基于L4的FIFO通讯机制的研究和实现

发布时间：2020-10-13 13:00

　　 目前,嵌入式电子设备已经广泛应用于人们生活的各个领域,除了要求实现必须的功能外,某些特殊的领域还对嵌入式系统提出了更高的要求：在保证嵌入式整体性能的前提下,嵌入式系统还要具有一定的实时性、可靠性和安全性,而且嵌入式系统的应用软件还具有了通用化的趋势,这也对嵌入式的实现提出了新的要求。以一体化内核为基础的传统嵌入式系统已经很难满足嵌入式系统的发展需求。 本文研究的L4微内核由于从根本上解决了IPC的通讯问题,使得整个微内核性能有了质的提高,达到了实时要求,而且其本身的架构特点很好的保证了系统的可靠性。德累斯顿大学的DROPS项目是典型的实时系统和虚拟化技术结合的产物,它以具有实时特性的L4/Fiasco微内核为核心子项目,使用L4Env提供的服务来实现微内核之上的实例运行,实现了操作系统的虚拟化,同时它还允许实时进程实例和非实时进程实例同时运行,典型的非实时实例是L4Linux,它是由标准Linux内核经过简单修改而运行在L4/Fiasco之上的虚拟机。这样只要操作系统可以运行到微内核上,应用就不必因硬件平台改变而做出修改,这种虚拟化实现很好的满足了嵌入式系统应用通用化的趋势。因此研究DROPS项目中实例的通信能使该系统本身功能得到进一步完善,以更好的应用到嵌入式领域,同时也能使我们更好了解实时系统和虚拟化技术在在嵌入式系统应用。 目前,DROPS还没有可行的接口调用以实现实例之间的通信。为了实现DROPS中实例之间的通信,作者给出了一个基于FIFO的DROPS通信模型,模型中实例之间通过FIFO传递数据,实现实例之间的通讯。作者说明了几种可以实现FIFO的常见机制,并在实验中采用锁无关机制对模型中的FIFO做了简单实现,并用实例对实现的FIFO作了测试,测试证明：FIFO服务可以实现DROPS中实例之间的数据交换,达到了通信的目的。锁无关机制很好的解决了死锁和优先级倒置的问题。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TP368.11
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第1章 绪论
    1.1 研究现状
    1.2 研究意义
    1.3 研究内容
    1.4 文章结构
第2章 实时系统和虚拟化技术
    2.1 实时系统
        2.1.1 实时系统架构
        2.1.2 实时系统调度
        2.1.3 实时系统特点
    2.2 虚拟化技术
        2.2.1 虚拟机监控器架构
        2.2.2 虚拟化技术实现
        2.2.3 虚拟化技术特点
    2.3 虚拟化技术在嵌入式实时系统领域的应用
    2.4 本章小结
第3章 L4微内核和DROPS
    3.1 微内核
        3.1.1 微内核架构
        3.1.2 微内核特点
        3.1.3 IPC
        3.1.4 L4
        3.1.5 L4/Fiasco
    3.2 DROPS
    3.3 本章小结
第4章 L4FIFO的设计和实现
    4.1 L4FIFO通信模型
    4.2 L4FIFO策略
    4.3 代码实现
    4.4 调用过程
    4.5 本章小结
第5章 性能测试
    5.1 测试方案
    5.2 测试代码
    5.3 测试过程
    5.4 测试结果
    5.5 本章小结
第6章 总结和展望
参考文献
作者研究生期间科研成果
致谢

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本文编号：2839198