【摘要】：隨著多核技術的深入發(fā)展,操作系統(tǒng)針對多核并行的開發(fā)就成為當前多線程等并行程序的重要基礎。傳統(tǒng)多線程主要是在單核單處理器上通過操作系統(tǒng)調度分時運行來給應用程序一個并行的抽象,然而多核技術使得多線程的并行得到真正體現(xiàn)。但并行程序又帶來了執(zhí)行過程的不確定性問題,而這些不確定性問題使得并行程序運行的正確性受到很大影響,而且對并行程序的開發(fā)調試、安全維護等應用領域都帶來一個挑戰(zhàn)。如何解決并行的不確定性問題,使其在調試開發(fā)等領域帶來更好的支持,已經成為國內外研究的熱點。 而目前多核上操作系統(tǒng)的調試等維護技術仍不成熟,且在硬件平臺上的調試技術仍有配置復雜、無法重現(xiàn)并行的瞬時錯誤等問題。因此,針對多核上軟件開發(fā)所面臨的不確定性問題,本文基于虛擬機監(jiān)控器(VMM: Virtual Machine Monitor),圍繞多核系統(tǒng)運行狀態(tài)維護、多核系統(tǒng)可逆調試等關鍵技術進行研究。 針對多核系統(tǒng)運行狀態(tài)的不確定性,本文基于對稱多處理虛擬機,提出了確定并發(fā)狀態(tài)機的抽象控制域。確定并發(fā)狀態(tài)機的抽象控制域將虛擬機的運行行為進行了內部與外部的區(qū)分。針對內部與外部行為所引起的不確定性的特點,又可以進行不同的控制,最終完成整體運行狀態(tài)的確定性控制與維護,保證了多核系統(tǒng)的可控性。 針對對稱多處理虛擬機的內部行為特點,本文基于影子頁表機制,提出了虛擬私有內存模型。該模型既保證了多個虛擬CPU的并行,同時還在確定的時候對其進行同步,維護其內部虛擬CPU狀態(tài)與內存狀態(tài)的確定性。而對于對稱多處理虛擬機的外部不確定因素特點,本文在虛擬私有內存的基礎上,分別以嚴格和松弛兩種確定執(zhí)行算法,利用記錄與重現(xiàn)技術,提出了兩個機制——嚴格確定執(zhí)行機制和松弛確定執(zhí)行機制。測試結果表明,在實現(xiàn)參數(shù)選取較為合適的情況下,性能損耗平均在50%左右。 在完成了多核系統(tǒng)運行確定執(zhí)行的基礎上,本文基于對稱多處理虛擬機,提供了能夠對并發(fā)執(zhí)行的整體進行可逆調試的操作系統(tǒng)調試技術。根據(jù)確定并發(fā)狀態(tài)機的特點,對多核系統(tǒng)的可逆調試還提出了并行單步狀態(tài)點的協(xié)調可控方法。并行單步狀態(tài)點利用狀態(tài)間遷移情況來幫助程序員能夠對系統(tǒng)整體有直觀的把握,有助于縮小運行過程中出錯的位置判斷范圍,從而提高調試的效率。從性能上的測試結果表明,對于raw格式的虛擬機鏡像,其運行過程中的多檢查點支持相對正�？煺沼休^高的效率。
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第 11 頁.4 影子頁表機制和維護的頁表。客戶機執(zhí)行時，監(jiān)控放人的是影子頁表中指向最高級的影控程序運行時，在物理機的頁表基地作系統(tǒng)所指向最高級頁表的指針�？途S護著影子頁表�？蛻魴C實際上是通子頁表以客戶機頁表為藍本建立起來像客戶機頁表的影子。這就是稱它為戶機內存的虛擬化問題，但其性能損。隨著硬件虛擬化技術的發(fā)展，Intel 和就有對內存虛擬化的支持，，對于這兩xtended Page Tables，EPT)和快速虛

圖 2.8 DPG 的抽象模型圖在操作系統(tǒng)上進行 DPG 設計的 dOS 系統(tǒng)框架組成圖，操作器對 DPG 組進行內部不確定因素進行確定性控制，并通過層與 DPG 組以外的環(huán)境進行通訊。經過內部與外部的不確個 DPG 組內多進程和多線程狀態(tài)的確定執(zhí)行。
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TP302;TP332

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 邵騰剛;張俊飛;;基于虛擬機日志記錄回放的可逆調試方法[J];計算機應用與軟件;2011年04期

2 王振東;周忠海;劉軍禮;廉月仙;周揚;;Linux系統(tǒng)內核調試的研究[J];商品儲運與養(yǎng)護;2008年05期

本文編號：2659889