
息表包含了处理器核使用的OS内核编号及存储信息，便于各个内核与全局代码的相互访
问及系统启动时内核的拷贝，通过该配置表的设计，建立了多OS内核与全局代码相互访
问跳转地...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋建春，曾素华，何兵，邓露，王开龙，陈慧玲，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85