面向高可用计算机的驱动隔离系统设计与实现

为了减少驱动程序中存在的缺陷对系统运行造成的严重影响,研究并实现了一种在操作系统内核的基本部分与设备驱动程序之间增加“驱动隔离层”的内核驱动隔离机制,同时提供驱动程序发生故障后的检测及恢复机制.这种将驱动程序隔离运行的机制明显区别于传统的操作系统,能够对系统内核区域进行严格的访问控制保护,避免了由于驱动程序存在缺陷所导致的系统失效.实验结果表明,该内核驱动隔离系统有效地提高了系统的可用性,同时对用户和应用程序透明,具有良好的兼容性.     

内存压缩技术提高计算机系统性能的方法和实现

随着CPU的运行速度和内存性能之间的差异不断增大,由交换引起的I/O请求所带来的大延迟必然会对系统性能造成相当大的损害。为了提高系统性能,又尽可能的不增加现有系统的成本,本文采用了内存压缩这一技术。内存压缩技术是以块设备驱动程序的形式来实现的。采用块设备驱动程序的原因是无需修改操作系统的源代码,而且模块可以在无需重新启动系统的情况下动态的装载和卸载。通过对内存压缩系统的性能与功能测试,结果表明对不同的程序,运行时间有不同程度的提高。     

一种LINUX系统下隔离设备驱动故障的方法

设备驱动程序相对操作系统内核更容易产生错误,也是引发内核故障的主要原因.本文通过分析Linux操作系统的结构特点提出了一种实现对设备驱动程序中的错误进行隔离,使其不影响操作系统内核正常工作的方法.并讨论了其中内存保护,信息交互控制等功能的实现方式.     

一个Linux多路径磁盘过滤驱动程序

研究Linux系统中多路径磁盘过滤驱动程序的设计和实现。驱动程序将物理磁盘的多路径封装为一个虚拟没备。虚拟设备的I／O请求转发到磁盘设备上执行，由路径选择算法将主机的负载均衡地分配到各路径上。当路径发生故障时由驱动程序将失败的I／O请求切换到其它路径，屏蔽了路径故障。驱动程序利用多路径改善了主机的I／O性能，提高了系统的可用性。     

基于VxWorks的PXI板卡驱动程序开发

对嵌入式实时系统VxWorks中的设备驱动程序开发进行了简要的介绍,讨论了VxWorks操作系统下的I/O系统和设备驱动程序、应用程序之间的关系,说明了VxWorks下与一般操作系统下驱动程序设计的不同;另外根据作者开发PCI9054数据通信卡驱动程序的实践,讨论了VxWorks下PXI设备驱动程序的框架;根据设备驱动程序的功能,将其分为初始化、中断挂接、中断处理、DMA块读写等几大模块,并详细说明了这些模块的具体实现.     

创新的智能输入／输出技术I2O

一、引言 基于设备驱动程序在操作系统(OS)和主机平台之间的可移植性要求,以及日益增强的对智能分布式I/O处理的要求,导致了智能输入/输出技术规范(I_2O,Intelligent I/O)的产生。I_2O由Intel公司提出,其基本目标在于提供一种I/O设备驱动程序结构,它既独立于受控的特定设备,也独立于主机OS,这可以通过把负责管理设备的驱动程序从它所服务的OS的特定实现细节中逻辑上分离出来实现。这样,管理设备的驱动程序部分变得可在各OS之间移植。I_2O也隐藏了不同机制之间的通信机理,     

基于内存网格的磁盘缓存设计与实现

内存对计算机系统的性能具有重要影响,内存网格能够共享跨域的开放网络环境中的内存资源,以磁盘缓存的形式提高系统性能.为实现缓存对应用的透明性,提出了动态修改操作系统内核的二进制代码.实现文件系统读写流程的截获和重定向;并提出了基于内核线程的异步缓存写入方法.提高写缓存的效率.通过原型系统及实验,说明上述方法既不需要修改鹰用程序、也不需要修改操作系统源代码,并且能充分利用共享的内存资源+提高系统的I/O性能.     

基于WDF过滤驱动的监控系统的设计与实现

WDF是微软推出的下一代驱动程序开发模型,它所提供的KMDF框架为内核模式驱动开发提供了一个面向对象、事件驱动的开发框架,它隔离了设备驱动程序与操作系统内核,降低了驱动程序对内核的影响。滤器驱动程序是一类中间驱动程序。根据其在驱动程序堆栈中所处位置的不同,它可以分为上层过滤器驱动程序和下层过滤器驱动程序两种。过滤器驱动程序可以监视、拦截和修改IRP流,在不影响已有驱动程序功能的前提下增加一些附加功能。本文深入研究了WDF驱动模型和过滤器驱动技术,设计和实现了一个针对我司自主研发的USBCAN设备"BULKDevice"的数据监控系统。并通过一个简单的实例介绍了基本编程技巧。     

uClinux下中断驱动的I/O方式

在开发数据流设备的驱动程序时,采用中断驱动的I/O方式结合缓冲区的使用,可以将数据的接收和系统调用read隔离开来,提高设备在系统中的运行效率。本文在讨论uClinux下中断处理程序和底半部分的开发的基础上,以一种电信E1线路和以太网互联设备上数据流设备为例,讲述中断驱动的I/O方式的驱动程序开发。主要过程是在中断期间填充数据到缓冲块,并用链表将缓冲块串接起来;在系统调用read期间从缓冲块取走数据,再将缓冲块放到自由链表中备用。涉及驱动程序中常用的阻塞式I/O和自旋锁等技术应用。通过使用上述多种技术开发的数据流设备驱动程序,确保系统稳定高效的动作。     

基于Windows200x的WDM体系的IP过滤实现技术

基于内容的IP包过滤技术涉及到操作系统的内核态技术.通过对比用户态及内核态的特征,分析了Windows内核态的网络编程接口,采用了WDM的驱动程序模式体系及NDIS的层次架构.遵循IRP(I/O request packet)规范,实现了具有Miniport和Protocol层的中间驱动程序,并透明钩挂,截取、分析IP包.具体给出了Windows 200X系统中实现IP包过滤的鳊程技术方案.     

存储区域网络中路径容错及负载均衡的研究

为利用存储区域网络的冗余路径，在主机上加入驱动程序对逻辑单元（LUN）的输入，输出请求进行截获。在故障路径上的I／O请求失败后。由驱动程序在正常路径上重新执行。路径失败时I／O请求直接发送给HBA驱动程序，避免了磁盘驱动程序中的无效重试过程，缩短了故障切换时间。I／O请求被分配到多条路径上，提高了主机的吞吐能力，缩短了I／O平均响应时间。     

Mach的I／O系统

ＭａｃｈＩ／Ｏ系统采用了和ＵＮＩＸ完全不同的概念和结构。Ｍａｃｈ设备管理围绕端口和存储对象这两个Ｍａｃｈ基本概念进行,提供了方便的ＰＲＣ用户界面。Ｍａｃｈ３．０的Ｉ／Ｏ系统新进展将Ｉ／Ｏ管理作为用户Ｓｅｒｖｅｒ对待。本文介绍了Ｍａｃｈ设备管理机制、“设备独立”的驱动程序的构造原理及其例子、在用户空间对设备的直接控制方法和引进新概念后设备管理的性能情况。     

基于OPC的第三方设备数据采集系统的设计与实现

在当前工业控制系统中,DCS系统与第三方设备进行通信时,必须开发对应的设备驱动程序;当DCS系统升级时,设备驱动也必须进行相应升级,从而增加了升级和维护成本。为此,提出了基于OPC的第三方设备数据采集系统(COMMOPC系统)。该系统由主框架和I/O驱动组成,I/0驱动为主框架提供统一的通信调用接口,主框架部分通过接口的调用来实现对设备I/0的统一管理、调度和通信信息的集中监视,并提供通用OPC Server接口,使上层应用系统通过OPC Client可实时地访问现场设备,解决了设备驱动程序与DCS系统必须一一对应的问题。     

基于NAND Flash的CPU安全启动设计与实现

NAND Flash存储器以其容量大、成本低和速度快的优势,在嵌入式系统中得到广泛的应用。但是,由于NAND Flash固有的器件特性,必须要有驱动才能对其进行读写,存储于其上的代码不能直接执行,因此其并不适合作为系统启动代码的存储介质。一般采用NOR Flash存储启动代码并直接执行,然后再引导存储于NAND Flash中的操作系统镜像,这增大了系统成本和功耗。设计并实现了一种基于NAND Flash的CPU安全启动方法。该方法首先通过软硬件结合的方式,在片内NAND Flash控制器中增加块映射表结构,并由NAND Flash中第1块空间存储的代码进行好块寻找和块映射表填写,使NAND Flash的一部分存储空间可以直接映射为硬件可访问的内存空间,从而使得NAND Flash可以作为系统启动的存储介质,实现仅需NAND Flash存储的系统。还提出了一种扩展BootROM的方案,结合NAND Flash地址映射结构,将片内BootROM的一部分扩展到NAND Flash的第1块存储空间中,并通过Hash比对验证BootROM,从而有效降低了片内BootROM的设计复杂度,减少了代码量。通过提出的方法,可以有效地实现单NAND Flash系统的安全启动,降低了系统成本,提高了系统的安全特性。     

一种基于iSCSI的附网存储服务器系统的设计与实现

随着应用的高速发展，容量大、响应快、高性能NAS正成为网络存储领域的研究热点。针对这种情况，设计了一种基于iSCSI协议的专用附网存储服务器(iSCSI-based NAS，iNAS)，在iNAS中，通过iSCSI软件实现模块，使得iNAS同时提供file I／O和block I／O服务，实现了NAS和SAN的融合；通过在RAID控制器和用户内存之间的直接数据传输(零拷贝)，极大地提高了iNAS的I／O响应速度．通过一个多级分流的设备驱动程序，将多个RAID整合成单一的存储池，从而实现了存储虚拟化，实验结果显示，iNAS对文件I／O请求和块I／O请求都具有极高的响应速度。     

PCI数据采集卡的WDM驱动程序设计

首先介绍了基于Windows2000/XP的设备驱动程序WDM的基本组成和原理,然后探讨了如何使用DDK实现访问PCI设备配置空间、物理内存和I/O端口及实现中断服务程序,最后选用SOFTICE作为调试工具,讲述了调试PCI设备的基本过程.     

对象存储器中光纤通道驱动程序设计与优化

研究并实现了Linux平台下光纤通道适配器驱动程序的多层次架构.研究光纤通道适配器驱动程序使得其硬件性能得到较大的发挥,通过使用直接访问控制中的聚散映射和中断消减的机制对驱动程序性能进行优化,提高了数据的传输速率,满足基于对象存储系统(OBS)的带宽需求.测试结果表明,通过对驱动程序的优化,通道适配器的传输速率与理论值较为接近.     

PCI总线电机控制卡的WDM设备驱动程序设计

结合基于PCI总线的精密电机运动控制卡，介绍了PCI设备的WDM设备驱动程序的设计过程，PCI设备的获得，I／O端口的读写，内存的读写以及中断的处理，和设备驱动程序的安装。     

μC/OS-Ⅱ的优化移植和设备驱动框架设计

为了减少嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ移植在内存匮乏的微控制器上的内存需求并实现其对整个系统设备的管理,提出了μC/OS-Ⅱ的优化移植和设备驱动框架设计;优化移植方式对任务栈和中断栈进行分离减少了系统的内存需求,为所有的中断服务提供唯一的入口使μC/OS-Ⅱ具有中断管理功能;设备驱动框架为设备管理提供统一的规范和API函数从而方便驱动开发和设备操作,通过中断下半部推后执行的机制提高了系统的实时性;测试表明,优化移植后能节省约50%的内存,设备驱动框架能够对设备有效且可靠管理。     

Windows CE设备驱动程序开发

Windows CE操作系统标准设计的一个重要方面，就是原始设备制造商(OEMs)和独立硬件开发商(IHVs)可以自主开发设备驱动程序来支持他们的硬件，而不需要微软公司去另外开发设备驱动程序。该文介绍了Windows CE体系结构和开发wince设备驱动程序的过程，阐述了设备驱动程序模型、设备驱动结构和中断处理。Windows CE操作系统支持4种设备驱动模型：本机设备驱动，流接口设备驱动，USB设备驱动，NDIS网络驱动。