УДК 656.25 УДК 004.451

АДАПТАЦИЯ ЯДРА ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ LINUX ДЛЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ МПЦ-МПК

Опубликовано в Автоматика на транспорте · Том 12, Номер 3, 2026 · Страницы 193–201 · Рубрика: Живучесть, надежность, безопасность
DOI: https://doi.org/10.20295/2412-9186-2026-12-03-193-201
Получено: 18.09.2026 Одобрено: 20.09.2026 Опубликовано: 20.09.2026
В статье рассматриваются особенности применения операционной системы Linux в микропроцессорной централизации на базе микроЭВМ и программируемых контроллеров МПЦ-МПК, построенной на основе промышленных контроллеров с процессорами архитектуры x86. Основное внимание уделено обеспечению требуемых временных характеристик программной платформы, необходимых для функционирования дублированной структуры контроллеров логики централизации по принципу «два из двух». Показано, что применение стандартной конфигурации Linux не является оптимальным для специализированной промышленной системы, предъявляющей жесткие требования к времени реакции. Рассмотрены подходы к масштабированию ядра Linux, включению механизма вытеснения ядра CONFIG_PREEMPT, использованию высокоточных таймеров (high-resolution timers) и режимов планирования реального времени SCHED_FIFO для критичных прикладных процессов. Для оценки временных характеристик программной платформы предлагается использовать как стандартный тест cyclictest, так и специализированное тестовое программное обеспечение, выполняющее обмен данными между контроллерами и логику централизации по Ethernet. Приводится подход к экспериментальной оценке времени реакции операционной системы и времени взаимодействия прикладных процессов.
Linux, CONFIG_PREEMPT, SCHED_FIFO, высокоточный таймер, система реального времени, время реакции системы, системы железнодорожной автоматики и телемеханики, безопасные системы управления
Текст Список литературы
Текст (PDF)
Читать Скачать

1. Сапожников В. В., Никитин А. Б. Микропроцессорная система электрической централизации МПЦ-МПК // Наука и транспорт. 2009. № S. С. 18–21. EDN VBNHVV

2. Дауд А., Квашнин В. М. Linux в системах реального времени: подходы, возможности и анализ производительности // Вестник науки. 2024. Т. 4, № 12 (81). С. 1580–1591. EDN DKXHYC

3. Якушев А. Я., Плакс А. В., Опарина Е. В. Повышение безопасности микропроцессорной подсистемы управления аппаратами электроподвижного соста- ва // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2015. № 4 (45). С. 85–92. EDN VJKBYT

4. Волосатова Т. М., Киселев И. А., Князева С. В. Много- поточная обработка в POSIX-стандарте // Восточно- Европейский научный журнал. 2021. № 12–3 (76). С. 37–39. DOI:https://doi.org/10.31618/ESSA.2782-1994.2021.3.76.214. EDN CDWIMS

5. Linux Kernel Documentation. High-ResolutionTimersand Dynamic Ticks Design Notes. URL: https://docs.kernel. org/timers/highres.html (дата обращения: 25.05.2026).

6. Linux Kernel Documentation. Hrtimers — Subsystem for High-Resolution Kernel Timers. URL: https://docs. kernel.org/timers/hrtimers.html (дата обращения: 25.05.2026).

7. Девянин П. Н., Тележников В. Ю., Хорошилов А. В. Формирование методологии разработки безопасного системного программного обеспечения на примере операционных систем // Труды Института системного программирования РАН. 2021. Т. 33, № 5. С. 25–40. DOI:https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2021-33(5)-2. EDN WBXBTQ

8. Linux Kernel Documentation. RealTime Preemption (PREEMPT_RT). URL: https://docs.kernel.org/core-api/ realtime/ (дата обращения: 25.05.2026).

9. Linux Kernel Documentation. How Realtime Kernels Differ. URL: https://www.kernel.org/doc/html/latest/ corapi/realtime/differences.html (дата обращения: 25.05.2026).

10. Overview of CPU Scheduling. Linux Man-Pages. URL: https://man7.org/linux/man-pages/man7/sched.7.html (дата обращения: 25.05.2026).

11. Linux Kernel Documentation. Clock Sources, Clock Events, Sched_Clock() and Delay Timers. URL: https://docs.ker- nel.org/timers/timekeeping.html (дата обращения: 25.05.2026).

12. Cyclictest. High-Resolution Test Program. URL: https:// github.com/jlelli/rt-tests/blob/master/src/cyclictest/ cyclictest.8 (дата обращения: 25.05.2026).

13. Real-Time Field Bus Systems with Linux. URL: https://pub. tik.ee.ethz.ch/students/2015-HS/SA-2015-21.pdf (дата обращения: 25.05.2026).

14. Overview of CPU Scheduling. Linux Man-Pages. URL: https://man7.org/linux/man-pages/man7/sched.7.html (дата обращения: 25.05.2026).

15. An EEVDF CPU Scheduler for Linux. URL: https://lwn.net/ Articles/925371/ (дата обращения: 25.05.2026).

Войти или Создать
* Забыли пароль?