【摘要】： 隨著嵌入式系統(tǒng)硬件性能的不斷提高和軟件功能的日益豐富,系統(tǒng)固有復(fù)雜度已經(jīng)成為提高嵌入式系統(tǒng)可靠性的主要瓶頸。傳統(tǒng)的嵌入式軟件平臺都是單操作系統(tǒng)方案,電子裝設(shè)備可靠性依賴于所選擇的操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件以及硬件平臺的可靠性。傳統(tǒng)的提高電子裝設(shè)備可靠性的方法主要有兩個:一是通過采用高可靠性實時操作系統(tǒng)和科學(xué)設(shè)計、嚴(yán)格測試提高應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性;二是采取硬件多余度設(shè)計,通過硬件冗余提高電子裝設(shè)備可靠性。在普通的應(yīng)用領(lǐng)域上述方法基本上足以解決可靠性問題,但在軍事裝備領(lǐng)域特別是可靠性要求極高的航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域,隨著系統(tǒng)復(fù)雜度的不斷提高,無論底層操作系統(tǒng)還是之上的應(yīng)用軟件都無法100%的保證系統(tǒng)的可靠性,潛在的BUG并不總是能發(fā)現(xiàn),火星探測器“火星全球勘察者”號的故障就是一個明證。而硬件冗余的方法在一方面通過概率學(xué)原理提高可靠性的同時也不可避免的提高了硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性,同時硬件冗余的方法在一些對空間和重量有嚴(yán)格要求的系統(tǒng)中應(yīng)用會受到限制。以L4為代表的第二代微內(nèi)核技術(shù)和虛擬化技術(shù)的發(fā)展和成熟為解決嵌入式系統(tǒng)可靠性問題帶來了新的解決方案。充分利用富余的硬件計算和存儲資源,通過資源分區(qū)、硬件抽象和高效的底層IPC,基于L4微內(nèi)核的虛擬化技術(shù)通過操作系統(tǒng)級冗余,在不增加硬件代價的前提下為大幅度提高系統(tǒng)可靠性提供了技術(shù)可能。本文就基于L4微內(nèi)核虛擬化技術(shù)提高系統(tǒng)可靠性,通過軍事航空電子裝備領(lǐng)域的電子對抗系統(tǒng)個案的模擬實現(xiàn)進(jìn)行研究和探討。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP368.1
【圖文】：

圖2一1嵌入式體系結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、嵌入式外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，如圖2一1所示。從功能角度嵌入式系統(tǒng)是可獨(dú)立工作的“器件”。嵌入式系統(tǒng)一般具有以下幾個特點:軟硬件可裁減。與通用計算機(jī)系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)的軟硬件模塊都要根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行裁減，在保證系統(tǒng)功能性的同時盡量使其小型化以適應(yīng)系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性要求�？煽啃砸蟾摺Ｔ趷毫迎h(huán)境、連續(xù)長時間工作、甚至部分模塊故障、突然斷電等特殊情況下，要求嵌入式系統(tǒng)仍然能夠正常工作。強(qiáng)調(diào)實時性。在涉及工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、音視頻處理等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，對嵌入式系統(tǒng)具有較高的實時處理能力要求，特別是

嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視、或者輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置”閉。一般具有軟件代碼小、高度自動化、響應(yīng)速度快，可靠性要求高等特點。圖2一1嵌入式體系結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、嵌入式外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，如圖2一1所示。從功能角度嵌入式系統(tǒng)是可獨(dú)立工作的“器件”。嵌入式系統(tǒng)一般具有以下幾個特點:軟硬件可裁減。與通用計算機(jī)系統(tǒng)不同，嵌入式系統(tǒng)的軟硬件模塊都要根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行裁減，在保證系統(tǒng)功能性的同時盡量使其小型化以適應(yīng)系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性要求�？煽啃砸蟾摺Ｔ趷毫迎h(huán)境、連續(xù)長時間工作、甚至部分模塊故障、突然斷電等特殊情況下，要求嵌入式系統(tǒng)仍然能夠正常工作。強(qiáng)調(diào)實時性。在涉及工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、音視頻處理等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，對嵌入式系統(tǒng)具有較高的實時處理能力要求，特別是

Linux版本之間難于移植的問題，為此RTAI定義了一個實時硬件抽象層，實時任務(wù)通過這個抽象層提供的接口和Linux系統(tǒng)進(jìn)行交互，這樣在給Linux內(nèi)核中增加實時支持時可以盡可能少地修改LinuX的內(nèi)核源代碼工’(j]。圖2一4所示為RTAI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。圖2一 4RTAI系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.3.2虛擬化技術(shù)虛擬化技術(shù)通過提供一個類似真實硬件環(huán)境，供可執(zhí)行程序或操作系統(tǒng)運(yùn)行，計算元件在虛擬的環(huán)境上而不是真實的環(huán)境上運(yùn)行。對應(yīng)的虛擬運(yùn)行環(huán)境我們稱之為虛擬機(jī)，虛擬機(jī)是有效的、隔離的真實硬件環(huán)境的一個副本。

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本文編號：2752922