1、簡介
　　隨著微處理器技術的發展，嵌入式系統已經成為計算機應用領域的一個重要的組成部分。Linux雖然為分時操作系統，但由于其功能強大、源代碼開放以及可移植性強等優勢，已成為日益流行的嵌入式實時操作系統的解決方案，然而，在實時方面它還不能很好地滿足實時系統方面的需要，其本身僅僅提供了一些實時處理的支持。為使Linux滿足實時應用的要求，常用的方法是通過對Linux的內核進行裁減和修改，使其能夠滿足實時性的要求。目前，我們根據實際需要對于Linux采用以下方法進行改進。
　　2、實現低延遲
　　使用兩種方法來實現低延遲：一種就是鎖分解，即把大循環中保持的鎖分解為每一輪循環中都獲得鎖和釋放鎖，典型的代碼結構示例如下：
　　
　　另一種是增加搶占點，即自愿被搶占。增加搶占點之后：
　　
　　語句cond_resched（）將判斷是否有進程需要搶占當前進程，如果是將立即發生調度，這就是增加的搶占點，它支持四種搶占模式：
　?。?）．No Forced Preemption （Server），這種模式等同于沒有使能搶占選項的標準內核，主要適用于科學計算等服務器環境。
　　（2）．Voluntary Kernel Preemption （Desktop），這種模式使能了自愿搶占，但仍然失效搶占內核選項，它通過增加搶占點縮減了搶占延遲，因此適用于一些需要較好的響應性的環境，如桌面環境，當然這種好的響應性是以犧牲一些吞吐率為代價的。
　?。?）．Preemptible Kernel （Low-Latency Desktop），這種模式既包含了自愿搶占，又使能了可搶占內核選項，因此有很好的響應延遲，實際上在一定程度上已經達到了軟實時性。它主要適用于桌面和一些嵌入式系統，但是吞吐率比模式2更低。
　?。?）．Complete Preemption （Real-Time），這種模式使能了所有實時功能，因此完全能夠滿足軟實時需求，它適用于延遲要求為100微秒或稍低的實時系統。
　　實現實時是以犧牲系統的吞吐率為代價的，因此實時性越好，系統吞吐率就越低。
　　3、中斷線程化
　　中斷線程化是實現Linux實時性的一個重要步驟，在Linux標準內核中，中斷是最高優先級的執行單元，不管內核當時處理什么，只要有中斷事件，系統將立即響應該事件并執行相應的中斷處理代碼，除非當時中斷關閉。因此，如果系統有嚴重的網絡或I/O負載，中斷將非常頻繁，后發生的實時任務將很難有機會運行，也就是說，毫無實時性可言。中斷線程化之后，中斷將作為內核線程運行而且賦予不同的實時優先級，實時任務可以有比中斷線程更高的優先級，這樣，實時任務就可以作為最高優先級的執行單元來運行，即使在嚴重負載下仍有實時性保證。
　　中斷線程化的另一個重要原因是spinlock被mutex取代。中斷處理代碼中大量地使用了spinlock，當spinlock被mutex取代之后，中斷處理代碼就有可能因為得不到鎖而需要被掛到等待隊列上，但是只有可調度的進程才可以這么做，如果中斷處理代碼仍然使用原來的spinlock，則spinlock取代mutex的努力將大打折扣，因此為了滿足這一要求，中斷必須被線程化，包括IRQ和softirq。
　　中斷線程化的實現方法是：對于IRQ，在內核初始化階段init（該函數在內核源碼樹的文件init/main.c中定義）調用init_hardirqs（該函數在內核源碼樹的文件kernel/irq/manage.c中定義）來為每一個IRQ創建一個內核線程，IRQ號為0的中斷賦予實時優先級49，IRQ號為1的賦予實時優先級48，依次類推直到25，因此任何IRQ線程的最低實時優先級為25。原來的do_IRQ被分解成兩部分，架構相關的放在類似于arch/*/kernel/irq.c的文件中，名稱仍然為do_IRQ，而架構獨立的部分被放在IRQ子系統的位置kernel/irq/handle.c中，名稱為_do_IRQ。當發生中斷時，CPU將執行do_IRQ來處理相應的中斷，do_IRQ將做了必要的架構相關的處理后調用_do_IRQ。函數_do_IRQ將判斷該中斷是否已經被線程化（如果中斷描述符的狀態字段不包含SA_NODELAY標志說明中斷被線程化了），如果是將喚醒相應的處理線程，否則將直接調用handle_IRQ_event（在IRQ子系統位置的kernel/irq/handle.c文件中）來處理。對于已經線程化的情況，中斷處理線程被喚醒并開始運行后，將調用do_hardirq（在源碼樹的IRQ子系統位置的文件kernel/irq/manage.c中定義）來處理相應的中斷，該函數將判斷是否有中斷需要被處理（中斷描述符的狀態標志IRQ_INPROGRESS），如果有就調用handle_IRQ_event來處理。handle_IRQ_event將直接調用相應的中斷處理句柄來完成中斷處理。