作为最主要的开放源码软件之一,Linux因具有内核源码公开、性能稳定、兼容UNIX、支持多种处理器、网络功能强、安全性高、内核可以剪裁等一系列优点,正迅速进入实时控制领域。Linux最初是作为通用操作系统而设计开发的,其设计的基本原则是尽量缩短系统的平均响应时间并提高系统的吞吐量。尽管Linux也提供了一些实时处理的支持,包括支持大部分POSIX标准中的实时功能、多任务、多线程、可抢占内核、O(1)进程调度算法等。但是,Linux的实时性能还是比较差,不能保证实时任务的响应时间。本文以Linux内核源代码为基础,分析了中断处理机制、进程调度策略、虚拟内存、文件系统等Linux的内核机制;详细分析和测量了内核的调度延迟、中断延迟、上下文切换时间、虚拟内存引起的延迟时间、文件系统导致的系统延迟等,在此基础上,以降低调度延迟时间作为突破点,重点研究了采取互斥代替自旋锁和中断线程化等方法,提高了Linux的实时性能。论文首先分析了标准Linux的同步机制,以及Linux自旋锁的不足之处,提出了互斥代替自旋锁的改进方案。其次,分析了标准Linux的中断机制及其在满足实时性方面的不足之处,并针对其不足提出了中断线程化的改进方法。这两种改进方法降低了系统的调度延迟时间,增强了内核对实时进程的响应能力,同时保证了系统的整体性能不受大的影响。最后,给出了Linux下上述两种改进方法的实现方案与测试结果。实验结果表明,改进后的系统较好地解决了标准Linux在实时性方面存在的不足,能够在实时领域有较好的应用。