学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

微内核进程间通信的研究

作　者: 王宽卿
导　师: 陈文智
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 微内核 进程间通信 地址空间 L4
分类号: TP316
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 91次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


微内核是一种只提供最基本的机制与抽象的操作系统内核。其设计思想就是在不影响操作系统的安全性与稳定性的前提之下,尽可能地将内核功能移到用户态以服务线程的方式来实现,而内核本身只实现系统必需的几个部分,比如地址空间、线程管理和进程间通信。这种设计的好处就是,内核的体积大大减小,用户态的服务线程提高了系统的灵活性和安全性。微内核在设计之初并没有关注性能问题,这导致了第一代微内核在性能上广遭诟病。高度模块化的设计使微内核对进程间通信的依赖度极高,因而进程间通信的性能直接影响到微内核的性能。虽然过去十多年间微内核进程间通信的性能有了很大提高,但在某些处理器下依然显得太慢,从而限制了微内核的进一步发展。本文在深入研究已有的提高微内核进程间通信的各种策略的基础之上,针对L4Ka::Pistachio微内核,设计并实现了一种相同地址空间条件之下快速进程间通信的方法。本方法让满足特定条件的进程间通信不经过内核而完全在用户态进行,从而避免了进出内核带来的大量性能开销。测试表明,在较小影响一般进程间通信的前提之下,其能大幅提高相同地址空间条件之下进程间通信的性能。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究现状  11-14
    1.2.1 微内核进程间通信研究现状  11-13
    1.2.2 存在的问题  13-14
  1.3 研究内容  14-15
  1.4 本文组织结构  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第2章 微内核技术研究  17-37
  2.1 微内核概念  17-19
  2.2 微内核发展历程  19-23
    2.2.1 第一代微内核  19-20
    2.2.2 第二代微内核  20-22
    2.2.3 第三代微内核  22-23
  2.3 L4微内核研究  23-36
    2.3.1 线程管理  25-29
    2.3.2 地址空间管理  29-33
    2.3.3 进程间通信管理  33-36
  2.4 本章小结  36-37
第3章 微内核进程间通信的研究  37-47
  3.1 进程间通信一般过程  37-38
  3.2 进程间通信与调度  38-41
    3.2.1 直接进程切换  39-40
    3.2.2 懒惰调度  40-41
  3.3 L4各类型IPC的实现  41-46
    3.3.1 短IPC的实现  41-42
    3.3.2 长IPC的实现  42-43
    3.3.3 字符串型IPC的实现  43-46
  3.4 本章小结  46-47
第4章 基于L4微内核的进程间通信的优化设计  47-60
  4.1 用户态进程间通信的提出  47-49
  4.2 用户态进程间通信设计思路  49-59
    4.2.1 原子性问题的解决  49-51
    4.2.2 内核数据访问  51
    4.2.3 一致性检测及状态同步  51-53
    4.2.4 状态不一致的深层次问题  53-57
    4.2.5 浮点寄存器的同步  57-59
  4.3 本章小结  59-60
第5章 基于L4微内核的进程间通信的优化实现  60-74
  5.1 优化实现的限制  60-61
  5.2 相关的数据结构及改动  61-64
  5.3 对普通IPC操作流程的修改  64-65
  5.4 添加用户态IPC  65-69
    5.4.1 对UIPC应用场景的限制  65-66
    5.4.2 UIPC的应用程序二进制接口  66-67
    5.4.3 UIPC的应用程序编程接口  67-68
    5.4.4 UIPC的操作流程  68-69
  5.5 对内核中断处理函数的修改  69-73
    5.5.1 中断帧修复  69-70
    5.5.2 中断处理函数  70-73
  5.6 本章小结  73-74
第6章 性能测试  74-81
  6.1 时间测量方法  74-75
  6.2 进程间通信测试方法  75-76
  6.3 测试过程  76-79
    6.3.1 测试环境  76
    6.3.2 测试结果  76-79
  6.4 本章小结  79-81
第7章 总结与展望  81-83
参考文献  83-87
攻读硕士学位期间主要的研究成果  87-88
致谢  88

相似论文

  1. 基于微内核的工作流管理系统的研究与设计,TP311.52
  2. 分布式网络设备的软件在线升级系统设计,TP311.52
  3. 嵌入式实时操作系统ARTs-OS的进程通信研究,TP316.2
  4. MPICH在工作站机群环境下通信机制的分析与优化,TP368.5
  5. 亚运气象信息交换平台—数据接收与产品监测软件的设计与实现,TP311.52
  6. WindowsNT系统下多任务间进程通讯的研究和模拟,TP316.86
  7. 基于软件触发的全视频车牌识别系统的研究与应用,TP391.41
  8. 基于微内核结构智能测控系统软件设计方法研究,TP273.5
  9. 嵌入式实时操作系统RT-Thread原理分析与应用,TP316.2
  10. 基于构件的中间件平台微内核研究,TP311.52
  11. 嵌入式实时内核的研制,TP316.2
  12. 基于微内核的设备驱动框架研究,TP316
  13. 网络管理平台与数据报文处理在AX-7005AC中的设计与实现,TP393.07
  14. 基于微内核工作流引擎的设计与实现,TP311.52
  15. 基于微内核虚拟化技术的高可靠性嵌入式软件平台研究,TP368.1
  16. 轻量级虚拟机的研究,TP302.1
  17. 基于Minix的进程间通信系统的设计与实现,TP316
  18. 基于微内核的调度技术研究,TP316
  19. 基于微内核的构件框架设计与实现,TP311.52
  20. 基于构件技术的异构嵌入式组态系统研究,TP273.5

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 操作系统
© 2012 www.xueweilunwen.com