目前,計算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了并行計算的時代。大量的并行計算體系架構(gòu)的出現(xiàn)為計算機(jī)的發(fā)展帶來了重大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。多核處理器作為并行計算的體系架構(gòu)中最重要的架構(gòu)之一,也是目前使用最為廣泛的并行體系架構(gòu)。在并行體系架構(gòu)的環(huán)境下,如何有效地提高系統(tǒng)軟件的并行性能和資源的利用率為系統(tǒng)軟件開發(fā)者和研究者帶來巨大的挑戰(zhàn)。另一方面,計算機(jī)系統(tǒng)軟件的安全問題也日益嚴(yán)峻。隨著大型軟件復(fù)雜度不斷提高,越來越多的軟件缺陷也隨著產(chǎn)生。如何保障系統(tǒng)軟件,特別是作為系統(tǒng)軟件棧最底層的基礎(chǔ)軟件和可信基的操作系統(tǒng)軟件的安全性具有重要的研究意義。本文的研究工作集中在兩個方面的問題,一方面是并行環(huán)境下系統(tǒng)軟件的資源利用率和伸縮性問題,另一方面是系統(tǒng)軟件的安全性問題。首先,本文針對多核平臺的核利用率不足的問題進(jìn)行了研究。核利用率不足的問題在服務(wù)提供商的集群的節(jié)點上尤為突出,由于有對延遲敏感的服務(wù)存在,服務(wù)提供商通常會采取為這類服務(wù)預(yù)留充分的核資源,以及禁用同步多線程技術(shù)這類較為保守的資源分配策略,從而確保延遲敏感服務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。然而,這樣的策略會導(dǎo)致系統(tǒng)中核資源利用率較低。本文在Linux系統(tǒng)上提出了一個用戶態(tài)資源管理中間層軟... 

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景與意義
    1.2 本文工作
    1.3 組織結(jié)構(gòu)
2 相關(guān)工作
    2.1 多核平臺的核利用率的相關(guān)研究
        2.1.1 工作負(fù)載的共棲技術(shù)
        2.1.2 用戶態(tài)線程管理
    2.2 多核環(huán)境下進(jìn)程地址空間的伸縮性的相關(guān)研究
        2.2.1 伸縮性良好的鎖
        2.2.2 并發(fā)索引數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及安全內(nèi)存回收
    2.3 文件系統(tǒng)的地址空間隔離的相關(guān)研究
        2.3.1 內(nèi)存錯誤漏洞研究
        2.3.2 文件系統(tǒng)安全技術(shù)
    2.4 本章小結(jié)
3 利用共棲感知的運行時系統(tǒng)提升多核平臺核利用率
    3.1 背景介紹
    3.2 問題分析
        3.2.1 同步多線程的因素
        3.2.2 共享高速緩存的因素
        3.2.3 內(nèi)核線程管理的因素
    3.3 Hermes的方案設(shè)計與實現(xiàn)
        3.3.1 Hermes整體架構(gòu)
        3.3.2 核代理者進(jìn)程
        3.3.3 延遲敏感服務(wù)的運行時系統(tǒng)
        3.3.4 非延遲敏感服務(wù)的運行時系統(tǒng)
        3.3.5 方案討論
    3.4 實驗評估
        3.4.1 實驗環(huán)境與方法
            3.4.1.1 Memcached修改方案
            3.4.1.2 微基準(zhǔn)測試程序
        3.4.2 實驗結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
4 多核環(huán)境下進(jìn)程地址空間的伸縮性能研究
    4.1 背景介紹
    4.2 可伸縮的進(jìn)程地址空間ScaleVM
        4.2.1 ScaleVM整體架構(gòu)
        4.2.2 無鎖跳躍表與安全內(nèi)存回收
        4.2.3 ScaleVM的系統(tǒng)層次
    4.3 ScaleVM系統(tǒng)評估
        4.3.1 實驗環(huán)境與方法
        4.3.2 實驗結(jié)果與分析
            4.3.2.1 微基準(zhǔn)測試集實驗測試結(jié)果
            4.3.2.2 應(yīng)用程序?qū)嶒灉y試結(jié)果
            4.3.2.3 系統(tǒng)設(shè)計思想實驗評估
    4.4 本章小結(jié)
5 文件系統(tǒng)的地址空間隔離技術(shù)研究
    5.1 問題背景
    5.2 文件系統(tǒng)隔離的方案設(shè)計與實現(xiàn)
        5.2.1 研究目標(biāo)與意義
        5.2.2 文件系統(tǒng)隔離的核心挑戰(zhàn)
        5.2.3 XV6內(nèi)核簡介
        5.2.4 代碼與靜態(tài)數(shù)據(jù)的隔離
            5.2.4.1 文件系統(tǒng)的函數(shù)調(diào)用的處理
            5.2.4.2 文件系統(tǒng)相關(guān)的中斷處理
            5.2.4.3 文件系統(tǒng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)
            5.2.4.4 構(gòu)建內(nèi)核鏡像
        5.2.5 動態(tài)數(shù)據(jù)的隔離
        5.2.6 構(gòu)建文件系統(tǒng)頁表
        5.2.7 系統(tǒng)調(diào)用改造
            5.2.7.1 消息通信機(jī)制
            5.2.7.2 調(diào)度策略
        5.2.8 啟動流程改造
    5.3 實驗驗證
        5.3.1 功能性驗證
            5.3.1.1 文件系統(tǒng)的功能驗證
            5.3.1.2 代碼和靜態(tài)數(shù)據(jù)隔離的驗證
            5.3.1.3 動態(tài)數(shù)據(jù)隔離的驗證
            5.3.1.4 內(nèi)核數(shù)據(jù)保護(hù)的驗證
        5.3.2 安全性驗證
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
簡歷與科研成果



本文編號：3708262