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嵌入式实时操作系统ARTs-OS中的网卡冗余技术

作　者: 李玲
导　师: 刘云生
学　校: 华中科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 网络冗余核外 I/O 热切换
分类号: TP316.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着计算机网络的数据传输量与速度的不断提高,网络可靠性也越来越受到用户的重视,尤其在军方、政府部门、金融机构等特殊的嵌入式应用场合,网络可靠性是决定网络性能的关键因素。为了提高系统的抗毁性和可靠性,网络冗余技术也随之而来。ARTs-OS是在S3C2410芯片之上设计实现的嵌入式实时操作系统,具备了内存管理、任务管理、进程间通信、中断以及时钟管理等基本功能。通过对ARTs-OS的网络体系结构的分析提出在数据链路层实现网络冗余,即通过网络驱动程序实现网卡热切换而达到冗余的目的。为了实现网络冗余的功能将网络驱动程序分为网卡数据传输模块、切换模块以及故障检测模块。ARTs-OS网络系统以核外进程的方式加载到内核,基于这种网络架构详细讨论了ARTs-OS驱动设备的基于核外硬中断的核外I/O技术。针对网络收发的速度和主机CPU的处理速度的差异导致的数据包拥堵现象,分析了网络驱动程序中的缓存组织。根据网络冗余热切换实现的原理,同时也为了能够更好的说明整个热切换过程,深入地分析了TCP/IP协议栈的绑定与ARP协议,并在此基础上实现了网卡故障检测模块。通过对ARTs-OS中网络驱动的切换时间、健壮性、切换过程中丢包情况等性能进行测试,在嵌入式系统中采取冗余配置,不但信息传输速度快,抗干扰能力强,而且提高了系统的稳定性和可靠性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 网络冗余的研究意义  8-9
  1.2 网络冗余技术的发展现状  9-10
  1.3 本文主要研究内容  10-12
2 ARTs-OS 系统的特点及其网络冗余策略  12-22
  2.1 ARTS-OS 的微内核结构  12-15
  2.2 ARTS-OS 网络体系结构  15-17
  2.3 ARTS-OS 网络冗余策略  17-20
  2.4 ARTS-OS 中网卡冗余的关键技术问题  20-21
  2.5 本章小结  21-22
3 ARTs-OS 的网络驱动  22-39
  3.1 ARTS-OS 网络总体结构  22-24
  3.2 ARTS-OS 网络的服务处理策略  24-25
  3.3 ARTS-OS 网络驱动实现  25-32
  3.4 ARTS-OS 网络驱动的分析  32-38
  3.5 本章小结  38-39
4 ARTs-OS 中网卡冗余的实现  39-49
  4.1 ARTS-OS 中双网卡驱动与TCP/IP 协议栈的绑定  39-42
  4.2 ARTS-OS 中网卡故障检测的实现  42-44
  4.3 网络冗余的工作状态分析  44-46
  4.4 网络冗余的可靠性分析  46-47
  4.5 本章小结  47-49
5 ARTs-OS 中网卡冗余驱动的测试  49-53
  5.1 测试环境  49
  5.2 性能测试  49-52
  5.3 本章小结  52-53
6 总结与展望  53-55
  6.1 工作总结  53
  6.2 工作展望  53-55
致谢  55-56
参考文献  56-58

嵌入式实时操作系统ARTs-OS中的网卡冗余技术

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