基于微内核的地址空间架构的研究

发布时间：2020-05-14 10:40

【摘要】： 微内核技术与传统的宏内核相比,微内核将操作系统服务及驱动移出内核的模块化设计大大提高了操作系统的可靠性,安全性,可扩展性和移植性,体现出操作系统发展的一种趋势,因此,微内核技术也逐渐成了研究的热点,在未来操作系统的发展中将发挥着巨大的作用。目前,微内核还没有形成一个标准,基本上还处在策略研究层面上。影响其发展的最大因素就是性能低下,而最大影响性能的地方在于频繁的地址空间切换和在此基础之上的进程间通信的速度过慢。本文在分析研究了现有微内核优缺点的情况下,主要在优化微内核的地址空间架构的基础上,来改进进程间通信和地址空间切换的效率,并研究设计了自己的微内核——MyOS。本文的主要研究内容包括: (1)研究了现有的微内核结构,真正从微内核的角度去思考问题,研究并设计了一种新的微内核结构,并在此基础之上对部分性能做了测试。 (2)研究了现有微内核进程间通信的性能,采用临时映射拷贝的方法对进程间通信的主要手段——消息传递做出了改进。 (3)研究并实现了微内核的内存管理服务:微内核内部的地址空间管理和微内核外的内存管理服务。并针对微内核的结构设计,通过引入小地址空间概念,对地址空间的设计做出了改进。在系统测试中,MyOS表现出了良好的性能,但距离操作系统的实际应用尚有距离。在以后的工作中我们将不断改进系统设计及其功能,完善系统的安全性和稳定性。
【图文】：

结构设计图,结构设计,用户进程,地址空间

用用户进程程程用户进程程程用户进程程程用户进程程程程箱娜硬图2一 3Myos的结构设计在MyoS微内核中只实现了以下几种基本的机制:(l)地址空间管理。不同的进程运行在相互独立的地址空间，地址空间的相互隔离能够有效的隔离错误和保护数据，地址空间隔离的基本机制由硬件的MMU[33](内存管理单元)模块来实现，内核作为硬件的直接支配者，直接管理着MMIJ模块。内核只实现最基本的管理，他只为上层服务提供最基本的地址空间映射原语，仅仅是完成物理地址到虚拟地址的映射，而具体的映射策略则由上层服务来完成。(2)中断管理。中断的响应必须在高特权级下，因此，内核必须提供对中断的管理，但是，内核内部并不提供对中断的具体处理，内核只提供对中断的封装，将中断封装成一条消息

结构图,主存储器

个块K肖l才尹|l|||图4一 8Cache/主存储器结构图中有一个相对比较大而比较慢的主存储器和一个较小较快的cache存储器，。ache包含一部分主存储器的副本。当处理器试图度曲存取器中的一个字时，进行一次检查以确定这个字是否在cachc中。如果在，该字被传递给处理器;如果不在，则由固定数目的字组成的一块主存储器被读入cache，然后该字被传递给处理器。由于访问局部性现象的存在，，当一块数据被取入cache满足依次存储器访问时，很有可能下一次是访问该块中的其他字。图4一8描述了cache/主存储器系统的结构。主存储器由2”个可寻址的字组成，每个字有一个唯一的n位地址。基于映射的目的
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP332

【参考文献】