微内核技术—操作系统设计的新趋势

一、微内核技术现状 微内核是操作系统的微小内核。Next公司计算机的Mach操作系统向我们展示了微内核的概念。Microsoft公司声称,它的Windows NT的微内核设计,不仅模块性好,而且可移植性更是它的突出优点。Novell/USL、OSF(开放软件基金会)、IBM、Apple及其他公司也都宣布了自己的微内核体系结构。总之,下一代操作系统都将拥有一个微内核。     

基于分布式次微内核结构的软件开发

随着网络技术的飞速发展,社会各个领域对计算机软件的需求不断增长,对软件的灵活性、扩展性等要求也越来越高。文章借鉴操作系统中运用较为成功的微内核体系结构,提出了次微内核的概念,并将其与分布式结构结合起来,希望能对应用软件质量的提高有所帮助。文中对分布式次微内核结构及基于该结构的软件开发过程进行了比较详细的论述。     

嵌入式微内核实时操作系统分析与测试

介绍嵌入式微内核实时操作系统的体系结构；针对Wolf嵌入式操作系统，设计一套微内核嵌入式操作系统测试实现方案。在Wolf操作系统支持下，已产业化的阅读不耗电电子书（eBook）验证了Wolf操作系统的可靠性。     

嵌入式处理器微内核低功耗设计*

针对嵌入式处理器微内核的结构特点,结合32位微处理器"龙腾C1",提出了一种微内核的低功耗设计方法.在体系结构层次上,分别从微操作ROM、微堆栈和微操作编码几个不同角度出发,对嵌入式处理器的微内核进行了功耗优化设计.在几乎不影响速度和面积的前提下,微内核的功耗有19%的降低.     

嵌入式微内核实时操作系统分析与测试

介绍嵌入式微内核实时操作系统的体系结构;针对Wolf嵌入式操作系统,设计一套微内核嵌入式操作系统测试实现方案.在Wolf操作系统支持下,已产业化的阅读不耗电电子书(eBook)验证了Wolf操作系统的可靠性.     

操作系统体系结构与内核技术对操作系统设计的影响

基于对操作系统体系结构的理解，从传统的模块结构和层次结构出发，深入到现代的客户/服务器和对象模式结构，又分别结合单内核、微内核技术分析了当今几种主流操作系统的设计思想及工作原理。并由此对今后操作系统设计的发展方向做了一定的预测和展望。     

微内核架构多线程机制的形式化设计研究

微内核架构因其有效的模块隔离性而成为操作系统方面研究的热点,多线程机制是微内核架构需要解决的关键性能问题。有不少的工作对微内核架构多线程机制进行了研究,但存在频繁的系统地址空间切换和实现复杂度高的问题。采用形式化的方式对微内核架构多线程和安全机制进行描述和设计,提出一个微内核线程分层对象语义模型,用以 设计多线程机制的线程间通信、调度和互斥同步方案。在已实现和验证的微内核操作系统VTOS中对多线程功能和性能进行了测试,结果表明 VTOS有效地实现了多线程机制,并具有很好的系统性能。     

一种嵌入式操作系统设计

该文描述了一个嵌入式ＩＯ系统的微内核操作系统设计，对微内核的结构，流程及任务管理，通讯支持等进行了比较详细的介绍。     

基于微内核的网络系统界面的实现

CONET V2.0是一种在微内核环境下实现的网络系统软件,由于微内核在系统构造方法上与传统的方法不同,所以该环境下的系统模块在实现上也具有其特殊之处.文章介绍了CONET V2.0的体系结构与实现思想,并着重阐述了作为该系统应用程序接口之一——SOCKET的设计与实现.     

操作系统体系结构与内核技术对操作系统设计的影响

基于对操作系统体系结构的理解,从传统的模块结构和层次结构出发,深入到现代的客户/服务器和对象模式结构,又分别结合单内核、微内核技术分析了当今几种主流操作系统的设计思想及工作原理。并由此对今后操作系统设计的发展方向做了一定的预测和展望。     

微内核完整性保障研究与应用

为了避免安全操作系统中访问控制机制被篡改、绕过,提出利用微内核多服务器结构为安全核完整性提供保障.微内核提供的进程隔离和消息传递机制使得各个服务进程独立运行,通过受控的消息机制进行交互,有效保证了各个模块的完整性.微内核结构的简单性和模块化为形式化验证奠定了基础.原型系统Nutos利用Flask安全体系结构为用户提供灵活多策略的强制访问控制,由微内核多服务器结构为Flask中的安全服务器和引用监控器提供完整性保障,确保安全策略的正确实施.     

支持多核架构的微内核操作系统设计

针对多核架构开始在嵌入式领域普及的趋势,设计一个基于多核处理器架构的微内核操作系统,描述系统中内存管理、线程调度、锁和中断、线程间通信以及应用程序等各部分的设计方案。该设计充分利用多核架构和微内核操作系统的特点,不仅应用于与Intel公司合作的L4微内核操作系统研究项目,也为其他微内核操作系统设计提供了参考。     

一种基于微内核虚拟化的设备驱动优化模型

为解决日趋复杂的嵌入式系统的效率和可靠性问题,本文比较并分析了现有的设备驱动模型,针对嵌入式设备对虚拟化的特殊要求,参考L4微内核虚拟化技术,提出了一种新的虚拟设备驱动优化模型,不仅实现了微内核架构中多虚拟机间的驱动共享,并且在提供系统可靠性的同时,弥补了虚拟化技术带来的性能开销,提供了一个在效率、功能和可靠性三方面取得相对均衡的虚拟化环境。     

面向普适计算的自适应软件模型及平台实现

适应性是普适计算软件的主要特征。现有研究工作在模型和体系结构层面上缺乏对软件自适应的内在抽象,因而很难为自适应软件的建模、开发和运行提供全面支撑。针对现有研究工作存在的不足,首先以适应性为核心,提出了自主单元的概念及其构件化参考实现模型,用统一的、具有适应能力的自主单元来对普适计算实体进行抽象和描述;进而提出基于自主单元的自适应软件体系结构,从概念、开发和运行3个层面对其进行了系统化阐述,并且实现了支撑该体系结构、基于微内核架构的普适计算软件平台UbiStar;最后以智能博物馆应用为典型案例,对自主单元模型和UbiStar平台的有效性进行了验证。     

微工作流架构的应用研究

微工作流架构是近来工作流技术发展中研究人员提出的新的工作流模型,并且它是微内核架构。与传统工作流架构相比,微工作流架构分离了控制和逻辑层,具有可复用性、可移植性、可扩展性,开发人员在它的基础上定制需要的功能以满足变化的需求。文中对比了微工作流与传统工作流,并说明了微工作流架构核心的过程组件、同步组件、执行组件的实现。微工作流架构为软件开发人员提供了一个解决传统工作流弊端的新途径。     

墙的另一面—图灵模型更深层次的思考

最近几年,计算机体系迈向多处理器结构道路。然而,冯诺曼机器主导的多核结构,令我们处在存储墙错误的一面。地址参数引入的冗余,降低了处理器的效率,成为图灵一冯诺曼模型的致命要害。对图灵模型作更深一层思考,以信息变换统一了冯诺曼机器程序变换和神经网络变换,分析了两种变换的异同及其优劣。提出以微核为基础,并按变换的成熟程度,向灵活的可编程的冯氏机器或高速的神经网络分化。模拟生物神经系统的进化,构建为人们服务的智能机器。201。年9月15日,美国波士敦的高性能嵌入式计算(HPEC)研讨会上,耳卜鲁大学的欧亨尼奥·卡鲁塞伊罗教授发表了一个基于人类视觉系统的高性能计算机“神经流”(NeuFlow),其体系结构利用了与本文的仿生电脑十分相似的概念。     

基于微内核的虚拟机间通信加速方法

基于微内核的虚拟化架构相较于传统的宏内核虚拟化架构,具有可信计算基小,易于完全形式化验证的特点.然而,在基于微内核的虚拟化架构中,即使在同一物理机上运行的不同虚拟机,虚拟机间通信仍需要通过调用网卡驱动传输数据,通信效率低.针对以上问题,提出了一种同一物理机上不同虚拟机间的通信加速方法,通过在网络服务中加入通信数据选择模块和转发模块,使得虚拟机间数据的传输可以直接在内存中完成.实验表明,可以有效提高虚拟机间的通信效率.     

基于MACH的C/S应用系统开发研究

MACH是一个微内核结构的操作系统,也是一个良好的C/S应用系统开发平台,其基于端口的IPC机制是应用开发的重要基础,本文介绍了MACH操作系统的基本概念和结构,讨论分析了其IPC机制和过程,给出了基于MIG开发服务器应用系统的基本方法和步骤。     

A micro-kernel for concurrency in C

A micro-kernel that supports concurrent execution of C procedures within a single user process is described. A micro-kernel provides only four primitives, which have been used to build a number of higher-level abstractions, including support for distributed processing. The micro-kernel differs from other efforts in that it is small and efficient, it is written entirely as a non-privileged user program, and it provides fine-grained unpredictable interleaving of execution.