汽车电子操作系统存储保护机制的设计与实现

发布时间：2018-05-08 12:20

  本文选题：存储管理单元 + AUTOSAR　； 参考：《电子科技大学》2013年硕士论文

【摘要】：为了满足现今汽车电子产业的发展要求，汽车开放架构（AUTOSAR）组织负责为未来的汽车系统制定新的标准。AUTOSAR OS就是完全符合AUTOSAR规范设计和实现的一个嵌入式操作系统，并且能向后兼容于OSEK规范的已有的汽车电子嵌入式操作系统。AUTOSAR规范相对于OSEK规范作了很多扩充，其中在原有基础上增加的存储保护机制更是其一大特点。通过提供这一保护机制，可以使原有系统变得更加稳定、可靠，从而可以使系统支持更加复杂的应用需求，并且使汽车电子系统适应新的发展方向。为了实现存储保护功能，在设计之初对AUTOSAR OS整个存储保护功能的需求做出了详尽的分析，并在实验室原有的eAutoOSEK操作系统之上设计并实现了存储保护机制。本课题对于存储保护机制的设计与实现主要包括以下两个方面： 基于AUTOSAR OS对于存储保护的要求，并结合OS应用提出了存储保护的应用模型。在AUTOSAR OS中，OS应用是所有资源的管理单元，并且是程序在存储空间上隔离保护的区域。通过设计实现OS应用机制，来实现操作系统对于域的支持。存储保护的目标就是要基于OS应用的特权模式和保护属性，实现可信域与不可信域在存储空间上的隔离，以及不可信域内部OS应用之间的隔离，从而保证不可信OS应用中程序的访存故障不会破坏其它OS应用程序的正常运行。 为了能够支持系统中域之间存储访问的隔离保护，在原有OSEK OS基础之上设计并实现了存储保护底层的相关功能模块。首先通过构建MMU管理子系统来实现对系统中存储空间的隔离划分，并在系统运行过程中对TLB缺页以及访问权限异常进行处理，从而实现存储保护的基本功能。为了满足运行过程中域之间的切换，这里对OS应用中执行体运行时的切换和派发进行了设计，从而可以根据目标域来重新设置运行时的环境。设计系统调用和可信服务机制来使用户模式下的用户程序可以获得可信域提供的服务。 本设计的创新点在于基于OS应用来实现基于域的存储保护，从而增强了系统的安全性和可靠性。
[Abstract]:In order to meet the development requirements of the automotive electronics industry today, Auto Open Architecture (AUTOSAR) is responsible for developing a new standard for future automotive systems. AUTOSAR OS is an embedded operating system designed and implemented in full compliance with the AUTOSAR specification. And the existing automotive electronic embedded operating system, AUTOSAR, which is compatible with the OSEK specification backward, has made a lot of expansion compared with the OSEK specification, among which the storage protection mechanism added on the original basis is one of its major features. By providing this protection mechanism, the original system can become more stable and reliable, so that the system can support more complex application requirements and make the automotive electronic system adapt to the new development direction. In order to realize the storage protection function, the requirement of the whole storage protection function of AUTOSAR OS was analyzed in detail at the beginning of the design, and the storage protection mechanism was designed and implemented on the basis of the original eAutoOSEK operating system in the laboratory. The design and implementation of the storage protection mechanism include the following two aspects: Based on the requirements of AUTOSAR OS for storage protection, an application model of storage protection is proposed in combination with OS application. In AUTOSAR OS, the application is the management unit of all resources, and it is the area where the program isolated and protected on the storage space. The OS application mechanism is designed to support the domain of the operating system. The goal of storage protection is to realize the separation between trusted domain and untrusted domain in storage space and between OS application within untrusted domain based on the privilege mode and protection attribute of OS application. Therefore, the failure of accessing programs in untrusted OS applications will not destroy the normal operation of other OS applications. In order to support the isolated protection of storage access between domains in the system, the related functional modules of storage protection are designed and implemented on the basis of the original OSEK OS. Firstly, the storage space in the system is isolated by constructing the MMU management subsystem, and the TLB page missing and access rights exception are handled in the running process of the system, so as to realize the basic function of storage protection. In order to meet the needs of switching between domains during the running process, the execution runtime switching and dispatching in OS applications are designed in this paper, so that the runtime environment can be reset according to the target domain. The mechanism of system call and trusted service is designed to enable user program in user mode to obtain the services provided by trusted domain. The innovation of this design is that OS should be used to implement domain-based storage protection, thus enhancing the security and reliability of the system.
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U463.6;TP333

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本文编号：1861382