服务体模型与操作系统内核设计技术.pdf

万方数据i服务体模型与操作系统内核设计技术李陈香兰龚育昌宏吴明桥赵振西引摘要操作系统内核通常分为宏内核和微内核两类前者可扩展性与可维护性很差而后者效率低下缺乏实用性．服务体模型是一种新型的操作系统构造模型该模型使其存储抽象与运行抽象相分离并采用一种新的基于消息推动的通信机制既保持了微内核模型灵活和可扩展性又具有很高的运行效率．是基于服务体模型的一个原型操作系统通过将该操作系统应用于路由器硬件实验平台以实例说明了所提出操作系统构造模型的优越性．关键词操作系统；微内核；服务体；执行流操作系统内核通常分为宏内核和微内核两类．宏内核操作系统划分为不同的模块模块之间的通信方法是直接的函数调用优点是效率较高但由于其各部分之间是紧耦合的可扩展性与可维护性很差；微内核系统J其他服务由运行在用户级的进程实现内核提供的(IPC)置从而有效提高了系统的灵活性、可扩展性、可维IPC制因此效率低下缺乏实用性．现代操作系统研究的一个趋势是综合运用微内核和宏内核的优点根据不同的设计目的和应用领域采用相应的设计技[_务体模型．该模型将存储抽象与运行抽象相分离采用一种新的基于消息推动的通信机制既保持了微内核模型灵活和可扩展性又具有很高的运行效计算机研究与发展(230027)．中图法分类号言口—／“一／(hil@mailustceducn)琣‘参咀竹厂卵口engineeringHoweverinefficientmodelotherOn瑃．．瑃presentedsystemmicrokernelserVentexeflow收稿日期：一；修回日期：基金项目：国家自然科学基金项目；安徽省自然科学基金项目玪2762005扎琔輗口行毒ｋ蝟concept万方数据2率．易于扩展为分布式计算平台并可在统一的框[41文还论证了该模型能够匀滑地介于宏内核模型和微内核模型之间将这两种完全对立的模型统一起来给操作系统体系结构的设计提供了莫大的灵活性．服务体模型将系统抽象为执行流和服务()1系统的功能组件如文件系统、内存管理、驱动程序都以服务体的形式存在．其中核心服务体提供服务体／执行流管理和通信机制等基本服务其地位与其他服务体平等因此没内核概念．执行流CPuCPU定的地址空间绑定从而可直接跨越系统组件边界推动服务体完成服务而不必使用不同的线程．故执行流是比线程更加基本的概念．服务体依靠执行流的推动处理消息．这种推动有两个来源：①来自核心服务体．服务体可以将自己的一个小端口注册到核心服务体中以申请执行流可以根据系统配置情况同时申请多个执行流以利用多处理器技术加速处理；②来自其他服务体．ABABB信．核心服务体负责执行流的管理、分派．服务体服务体是具有通信功能拥有地址空间、安全控制等资源和属性的能够完成某一功能的代码和数据集合．服务体是系统的基本组成单位用户程序、包括驱动程序在内的各功能组件都以服务体的形式存在．服务体的生命周期不依赖于执行流具有持久性．服务体通过小端口相互通信小端口包括一个消息处理例程人口以及优先级、使用的地址空间、运行栈、存取权限、处理器特权级等信息．执行流只能从小端口进入一个服务体并根据记录的信息进行资源和状态的切换．服务体所有的小端口由核心服