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QNX–微内核结构的实时操作系统

唐晓丹

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QNXSoftwareSystem

2009年3月16日星期一
微内核体系结构

VxWorks
真正的微内核结构真正的微内核结构((QNXNeutrino))进程管理器文件系统
QNXNeutrino试作原型
••通过通过MMUMMU进行进行完全完全内存保护内存保护
••应用,应用,驱动,驱动,网络协议等都受保护网络协议等都受保护µK

包容包容
可）可）
重启重启
（可应用程序²（可驱动程序²

容
单片式内核(NT/Unix/Linux)可包
单片式内核(NT/Unix/Linux)启）应用程序²应用程序
重
••用用MMUMMU进行进行部份保护部份保护（可
•应用程序受到保护应用程序受到保护响
•生影
体产
统整
内核对系文件系统网络协议驱动程序²

实时执行体实时执行体((VxWorksVxWorks))
••不使用不使用MMUMMU，，没有内存保护没有内存保护应用系统应用程序²
响
•应用应用,驱动驱动,等等都在内核空间等等都在内核空间生影
•,,体产
统整
内核对系文件系统网络协议驱动程序²

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微内核架构

进程管理器文件系统协议栈音响驱动程序显示驱动程序

微内核信息总线
应用程序…

微内核是应用程序与驱动程序
唯一可信赖的元件Î接入信息总线的进程
Î驻留在受保护内存空间
Î无法破坏其它软件
Î可随时启动，停止或进行动态升级

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进程间通讯

进程间通过互相传递消息进行通讯进程间通过互相传递消息进行通讯

/dev/ser1

进程管理器文件系统网络协议图形系统音响串口

µK
消息总线
微内核
应用程序应用程序应用程序

使用消息传递使用消息传递::其他其他POSIXPOSIX界面：界面：
••有效分离进程有效分离进程•实时信号•实时信号
••POSIXPOSIX界面以信息为基础界面以信息为基础•管道与•管道与POSIXPOSIX信息队列信息队列
fdfd==open(open(“/dev/ser1”,“/dev/ser1”,,,,,,,))•互斥，条件变量，信号灯•互斥，条件变量，信号灯
read,read,write,write,stat,stat,devctl,devctl,……共享内存共享内存
close•壁垒，•壁垒，sleeponsleepon，读/写锁，读/写锁
close大量数据传递大量数据传递
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重要进程监视与恢复
(CriticalProcessMonitoring)

Î超越五九与完善的故障检测与恢复方法

Î建设用户化的故障恢复情景
>设计您的系统立刻重连线，透明地减低故障时间

Î利用附源代码的技术开发包起动您的开发
>CPM与监护程序
>CPM应用界面
>用户界面覆盖
>回归测试程序
>样本代码举例说明各种任务，包括重新启动，心跳，等

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重要进程监视器--故障恢复程序

Flash硬盘
TCP/IP驱动程序故障
文档系统文档系统

内核检测事故，通知CPM
微内核
紧急程序监视器
ATMCPM产生转储文档
(CPM)用于算后分析

•基于规则的执行CPM进行故障恢复
•内核通知软件监视器
•创建存储文档用于算后分析
•执行拟定规则进行恢复
•清除资源
•重新启动程序
•CPM提供心跳服务检测软件事故–允许系统自我检测

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五九（99.999%）可靠性

连续运行时间(MTBF)
可靠性=
连续运行时间(MTBF)+出错恢复时间(MTTR)

可靠性(%)1年中允许的出错时间

993.65天

99.98.76小时

99.9952.56分钟

99.9995.256分钟

99.999931.5秒

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硬件走势

Î系统供应商持续需要增加处理能力

Î处理器供