相對于早期一體化內(nèi)核的復雜系統(tǒng),以L4為代表的微內(nèi)核系統(tǒng)僅在內(nèi)核中保留了地址空間、進程間通訊以及調(diào)度的機制,但該系統(tǒng)通用的設(shè)備驅(qū)動模塊則相對不足。微內(nèi)核系統(tǒng)下的設(shè)備驅(qū)動模塊運行于用戶態(tài),其優(yōu)點在于該模塊與內(nèi)核及用戶態(tài)中的其它模塊之間有較好的隔離性,其缺點是微內(nèi)核系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動不統(tǒng)一、架構(gòu)混亂、移植性差;微內(nèi)核系統(tǒng)之間各個模塊的交互涉及大量系統(tǒng)調(diào)用和數(shù)據(jù)復制,因此效率相對低下;設(shè)備驅(qū)動模塊的裝載和運行的安全性也較弱。本文結(jié)合現(xiàn)有的研究成果,提出微內(nèi)核系統(tǒng)下具有通用性和復用性的設(shè)備驅(qū)動環(huán)境架構(gòu),以及確保安全性的安全加載和監(jiān)護線程,并通過對于微內(nèi)核系統(tǒng)進程間通訊的合理設(shè)計以提高設(shè)備驅(qū)動的效率,研究內(nèi)容具有一定的參考價值。 本文首先提出微內(nèi)核系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動環(huán)境應(yīng)有的基本要素和設(shè)計方案,并基于L4/Fiasco中設(shè)備驅(qū)動環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計,完成MicroALSA架構(gòu)的設(shè)計和實現(xiàn),使L4/Fiasco下具有完整的音頻設(shè)備驅(qū)動架構(gòu)。MicroALSA采用設(shè)備驅(qū)動環(huán)境架構(gòu)提升對Linux中ALSA架構(gòu)的復用率,調(diào)用DLoader模塊監(jiān)護設(shè)備驅(qū)動的安全性。測試結(jié)果表明,MicroALSA架構(gòu)具有較高的安全性,付出的代價是在性能和音效表現(xiàn)上比ALSA架構(gòu)降低了2%-7%,相對于安全性和可擴展性的提升,這一損失是可接受的。 本文提出了微內(nèi)核系統(tǒng)下設(shè)備驅(qū)動環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計和執(zhí)行方法,并成功地實現(xiàn)了MicroALSA架構(gòu)。其中設(shè)備驅(qū)動環(huán)境設(shè)計具有一定的創(chuàng)新性,本文的設(shè)計對于將來更多的微內(nèi)核系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動環(huán)境搭建有一定借鑒價值。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：TP368.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
縮略語表
插圖索引
表格索引
第1章 緒論
    1.1 背景介紹
    1.2 設(shè)計目標
    1.3 課題主要研究內(nèi)容
    1.4 軟硬件平臺
    1.5 論文結(jié)構(gòu)
第2章 設(shè)備驅(qū)動以及微內(nèi)核系統(tǒng)的相關(guān)研究
    2.1 設(shè)備驅(qū)動概述
        2.1.1 設(shè)備驅(qū)動分類
        2.1.2 設(shè)備驅(qū)動架構(gòu)
        2.1.3 Linux 設(shè)備驅(qū)動的不安全性
    2.2 微內(nèi)核系統(tǒng)概述
        2.2.1 微內(nèi)核系統(tǒng)架構(gòu)
        2.2.2 微內(nèi)核系統(tǒng)特點
        2.2.3 微內(nèi)核系統(tǒng)實例介紹
    2.3 L4/Fiasco 微內(nèi)核系統(tǒng)
        2.3.1 L4/Fiasco 內(nèi)核功能
        2.3.2 L4/Fiasco 架構(gòu)及基本模塊
    2.4 本章小結(jié)
第3章 微內(nèi)核系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動環(huán)境架構(gòu)的設(shè)計
    3.1 可移植性設(shè)計
        3.1.1 Linux2.6 設(shè)備驅(qū)動代碼復用設(shè)計
        3.1.2 Linux2.6 設(shè)備驅(qū)動代碼核心問題解決方案
    3.2 安全性設(shè)計
        3.2.1 加載安全性設(shè)計
        3.2.2 模塊安全性設(shè)計
    3.3 高效性設(shè)計
        3.3.1 IPC 的分類
        3.3.2 IPC 的機制
        3.3.3 IPC 的實現(xiàn)
    3.4 本章小結(jié)
第4章 微內(nèi)核系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動環(huán)境架構(gòu)的實現(xiàn)
    4.1 MicroALSA 架構(gòu)的設(shè)計目標
    4.2 相關(guān)代碼分析
        4.2.1 ALSA 標準介紹
        4.2.2 ALSA 架構(gòu)分析
        4.2.3 ALSA 設(shè)備層次結(jié)構(gòu)
    4.3 MicroALSA 架構(gòu)設(shè)計
        4.3.1 宏觀模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.3.2 微觀模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.3.3 調(diào)度程序結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.4 MicroALSA 架構(gòu)的層級結(jié)構(gòu)實現(xiàn)
        4.4.1 用戶調(diào)用函數(shù)庫實現(xiàn)
        4.4.2 接口功能實現(xiàn)
        4.4.3 虛擬文件系統(tǒng)實現(xiàn)
        4.4.4 核心功能實現(xiàn)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 微內(nèi)核系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動環(huán)境架構(gòu)的其它優(yōu)化思想
    5.1 L4Linux 在L4/Fiasco 中的移植
        5.1.1 L4Linux 架構(gòu)
        5.1.2 L4Linux 實現(xiàn)原理
        5.1.3 L4Linux 性能比較
    5.2 L4Linux 作為MicroALSA 服務(wù)端運行設(shè)計
        5.2.1 L4Linux 中的設(shè)備驅(qū)動程序
        5.2.2 MicroALSA 架構(gòu)在L4Linux 中的應(yīng)用
    5.3 本章小結(jié)
第6章 微內(nèi)核系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動環(huán)境架構(gòu)的數(shù)據(jù)測試
    6.1 MicroALSA 中聲卡移植與音頻運行
        6.1.1 聲卡選擇
        6.1.2 音頻文件運行方式
        6.1.3 運行環(huán)境
        6.1.4 調(diào)試方法
    6.2 測試環(huán)境
    6.3 移植環(huán)境優(yōu)化對比
    6.4 性能測試
        6.4.1 IPC 效率分析
        6.4.2 CPU 占有率測試
    6.5 音效測試
        6.5.1 客觀音效測試
        6.5.2 主觀音效測試
    6.6 安全性測試
    6.7 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
上海交通大學碩士學位論文答辯決議書

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄭任持,王晨輝,陳榕,王小鴿;一種新型的基于構(gòu)件和微內(nèi)核的設(shè)備驅(qū)動模型[J];計算機工程與應(yīng)用;2005年07期

2 張蔭芾;徐國治;周玲玲;;微內(nèi)核操作系統(tǒng)在嵌入式平臺上的應(yīng)用[J];電子產(chǎn)品世界;2009年03期

3 胡寧寧,金志權(quán),謝立;基于微內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)界面的實現(xiàn)[J];軟件學報;1999年06期

4 王勇,蓋江南,付長冬;基于微內(nèi)核的操作系統(tǒng)的研究與發(fā)展[J];微型機與應(yīng)用;1999年07期

5 李新明,李藝,周明德;COSIX V2.0的以太網(wǎng)驅(qū)動[J];計算機應(yīng)用與軟件;2001年02期

6 張海波,黃金才,鄭立剛;基于注冊表的微內(nèi)核模型管理服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];計算機工程與設(shè)計;2001年03期

7 王紅玲;褚亞銘;呂強;;一個教學用操作系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];計算機教育;2007年08期

8 熊海泉;;Linux模塊實現(xiàn)機制剖析[J];科技廣場;2006年02期

9 張楠;;Linux模塊實現(xiàn)機制分析[J];科技廣場;2011年05期

10 付長冬,孟慶余,潘清;基于微內(nèi)核的操作系統(tǒng)綜述[J];計算機工程與科學;1997年03期

相關(guān)博士學位論文 前9條

1 陳志雨;面向普適計算構(gòu)件化中間件關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學;2009年

2 胡威;基于ScratchPad Memory的嵌入式系統(tǒng)優(yōu)化研究[D];浙江大學;2008年

3 王曉東;家庭智能空間服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國海洋大學;2011年

4 杜皎;基于超內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)模型和安全技術(shù)研究[D];國防科學技術(shù)大學;2005年

5 羅健飛;基于力矢量的筆式交互方法與應(yīng)用研究[D];中國科學技術(shù)大學;2012年

6 李濤;實時容錯嵌入式小衛(wèi)星操作系統(tǒng)設(shè)計的研究[D];中國科學院上海冶金研究所;2000年

7 吳慶波;基于虛擬機的可信操作系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D];國防科學技術(shù)大學;2010年

8 王曉靜;I/O虛擬化的性能隔離和優(yōu)化[D];華中科技大學;2012年

9 項國富;虛擬計算環(huán)境的安全監(jiān)控技術(shù)研究[D];華中科技大學;2012年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 丁瑩;基于微內(nèi)核系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動虛擬化技術(shù)研究[D];蘭州大學;2010年

2 吳帆;基于微內(nèi)核的設(shè)備驅(qū)動框架研究[D];浙江大學;2010年

3 王婧怡;微內(nèi)核系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動環(huán)境的設(shè)計與優(yōu)化[D];上海交通大學;2010年

4 劉震宇;基于微內(nèi)核虛擬化的設(shè)備驅(qū)動研究與優(yōu)化[D];華中科技大學;2012年

5 馮非;嵌入式Linux中IrDA協(xié)議和USB-IrDA驅(qū)動研究及實現(xiàn)[D];湖南大學;2005年

6 牛瑞鋒;面向虛擬儀器的USB接口設(shè)備的訪問[D];西北大學;2006年

7 陳寶君;基于ARM9的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計及EPA設(shè)備實現(xiàn)[D];大連理工大學;2006年

8 陳敬宇;嵌入式微波直放站網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化[D];浙江大學;2006年

9 劉文權(quán);基于ARM9的車載定位終端研究及USB驅(qū)動程序設(shè)計[D];河北工業(yè)大學;2006年

10 陳杉;基于MPEG-4的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)編碼端研究及軟硬件實現(xiàn)[D];電子科技大學;2004年

本文編號：2860449