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.     

基于性质制导符号执行的Linux驱动程序缺陷检测研究

驱动程序是操作系统的重要组成部分。驱动程序运行于内核态,其可靠性对于操作系统的安全可靠非常关键。针对Linux驱动程序,研究基于符号执行的驱动程序缺陷自动检测方法。提出了基于性质制导符号执行的Linux驱动程序缺陷检测框架,以及多性质制导的符号执行方法,支持针对多个缺陷性质的快速缺陷检测。在LLVM和KLEE的基础上实现了提出的框架和方法,并在实际的Linux驱动程序上开展了初步实验。实验效果表明了所提方法和检测框架的有效性和高效性。     

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.     

Windows CE.NET下触摸屏驱动程序的开发

首先简要介绍Windows CE.NET操作系统的体系结构,以及中断机制;接着介绍了触摸屏控制器的内部结构以及工作原理,接着阐述了在WinCE操作系统中编写设备驱动程序的过程与方法,同时给出了基于S3C2410A的触摸屏中断方式的驱动程序,最后把触摸屏驱动程序加载到WinCE内核中。     

Linux中基于EP7312的LCD驱动程序设计

介绍在Linux操作系统中基于EP7312的LCD设备驱动程序设计。其中包括LCD设备显示原理，EP7312上与LCD相关的寄存器，Linux操作系统中编写设备驱动程序的方法以及驱动程序如何添加到Linux的内核配置系统中。     

Windows2000内核结构的分析及驱动程序的编制

Windows2000内核模式驱动程序既具有Windows9X的特点,同时又源自NT4.0,但与后两种操作系统下的驱动程序又有不同之处。文章介绍了Windows2000下的内核模式的驱动程序,尤其是WDM驱动程序的分类和编制方法。     

vxWorks串口驱动程序设计

串口驱动程序由于涉及硬件寄存器较少,所以是外围器件驱动程序编写中相对较为容易的一类,但其与内核操作系统的联系上和其它驱动程序都具有相同的层次结构.论文着重阐述了vxWorks操作系统下串口驱动程序与其上层虚拟驱动层的交互,并详细解释了虚拟驱动层和串口驱动程序的功能以及初始化过程.论文最后结合代码示例给出了串口驱动程序的架构.     

uClinux中CL680设备驱动程序设计

设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口,为应用程序屏蔽了硬件的细节。编写设备驱动程序的主要工作就是编写子函数,并与file_operations的对应域建立联系。本文以添加字符型设备音视频解码器CL680的驱动程序为例,说明如何在uClinux操作系统中添加设备驱动的一般方法。     

NDIS技术在个人信息安全方面的应用

本文介绍了Windows 2000操作系统中用于核心模式网络驱动程序的体系结构和NDIS框架的工作流程,重点描述Windows 2000操作系统中内核态网络驱动程序的工作模式和原理,并结合一些具体的实现方案讨论了NDIS驱动技术在个人信息安全方面的应用。     

基于用户态JVM的安全驱动模型的设计与实现

设备驱动等内核扩展模块被认为是造成操作系统不稳定的主要原因,而目前对操作系统稳定性的研究也主要集中在研究如何将其与内核的主体部分分离.本文结合现有的研究成果,提出了利用用户态的Java虚拟机(JVM)将驱动程序与内核分离的架构.在这样的架构中,驱动程序运行在受限的JVM中,所有驱动程序的错误都将被捕获而不致影响到内核的其他部分.利用这样的架构,在Linux系统下实现了新的USB协议栈,并对其进行了性能测试.测试结果表明,与原内核驱动程序相比,新的驱动架构表现出更高的稳定性,而在性能方面,对于时间和数据量要求不高的设备,其性能与原驱动程序相当接近;而对于需要进行大量数据处理的设备,其性能有一定程度的下降.     

浅析恶意代码的机理及其模型

本文从操作系统的结构性缺陷角度,阐述产生恶意代码的源头,指出当前通用PC操作系统把设备驱动、文件系统等功能都纳入系统内核,导致内核代码庞大,增加了系统保护工作的难度。并对计算机病毒的传播机理进行了形式化描述,研究了蠕虫程序的模块结构,建立了数据驱动型软件攻击的理论模型,分析了其构成威胁的本质原因。     

Linux设备驱动重用研究

设备驱动是影响操作系统适用性的重要因素。考虑到完全重新开发设备驱动代价过大,重用已有操作系统中的设备驱动便成为了提高操作系统适用性的首选方法。设备驱动的重用过程本质上是在目标环境中建立设备驱动的运行环境的过程,重用一个设备驱动并不需要实现所有内核服务。代码依赖分析可以分析驱动代码对内核服务的依赖关系,因此可以使用代码依赖分析技术自动构建设备驱动运行环境。通过在嵌入式操作系统ucore OS中重用e1000网卡驱动来证明方法的可行性。     

Toward Compositional Verification of Interruptible OS Kernels and Device Drivers

An operating system (OS) kernel forms the lowest level of any system software stack. The correctness of the OS kernel is the basis for the correctness of the entire system. Recent efforts have demonstrated the feasibility of building formally verified general-purpose kernels, but it is unclear how to extend their work to verify the functional correctness of device drivers, due to the non-local effects of interrupts. In this paper, we present a novel compositional framework for building certified interruptible OS kernels with device drivers. We provide a general device model that can be instantiated with various hardware devices, and a realistic formal model of interrupts, which can be used to reason about interruptible code. We have realized this framework in the Coq proof assistant. To demonstrate the effectiveness of our new approach, we have successfully extended an existing verified non-interruptible kernel with our framework and turned it into an interruptible kernel with verified device drivers. To the best of our knowledge, this is the first verified interruptible operating system with device drivers.     

一种新型的基于构件和微内核的设备驱动模型

论文首先从内核性能和安全性的角度分析驱动程序对微内核与单体内核的影响;然后讨论硬件抽象层对驱动抽象能力的影响以及与移植性及内核大小的关系;分析传统UNIX系列与Windows NT操作系统内核结构以及驱动模型优缺点;最后介绍一个构件化驱动模型的特点。该模型基于构件装配运行平台技术,运行在和欣2.0操作系统平台上。驱动模型底层是一个合适的硬件抽象层,方便移植,用户态程序可以灵活地调用驱动程序。     

Object‐oriented wrappers for the Linux kernel

Linux is an open‐source operating system, which has increased in its popularity and size since its birth. Various studies have been conducted in literature on the evolution of the Linux kernel, which have shown that there are considerable maintenance problems arising out of the coupling issues in the Linux kernel and this may hamper the evolution of the kernel in future. We propose an object‐oriented (OO) wrapper‐based approach to Linux kernel to provide OO abstractions to external modules. As the major growth of the size of the Linux kernel is in device drivers, our approach provides substantial benefits in terms of developing the device drivers in C++, although the kernel is in C. Providing reusability and extensibility features to device drivers improves the maintainability of the kernel. The OO wrappers provide several benefits to module developers in terms of understandability, development ease, support for OO modules, etc. The design and implementation of C++ wrappers for Linux kernel and the performance of a device driver re‐engineered in C++ are presented in this paper. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种基于虚拟机的驱动程序加固技术

近年来设备驱动程序可靠性技术已成为操作系统领域的研究热点。本文首先分析了驱动程序可靠性研究现状,介绍了虚拟机监控器技术;然后结合虚拟机技术,提出了一个新的驱动加固框架VHarden,重点研究了驱动域之间的数据传输和隔离保护机制,并基于开源的Xen虚拟机监控器和Linux操作系统,设计和实现了该原型系统;最后采用基于软件的故障注入工具对该原型系统进行了评测。测试结果表明,VHarden驱动加固结构可有效提高Linux操作系统的可用性。     

嵌入式Linux设备驱动程序开发

阐述在嵌入式Linux环境下设备驱动程序的开发,详细探讨了嵌入式Linux设备驱动程序的通用模块框架和具体开发流程,说明了驱动程序与内核的关系,归纳嵌入式Linux设备驱动程序的共性.解析Linux设备驱动程序模块的概念,进一步分析了驱动模块的初始化和卸载这两个关键函数.通过实例论述如何设计和编写模块化的嵌入式Linux设备驱动程序,以及解释驱动程序的关键代码.最后归纳了开发嵌入式Linux设备驱动程序的核心思想.     

基于USB设备的用户态驱动框架

传统的linux系统为了获得更好的性能,将设备驱动运行在内核空间,不可避免的降低了系统的可靠性和稳定性.基于常用的USB设备提出了一种全新的驱动架构,它将驱动以进程的形式运行在用户空间,并且支持热插拔,驱动管理等特性,实验结果表明这种架构性能良好,能够满足实际应用需求.     

操作系统设备驱动可靠性研究综述

目前,对设备驱动可靠性的研究着重于设备驱动与操作系统内核的有效分离,设备驱动框架按照驱动被隔离所处位置大致可分为内核态、用户态和虚拟机三种。本文按照该分类方法,全面系统地阐述了操作系统领域对设备驱动可靠性提高方面的研究现状,讨论和分析了各种设备驱动框架所用隔离技术和方法的优缺点,并阐明了进一步的研究方向。