基于进程切换的操作系统性能探讨

基于进程切换的操作系统性能探讨

一、基于进程切换的操作系统性能探讨(论文文献综述)

寿颖杰[1](2021)在《嵌入式操作系统在分布式系统中的设计与应用》文中研究说明随着对物联网设备的的不断发展,现在的社会越来越需要在智能家居、智能医疗、智能交通等嵌入式终端节点具备高性能的结构和高速有效的计算功能,使用户满足各种信息科技服务。然而在目前社会中,大都嵌入式系统单独工作,系统与系统之间几无互动,很少能够在终端节点利用互相协作来完成一些复杂的计算。而在分布式系统的应用下,物联网终端节点在理论上可以通过协同工作实现一定的计算。伴随着分布式系统的推广,多个嵌入式系统之间的交互将成为分布式技术和嵌入式技术交叉融合研究方面比较热门的内容。但目前这方面设计研究在市面上还比较少,且存在多方面的问题:第一,嵌入式设备中的资源有限,且设备专用性强,使得用于复杂计算的性能会不高;第二,研究人群较少,研究并未对这方面有深入探讨;第三,几乎无应用方面的研究,研究基本仅止步于在系统测试阶段。因此,本文先将嵌入式系统与分布式系统结合起来,通过多个嵌入式系统构建一个小型分布式系统,称为“多嵌入式系统”;然后在这个可用于分布式计算的多嵌入式系统上,将嵌入式操作系统进行设计和应用,即为分布式系统和嵌入式操作系统结合的“分布式操作系统”。在构建的多嵌入式系统中,每个节点都由一个STM32板和一个分布式操作系统(通过嵌入式实时操作系统RT-Thread修改扩充而成)构成。整个系统中,单个嵌入式系统分为控制节点和计算节点两类,两者的功能有所不同。控制节点负责收集节点信息、管理进程和分配分发计算任务,将任务分发分配到计算节点上执行;计算节点上实现执行任务功能,并将自身节点信息和任务结果发送数据给控制节点或其他计算节点。控制节点和计算节点相互协同工作,构成了整个分布式系统,实现了在终端节点协同完成部分复杂计算工作的目标。在构建整个系统时,对分布式操作系统和分布式通信机制进行了设计。具体为:1)在设计分布式操作系统时,主要对进程管理与调度、协同处理和任务分配完成探讨和设计;在设计过程中,主要是将分布式系统中成熟的研究,甚至已经应用的算法,将其实现在系统中的分布式操作系统里,并提供代码。2)在设计通信机制时,先实现了消息传递的方式,由于系统的运行特点,采用半同步半异步的Client/Server通信模型;然后还设计实现了远程过程调用(RPC)功能,用于实现控制节点调用某计算节点;最后设计了信息传递时的保密机制,由于本系统小型化、分布式等特点,采用并设计了基于属性加密的通讯加密方案,将其应用于系统中。总体上,完成实现了系统的基本功能。根据实际项目,还将构建完成的分布式操作系统应用于实际生产生活中的多嵌入式系统上。通过应用实现在DALI系统中可以看出,嵌入式操作系统与分布式系统所结合而成的分布式操作系统在智能家居中可以得到很好的应用,使原本的系统提升了更良好的性能,且在产品现场安装使用后也取得了不错的效果。

黄晓祥[2](2021)在《基于虚拟机自省的隐藏进程主动防御方法研究》文中研究说明云计算历经十几年的发展,已经极大地改变了计算资源的使用模式,这种模式不仅提高了资源的利用率,还降低了企业和个人开发新应用的成本。但是云计算在带来便利性的同时,其面临的安全问题也日益突出,云安全事件频发,已经成为企业最关心的问题之一。在云安全中,虚拟机的安全是最根本也是最迫切需要解决的问题。而虚拟机面临的最大威胁就是具有较强隐蔽性和持久性的恶意代码攻击,隐藏进程就是其最主要的特征。因此,针对隐藏进程的检测和防御是亟待解决的问题。目前,传统的隐藏进程检测方法具有以下缺点:一、基于软件的检测方案中,检测程序运行于虚拟机内部,一方面容易受到恶意进程的攻击,导致检测结果不准确,另一方面不适用于云环境中,容易造成计算资源的浪费;二、基于硬件的检测方案需要专门的硬件支持,难以大规模应用;三、基于虚拟机监视器的检测方案,为了解决虚拟机信息获取问题,往往会在虚拟机内部安装代理,因此检测程序也会受到恶意软件的威胁。而在隐藏进程防御方面,已有方案的防御系统基本都运行于主机内部,不适用于虚拟化环境中,且容易受到恶意代码攻击。为了提高虚拟化平台和云平台的安全性,解决当前的隐藏进程检测和防御方案存在的问题,本文提出一种基于虚拟机自省的隐藏进程主动防御方法,首先从宿主机中透明地检测多台虚拟机内部的隐藏进程,然后根据检测结果采取实时主动地防御措施。本文的主要工作如下:一、本文提出一种基于虚拟机自省技术的隐藏进程检测方法。首先从虚拟机外部透明地获取进程和流量信息,建立不同特权等级的视图,然后通过视图交叉对比和流量差异性分析来检测隐藏进程。该方案能在宿主机中透明地检测虚拟机内部的隐藏进程,适用于虚拟化环境中,保证了检测程序的安全性,提高了检测的可靠性。二、本文提出一种基于可写虚拟机自省技术的隐藏进程防御方法。通过将防御系统中的关键系统调用重定向到虚拟机中,由虚拟机来执行特定系统调用,从而改变虚拟机内部状态,实现防御功能。相较于传统的防御方案,本文提出的方案更适用于云环境。一方面,防御系统运行于虚拟机外部,保障了其安全性,另一方面,防御系统可同时作用于多个虚拟机并能实时地根据检测结果采取措施,提高了防御的实时性和资源的利用率。三、本文基于隐藏进程的检测和防御方案设计并实现了 VMIDefender原型系统。系统主要分为检测子系统和防御子系统。检测子系统对虚拟机内部信息的获取模块、视图维护模块和核心控制模块进行了详细设计和实现。防御子系统从辅助进程选择器、系统调用分发器和系统调用重定向三个方面,对系统调用重定向机制进行了详细的设计和实现。同时本文基于VMIDefender原型系统对检测和防御方案进行了验证。实验表明,本文的检测方案能从宿主机中透明地重构虚拟机内部语义信息,并根据这些语义信息检测虚拟机内部的隐藏进程。此外,实验还表明,本文提出的防御方案能根据检测结果修改虚拟机运行状态,杀死隐藏进程。

李鼎基,糜泽羽,吴保东,陈逊,赵永望,丁佐华,陈海波[3](2020)在《基于跨虚拟机零下陷通信的加速器虚拟化框架》文中指出人工智能技术的长足发展对于云计算的算力提出了更高的要求,云服务提供商在数据中心内添置了拥有大量并行计算单元的加速器,这些加速器需要与已有的虚拟化平台相结合以进行计算资源的划分.当前主流的加速器虚拟化方案是通过PCI透传的方式,但是该方式不支持细粒度的资源划分;部分特定型号的加速器还支持了时分复用的方案,通过硬件与虚拟机监视器配合划分计算资源和时间片,但是该方案可移植性差,对于任何新型加速器的适配都要重新开发,固定的资源划分策略也导致可扩展性有限;另有基于API转发的方案,通过分离式驱动的模式将虚拟机的请求转发给后端驱动处理,而转发通信的过程中存在着性能瓶颈.提出了Wormhole,一种基于C/S架构的、支持跨虚拟机快速代理执行的加速器虚拟化框架,旨在为上层用户提供高效、透明的加速器API转发虚拟化的同时保障多用户间的强隔离性.该框架利用硬件虚拟化技术,允许CPU控制流在虚拟机间快速切换而不触发任何下陷,大幅降低了虚拟机间通信带来的虚拟化性能开销.实验结果表明,Wormhole的原型系统相较于具有代表性的开源虚拟化方案Gvirtu S,在经典模型的训练测试中能够有高达5倍的性能提升.

张倩颖,赵世军[4](2020)在《抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术研究》文中研究说明计算设备处理和存储日益增多的敏感信息,如口令和指纹信息等,对安全性提出更高要求.物理攻击技术的发展催生了一种通过攻击电路板级硬件组件来获取操作系统机密信息的攻击方法:电路板级物理攻击.该类攻击具有工具简单、成本低、易流程化等特点,极容易被攻击者利用形成黑色产业,是操作系统面临的新安全威胁和挑战.在处理器上扩展内存加密引擎可抵抗该类攻击,但是目前大部分计算设备并未配备该硬件安全机制.学术界和产业界提出软件方式抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术,该类技术已成为近年来的研究热点.深入分析了该类技术的研究进展,总结其技术优势和不足,并探讨其发展趋势.首先,介绍了电路板级物理攻击的定义、威胁模型、现实攻击实例.之后,介绍软件方式抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术所依赖的一些基础技术.然后,对该类防御技术的研究进展按照保护范围进行分类总结和归纳.最后,分析了该类防御技术的优势与不足,给出工程实现建议,并探讨该类防御技术未来的研究趋势.

张丽鹏[5](2020)在《智能化数控系统任务调度技术的研究与实现》文中提出随着计算机技术的高速发展,对传统制造业提出了新的要求,而制造业的“工作母机”—数控机床,代表着国家制造业的核心竞争力。长期以来,我国传统数控系统仍采用封闭式的体系结构和单核处理器,难以适应日益复杂的制造过程。因此,数控系统的智能化,开放化以及由单核向多核系统的转变自然成为了重中之重。本文以对称多核ARM开发板为实验平台,讨论数控系统智能化进程中的任务调度技术以及实时控制关键技术。首先,以采用Linux操作系统与对称多核ARM卡片式电脑作为软硬件平台,提出并实现了多核数控系统的软件框架,探讨了同构多核数控系统中任务的调度模式与详细机制,针对数控系统内任务与传统计算机任务特性的比较,制定了适用于多核数控系统任务执行需求的调度方案。其次,研究了适用于课题的软硬件环境,对Linux系统实时性进行了分析并实施了一种实时化改造方案。再次,基于对RCS库的研究探讨了分层控制系统细节实现以及CMS与NML技术对于实现模块化通信与分层实时控制的参考模型,并对本文构建的实时系统进行了性能测试。最后,为确保数控系统从单核到多核转变后的健壮性及鲁棒性,探讨、研究并制定了适用于多核数控系统的负载均衡方案,通过对数控系统内任务集的预处理,提出了一种基于滑动窗口的任务调度策略,使得各个处理器内核之间的任务处理更加平稳,负载相对均衡。

岑碧琦[6](2020)在《基于嵌入式Linux线切割数控系统的实时性优化及其软件开发》文中认为电火花线切割加工因其具有无切削力、不受限于材料的硬度和刚度特点被广泛应用于精密模具制造、汽车、医疗等领域产品的加工。国内线切割数控的发展仍滞留于PC+控制卡形式,已不能满足现代数控系统的要求。将具有功能可定制、成本低、体积小巧等优势的嵌入式技术与传统数控技术相结合,对线切割数控系统升级具有重要意义。Linux系统以其源码公开、内核可裁剪、性能稳定等优点成为嵌入式领域的热门选择。因此,结合嵌入式技术与Linux系统的优势开发出符合数控线切割加工硬实时要求的数控系统在我国向制造强国转变的大环境下具有重大现实意义。本文以优化Linux系统实时性并尝试在嵌入式平台开发线切割数控软件为目标主要做了以下研究:1、对线切割实时任务和Linux系统实时性的研究。分析研究了电火花线切割加工过程中实时任务的运行及其在通用系统调度延迟的不可预期性,提出电火花线切割数控加工对实时性的要求。对Linux系统的实时缺陷及优化方案进行说明,分析实时补丁实现的关键技术与仍存在的不足,并使用实时补丁对Linux系统实时性进行部分改造。2、提出新型调度策略。对Linux内核进程调度架构、调度器实现原理以及两种成熟的硬实时调度算法进行了比较分析,针对EDF算法在CPU过载情况下会产生连锁反应导致所有实时任务都得不到满足的情况,提出将Linux实时任务优先级与其绝对截止期相结合共同决定实时任务重要性的SPD算法。3、实现并测试新型调度策略。通过实现SPD调度类将新型算法添加进Linux内核,并对改进后的系统进行实时性测试,验证添加了新型调度算法的Linux内核可满足数控系统在轻载、过载下的实时性要求。4、搭建软件开发环境与运行环境。通过配置TFTP、NFS服务,将改进后的Linux内核、u-boot、制作的根文件系统以及Qt/E等移植进开发板完成环境搭建。5、电火花线切割数控软件开发。设计实现了软件的主要功能界面,完成了软件重要模块,包括文件读取、代码解释器、插补器等,并移植进入目标开发板同时进行了上机测试。

万宇丁芳[7](2020)在《通信协议高效操作系统研究》文中认为伴随着通信技术的发展,人们对通信速度的要求也越来越高。在传统通信协议的调试中,各个模块利用信号驱动,而信号不可剥夺的调度导致信号响应不够及时,不能满足通信协议的实时需求。SDL机制与任务调度思想是解决上述问题的关键。因此本论文结合SDL机制与任务调度思想,开发了一个新的嵌入式实时操作系统SDLOS。针对信号响应顺序和速度的要求,SDL-OS遵循优先级抢占和进程中先进先出的混合调度机制,确立了信号为基本调度单位的思路。首先,本论文介绍了嵌入式实时操作系统的发展现状,对本论文开发的操作系统SDL-OS需要用到的关键技术进行研究。本论文在keil软件上选择基于Cortex-M4架构的stm32系列芯片环境,开发操作系统SDL-OS。其次,本论文分五个部分设计操作系统SDL-OS,分别是信号、进程通信、时钟管理、内存管理和中断管理。信号是执行行为的基础单位,选择按优先级划分。进程通信需要根据通信要求与对象的不同,选择包括共享内存、信号与互斥量等方法。时钟管理选择systick时钟作为周期时钟,提高了时间的准确度。内存管理需要结合需求来判断使用静态内存分配的方法还是动态内存的方法。中断管理选择利用底层中高效的中断来提升信号切换的速度。然后,本论文对SDL-OS的技术难点优先级翻转问题和保存域问题进行了论述。最后,对本论文开发的操作系统SDL-OS进行测试,与当下流行的ucos II操作系统进行对比,选择相同的环境,测试结果表明:本论文开发的SDL-OS比ucos II操作系统具有更优的性能。SDL-OS添加信号的速度比ucos II操作系统提高约10%,SDLOS切换信号速度比ucos II操作系统提高约20%,SDL-OS比ucos II操作系统节约储存空间。

王忧[8](2020)在《操作系统进程子系统关键技术研究与设计》文中提出操作系统是计算机系统的底层软件,进程是操作系统对程序进行资源分配与调度的基本单位,操作系统中涉及进程控制与管理的部分被称为进程子系统。进程子系统的性能直接决定计算机的整体性能,进程子系统的优化与开发一直是操作系统领域的研究重点之一。本文对嵌入式低功耗技术、嵌入式抗干扰技术、Linux调度算法进行了综合论述,在进程子系统的基础下,使用Stm32f103zet6开发板与Ubuntu桌面系统,在Windows桌面系统下进行研究与设计,编写了Eureka II嵌入式操作系统内核,并优化了Linux-3.5.0内核。以设计嵌入式操作系统动态电源管理功能为目标,详细分析了嵌入式硬件的功耗构成,以硬件时钟、调度器为依托,设计了一种轻量级DPM功能,可控制进程调度时的硬件时钟。在Eureka II内核中完成了此功能的开发,并对该内核进行了性能测试,确认实现了降低硬件功耗的功能。以设计嵌入式操作系统热重启机制为目标,详细分析了内存构成,以内核线程为依托,设计了一种数据备份机制,使系统定期备份数据,可在硬件跑飞后写入数据从而完成数据恢复的功能。在Eureka II内核中完成了此机制的开发,并对该功能进行了功能测试,确认实现了数据恢复的功能。以优化多处理器架构中的调度延迟为目标,详细分析了CFS算法,以Linux内核中多处理器架构进程调度机制为依托,设计了一种减小进程调度频率的策略,可提高处理器消耗型进程的运行效率。在Linux-3.5.0内核中完成了此优化技术的开发,并在Ubuntu桌面系统中对该内核进行了性能测试,确认实现了优化处理器计算性能的功能。

迟金秋[9](2020)在《异构多核处理器微内核操作系统实验平台及评价体系研究》文中研究表明多核嵌入式操作系统实验平台的构建,可以方便准确的考察操作系统下新算法的效率和性能,对多核操作系统的研究具有重要意义。本文针对操作系统实验平台及其性能评价方式,改进已有的支持多核的模拟平台,建立操作系统性能评价体系,利用仿真实验和评价模型相结合的方式,不断更正相关机制和算法。本文主要的工作内容如下:首先,针对异构多核处理器微内核操作系统实验平台的总体架构设计,本文以Simics为基础,将Simics平台当作数字建模平台模型,设计了一个面向异构多核处理器微内核操作系统的仿真实验平台CC-GLL。将Simics支持的处理器作为参考模型,通过把HLA适配器与Verilog PLI通过任务分类的核间通信机制连接起来,辅助HDL仿真器的调配,使得仿真平台可以模拟处理器运行的真实环境,还继承了仿真器错误检测的功能,使CC-GLL仿真实验平台变得更加可扩展和可移植;针对操作系统性能评价体系的设计,本文在现有专家评价法以及安全检查表法等评价模型的基础上构建适用于微内核嵌入式操作系统的评价模型,并设计了一套新的嵌入式操作系统性能评价体系。其次,针对异构多核处理器微内核操作系统实验平台总体架构中的核心模块设计,在仿真平台模型ICP仿真模块优化方面,为了解决粒子群算法在寻找最优结果的时候受参数设置的影响比较大的问题,本文对粒子群算法进行改进,优化后的算法提升了寻找最优结果以及调整测试性能的效率,加快了平台的仿真速率;在平台的内存机制设计方面,本文设计了一种基于mach的虚拟内存管理机制,这种内存管理机制在实现平台的内存合理高效的分配的时候是通过slab分配器来实现的,使仿真实验平台在运行过程中内存的分配和释放所消耗的时间更短;在进程间通信设计方面,本文设计了一种基于共享内存的通信策略,这种策略的基本原理是在内存的共享区域中把所有的寄存器进行表示,建立链表,能够方便的把各种数据信息读写到内存的共享区域当中,提高了通信速率;在进程/线程设计方面,本文提出一种双堆栈的设计模型,这种模型降低了地址空间在切换的过程中所产生的系统开销,加快了程序的运行效率,从而提高了CC-GLL仿真实验平台的性能。最后在相同测试环境下,将本文设计的测试效率程序置于μC/OS-II操作系统中,分别在本文搭建的CC-GLL仿真实验平台和Visual Studio 2010当中运行本文的测试程序,对平台的通信速率以及内存的分配和释放进行测试实验,最后对运行结果数据进行对比分析,证明了本文设计的CC-GLL仿真实验平台在运行过程中具有更高的效率。

彭星海[10](2020)在《基于x86架构的微内核操作系统的研究与实现》文中进行了进一步梳理随着当代信息社会的快速发展,未来社会对安全可信的需求越来越高。就操作系统领域而言,当前主流操作系统都是宏内核架构。这种架构在安全性以及灵活性上相比于微内核架构就有着一定的劣势。所以近年来全球的科学研究者以及企业开发者对微内核架构的研究兴趣越来越浓厚。本文通过对比宏内核与微内核架构,发现微内核架构的这种特点是符合未来操作系统发展需求的。认为宏内核架构是一种面向未来的操作系统架构,也是未来操作系统发展的一个重要方向。本论文以在Arm架构中开发的DeHyp微内核为基础对微内核架构进行了系统的研究。在微内核架构方面,对该架构进行了研究并分析了其架构的优缺点,然后以DeHyp微内核为微内核架构典型刨析了其各个组成模块:进程调度管理模块,内存管理模块,中断管理模块,进程间通信管理模块以及权能管理模块;在实现平台方面,分析研究了x86架构中一些与CPU相关的硬件机制:包括分段机制,分页机制与硬件支持的多任务机制;在引导启动方面,研究了一些现代操作系统中常用的引导方式及其特点。在完成以上相关技术研究以后,本文设计了能够深入融合DeHyp微内核与x86架构的方案,设计并实现了适用于微内核的通用引导方式,然后为x86架构下的微内核系统添加了两种安全可信机制来提高系统的安全性,并在最后设计了相应的安全性功能测试实验来对这两种安全机制进行验证。本文通过对微内核架构相关文献的研究,发现微内核中进程间通信的频率和信息量远大于宏内核,而这一点也造成了微内核在性能上表现不佳。通过分析多种不同的应用在微内核中的进程间通信优化方式,发现了这些传统优化方式的优缺点。本文结合了这些方式的优点,提出了两种基于交换的进程间通信算法,优化了微内核中基于复制方式的常用通信算法。其中一种是物理页面交换算法,另一种是段基址交换算法。这两种交换算法都能够在利用独立地址空间保证传输数据正确性的同时,实现高效的传输功能,大大提升了微内核中的通信效率,从而提升微内核的性能。最后本文设计了性能测试实验对比了本文提出的两种通信算法与一般微内核中使用的复制型通信算法,在实验上验证了这两种算法在性能上的优势。

二、基于进程切换的操作系统性能探讨(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于进程切换的操作系统性能探讨(论文提纲范文)

(1)嵌入式操作系统在分布式系统中的设计与应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 嵌入式系统研究现状
        1.2.2 分布式系统研究现状
    1.3 本文的研究内容及贡献
    1.4 本文的章节安排
第二章 相关理论与软硬件平台介绍
    2.1 分布式系统
        2.1.1 分布式系统概述
        2.1.2 分布式系统的特征
        2.1.3 分布式系统的结构
        2.1.4 分布式系统的拓扑结构
    2.2 分布式操作系统
        2.2.1 构造分布式操作系统的途径
        2.2.2 设计分布式操作系统时应考虑的问题
        2.2.3 分布式操作系统的结构模型
    2.3 RT-Thread操作系统
        2.3.1 RT-Thread概述
        2.3.2 RT-Thread的架构
        2.3.3 RT-Thread内核
    2.4 嵌入式系统
        2.4.1 嵌入式系统概述
        2.4.2 STM32概述
    2.5 本章小结
第三章 系统总架构设计
    3.1 硬件的规划实现
    3.2 分布式架构设计模式
        3.2.1 无操作系统模式
        3.2.2 均衡模式
        3.2.3 非均衡模式
    3.3 系统结构
        3.3.1 控制节点和计算节点
        3.3.2 系统运行结构
    3.4 本章小结
第四章 分布式操作系统设计与实现
    4.1 进程管理
        4.1.1 分布式进程
        4.1.2 分布式进程的状态与切换
    4.2 分布式协同处理
        4.2.1 分布式互斥
        4.2.2 事件定序与时戳
        4.2.3 资源管理算法
        4.2.4 选择算法
    4.3 任务分配
        4.3.1 任务分配环境
        4.3.2 任务调度策略
    4.4 操作系统的移植
    4.5 本章小结
第五章 分布式通信机制设计与实现
    5.1 消息传递
        5.1.1 消息传递概述
        5.1.2 消息传递方式的设计
        5.1.3 消息传递的实现
    5.2 RPC的功能
        5.2.1 RPC的通信模型
        5.2.2 RPC的结构
        5.2.3 RPC的实现
    5.3 保密设计
        5.3.1 概述
        5.3.2 加密模型
        5.3.3 加密方案算法描述
        5.3.4 安全性分析
        5.3.5 性能分析
    5.4 本章小结
第六章 系统的应用
    6.1 引言
    6.2 DALI协议
        6.2.1 协议介绍
        6.2.2 DALI系统结构
    6.3 分布式操作系统的应用
        6.3.1 DALI访问时序与时戳
        6.3.2 主从设备RPC功能
        6.3.3 数据资源管理
    6.4 本章小结
第七章 主要结论与展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文

(2)基于虚拟机自省的隐藏进程主动防御方法研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容及创新点
    1.4 本论文的结构安排
第二章 相关技术背景
    2.1 隐藏进程检测技术
        2.1.1 Rootkit技术
        2.1.2 隐藏进程检测技术
    2.2 系统虚拟化技术
        2.2.1 虚拟化技术
        2.2.2 Qemu-KVM
    2.3 虚拟机自省技术
        2.3.1 虚拟机自省技术简介
        2.3.2 虚拟机自省技术的分类
    2.4 本章小结
第三章 基于虚拟机自省的隐藏进程检测方法
    3.1 检测方案整体框架
    3.2 虚拟机进程信息的恢复
        3.2.1 内存信息恢复
        3.2.2 寄存器信息恢复
        3.2.3 进程端口信息恢复
    3.3 基于VMI的进程外部视图维护
        3.3.1 Kernel进程视图的维护
        3.3.2 VMM进程视图的维护
    3.4 隐藏进程检测
        3.4.1 交叉视图对比法
        3.4.2 流量差异性分析法
    3.5 本章小结
第四章 基于虚拟机自省的隐藏进程防御方法
    4.1 防御方案整体架构
    4.2 防御系统各模块设计
        4.2.1 系统调用分发器
        4.2.2 辅助进程选择器
        4.2.3 系统调用重定向模块
    4.3 防御系统工作流程
        4.3.1 系统初始化阶段
        4.3.2 防御系统运行阶段
    4.4 本章小结
第五章 VMIDefender原型系统实现与测试
    5.1 系统设计目标
        5.1.1 系统需求分析
        5.1.2 系统设计目标
    5.2 VMIDefender总体架构
    5.3 检测子系统模块设计
        5.3.1 虚拟机信息获取和视图维护模块
        5.3.2 核心控制模块
    5.4 防御子系统模块设计
        5.4.1 辅助进程选择器模块
        5.4.2 系统调用分发器模块
        5.4.3 系统调用重定向模块
    5.5 VMIDefender系统测试
        5.5.1 实验环境
        5.5.2 Rootkit程序样本构造
        5.5.3 系统功能测试
        5.5.4 系统整体功能测试
    5.6 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读专业硕士学位期间取得的成果

(5)智能化数控系统任务调度技术的研究与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 数控技术的研究背景及发展趋势
        1.2.1 数控技术的研究背景
        1.2.2 数控技术的发展趋势
    1.3 多核嵌入式数控系统的研究现状
        1.3.1 多核处理器的发展
        1.3.2 嵌入式数控系统的研究现状
    1.4 研究内容和论文组织结构
第2章 基于多核ARM的数控系统软硬件结构研究
    2.1 智能化数控系统的含义
    2.2 开放式数控系统软硬件架构
    2.3 蓝天NC-200 数控系统软硬件架构
    2.4 蓝天GJ400 数控系统硬件平台
        2.4.1 GJ400 数控硬件结构
        2.4.2 SSB-Ⅲ现场总线
    2.5 多核数控系统硬件架构设计
        2.5.1 多核处理器
        2.5.2 多核开发板
    2.6 软件架构方案设计
        2.6.1 嵌入式操作系统平台的选定
第3章 实时操作系统技术路线及Linux实时化改造
    3.1 实时操作系统研究
        3.1.1 实时操作系统
        3.1.2 实时操作系统的体系结构
        3.1.3 实时操作系统性能指标
    3.2 Linux实时性的影响因素
    3.3 Linux实时化改造方案
        3.3.1 改进内核法
        3.3.2 双内核改造法
        3.3.3 采用的Linux实时化改造方案
第4章 多核嵌入式实时系统平台移植
    4.1 宿主机的选择与移植
    4.2 编译环境的移植
        4.2.1 安装交叉编译工具链
        4.2.2 安装依赖包
        4.2.3 编译u-boot
        4.2.4 编译Linux-3.0.35
        4.2.5 制作根文件系统rootfs
    4.3 安装Preempt_RT实时补丁
第5章 基于RCS库的分层控制系统
    5.1 RCS库研究
    5.2 CMS
    5.3 NML
        5.3.1 NML通信机制
        5.3.2 NML消息
        5.3.3 NML缓冲区
        5.3.4 NML进程
        5.3.5 对NML缓冲区的读写
    5.4 基于RCS的分层实时控制系统
    5.5 实时性能实验分析
第6章 多核系统实时任务调度技术
    6.1 多核实时任务调度的特点和分类
        6.1.1 多核实时任务调度的特点
        6.1.2 多核实时任务调度的分类
    6.2 多核实时任务调度算法分析
        6.2.1 基于复制的任务调度算法
        6.2.2 基于遗传算法的任务调度算法
        6.2.3 基于粒子群算法的任务调度算法
        6.2.4 基于滑动窗口的任务调度算法
        6.2.5 性能测试与结果分析
第7章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(6)基于嵌入式Linux线切割数控系统的实时性优化及其软件开发(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究背景
        1.2.1 电火花线切割概述
        1.2.2 电火花线切割数控系统国内外发展概况
        1.2.3 嵌入式技术及其实时操作系统发展概况
    1.3 文章主要内容及文章结构
第二章 实时操作系统
    2.1 基本概念
        2.1.1 实时系统
        2.1.2 实时操作系统
        2.1.3 实时操作系统特性
    2.2 电火花线切割数控加工对系统实时性的要求
        2.2.1 电火花线切割数控加工中的实时任务
        2.2.2 电火花线切割数控系统实时任务运行分析
        2.2.3 电火花线切割数控加工对系统的实时性要求
    2.3 Linux操作系统
        2.3.1 Linux操作系统概述
        2.3.2 Linux实时性制约因素
        2.3.3 Linux实时化关键技术
    2.4 实时抢占补丁的移植
    2.5 本章小结
第三章 Linux进程调度机制及实时调度算法的改进
    3.1 Linux系统进程调度
        3.1.1 进程调度及调度器概述
        3.1.2 CFS进程调度器
        3.1.3 实时进程调度器
    3.2 数控系统硬实时任务调度算法
        3.2.1 实时调度算法基本概念
        3.2.2 数控系统的硬实时调度算法
    3.3 EDF调度算法分析
        3.3.1 调度过程
        3.3.2 系统开销
        3.3.3 过载分析
        3.3.4 EDF算法的优劣
    3.4 EDF算法改进
        3.4.1 优化设计思路
        3.4.2 算法改进具体描述
        3.4.3 改进算法可行性分析
    3.5 本章小结
第四章 数控系统实时调度算法的实现
    4.1 SPD调度策略相关数据结构
        4.1.1 修改sched.h文件
        4.1.2 修改core.c文件
    4.2 SPD调度调度器详细设计
    4.3 就绪队列
    4.4 本章小结
第五章 数控系统软件的开发及环境搭建
    5.1 开发环境搭建
        5.1.1 宿主机开发环境搭建
        5.1.2 目标板开发环境搭建
    5.2 运行环境搭建
        5.2.1 改进内核的编译
        5.2.2 根文件系统的制作
        5.2.3 QtE编译移植
    5.3 数控软件的设计与实现
    5.4 数控软件主要功能的实现
        5.4.1 数控代码解释器
        5.4.2 数控轨迹插补器
    5.5 本章小结
第六章 系统性能测试与分析
    6.1 测试环境及测试工具
        6.1.1 测试内容和测试环境
        6.1.2 测试工具
    6.2 测试方法及结果分析
    6.3 软件上机效果测试
    6.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文/专利
致谢

(7)通信协议高效操作系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 嵌入式实时操作系统研究现状
        1.2.2 基于SDL机制开发的操作系统的发展现状
    1.3 章节安排
第二章 SDL-OS的设计概述与关键技术
    2.1 SDL-OS的总体设计
        2.1.1 设计目标
        2.1.2 设计难点
    2.2 关键技术介绍
        2.2.1 SDL机制与以信号为基本调度单位
        2.2.2 调度方式与算法
        2.2.3 Cortex-M4 的介绍
    2.3 本章小结
第三章 SDL-OS内核的设计
    3.1 信号管理
        3.1.1 信号的定义
        3.1.2 信号的调度
        3.1.3 信号的添加与执行
        3.1.4 信号优先级控制块的实现
        3.1.5 SDL-OS的信号切换
    3.2 进程间的同步与通信
        3.2.1 共享内存
        3.2.2 互斥量
    3.3 内存管理
        3.3.1 静态内存分配
        3.3.2 动态内存分配
    3.4 时钟管理
        3.4.1 systick定时器
        3.4.2 软件定时器
    3.5 中断管理
        3.5.1 中断的含义
        3.5.2 Cortex-M4 的中断与异常
        3.5.3 SDL-OS的中断管理
    3.6 本章小结
第四章 SDL-OS难点的实现
    4.1 优先级翻转问题
        4.1.1 目的进程不同的信号
        4.1.2 目的进程相同的信号
    4.2 保存域问题
    4.3 本章小结
第五章 SDL-OS与 ucos Ⅱ操作系统的对比测试
    5.1 测试对比平台ucos Ⅱ_SDL操作系统
        5.1.1 ucos Ⅱ操作系统的介绍
        5.1.2 ucos Ⅱ-SDL操作系统的实现
    5.2 ucos Ⅱ与 SDL-OS的对比
        5.2.1 添加信号函数耗时测试
        5.2.2 切换机制耗时测试
        5.2.3 空间占用对比
        5.2.4 ucos Ⅱ操作系统不适合通信协议的原因
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介

(8)操作系统进程子系统关键技术研究与设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 嵌入式系统低功耗技术研究现状与发展趋势
        1.2.1 技术概述
        1.2.2 研究现状
        1.2.3 发展趋势
    1.3 嵌入式系统抗干扰技术研究现状与发展趋势
        1.3.1 技术概述
        1.3.2 技术现状
        1.3.3 发展趋势
    1.4 CFS调度算法的研究现状与发展趋势
        1.4.1 算法概述
        1.4.2 算法现状
        1.4.3 发展趋势
    1.5 课题来源与论文结构
        1.5.1 课题来源
        1.5.2 论文结构
第2章 进程子系统基础
    2.1 计算机进程
        2.1.1 描述符与调度
        2.1.2 两种类型的进程
        2.1.3 调度器
    2.2 CFS调度算法
        2.2.1 CFS的概念
        2.2.2 CFS的代码实现
    2.3 CFS调度算法的进程切换
        2.3.1 理想时间
        2.3.2 调度延迟
        2.3.3 调度频率
    2.4 本章小结
第3章 嵌入式操作系统DPM功能的设计
    3.1 硬件供能
    3.2 DPM功能的设计
        3.2.1 运行流程
        3.2.2 默认时钟配置表
        3.2.3 用户时钟配置表
        3.2.4 切换时钟配置表
    3.3 DPM功能的实现
        3.3.1 软硬件环境
        3.3.2 核心代码
        3.3.3 烧录与仿真
    3.4 性能分析
        3.4.1 理论性能
        3.4.2 实际性能
        3.4.3 适用场景
    3.5 本章小结
第4章 嵌入式操作系统热重启机制的设计
    4.1 内存基础
    4.2 热重启机制的设计
        4.2.1 运行流程
        4.2.2 数据备份
        4.2.3 重启判断
        4.2.4 数据写入
        4.2.5 重启调度器
    4.3 热重启机制的实现
        4.3.1 软硬件环境
        4.3.2 核心代码
    4.4 热重启机制的测试
        4.4.1 触发硬件重启
        4.4.2 数据区的备份与写入
        4.4.3 进程栈的备份与写入
        4.4.4 调度状态的恢复
    4.5 性能分析
        4.5.1 实际性能
        4.5.2 改进方向
    4.6 本章小结
第5章 多处理器架构调度延迟的优化
    5.1 进程调度的性能
        5.1.1 调度器的效率损失
        5.1.2 处理器消耗型进程的效率损失
    5.2 调度延迟优化的设计
        5.2.1 增加执行效率
        5.2.2 增大调度延迟
        5.2.3 差异化的CFS
    5.3 调度延迟优化的实现
        5.3.1 内核版本
        5.3.2 文件修改
        5.3.3 核心代码
        5.3.4 主机性能
        5.3.5 编译与安装
    5.4 性能分析
        5.4.1 分析方法与工具
        5.4.2 数据选用
        5.4.3 调度性能分析
        5.4.4 计算性能分析
        5.4.5 改进方向
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的成果
致谢

(9)异构多核处理器微内核操作系统实验平台及评价体系研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文的主要工作
    1.4 论文的组织结构
第2章 异构多核处理器微内核操作系统和Simics的相关概述
    2.1 异构多核处理器和微内核操作系统的概念
        2.1.1 多核处理器的概述
        2.1.2 异构多核处理器的概念
        2.1.3 微内核操作系统的概念
    2.2 关于Simics全系统仿真实验平台的关键技术
        2.2.1 Simics的体系结构
        2.2.2 Simics全系统仿真环境架构
        2.2.3 Simics的 ICP系统模块仿真技术
    2.3 关于μC/OS-II操作系统的介绍
        2.3.1 μC/OS-II操作系统的特点和应用
        2.3.2 μC/OS-II操作系统的基本结构
        2.3.3 μC/OS-II操作系统的内核运行机制
    2.4 本章小结
第3章 异构多核微内核操作系统实验平台及其性能评价体系研究
    3.1 操作系统性能评价体系的建立
        3.1.1 评价指标体系
        3.1.2 功能实现的完整性度量项
        3.1.3 效率评价主要度量项
        3.1.4 可靠性评价主要度量项
    3.2 异构多核处理器微内核操作系统实验平台构建分析
        3.2.1 数字模型建模平台的可行性分析
        3.2.2 异构多核处理器微内核操作系统实验平台设计目标
        3.2.3 影响异构多核微处理器微内核操作系统性能的因素
        3.2.4 异构多核处理器微内核操作系统实验平台设计要点
    3.3 本章小结
第4章 CC-GLL仿真实验平台的搭建
    4.1 CC-GLL仿真实验平台的总体架构模型设计
        4.1.1 建模仿真平台总体设计
        4.1.2 仿真实验平台的具体建模流程
    4.2 CC-GLL实验平台仿真模块的设计
        4.2.1 ICP仿真模块优化算法的选择
        4.2.2 优化算法的改进
        4.2.3 改进后优化算法的实现
        4.2.4 优化算法验证分析
    4.3 CC-GLL实验平台验证模块的设计
        4.3.1 虚拟设备Probe的设计
        4.3.2 Comm Protocol的设计
        4.3.3 仿真平台一致性检测设计
        4.3.4 仿真平台同步机制的设计
        4.3.5 验证调试方法的设计
    4.4 CC-GLL实验平台运行与控制方式的设计
        4.4.1 进程/线程模型的设计
        4.4.2 进程间通信方式的设计
        4.4.3 内存管理机制的设计
        4.4.4 测试激励的设计
    4.5 本章小结
第5章 CC-GLL仿真实验平台实验测试与结果对比分析
    5.1 μC/OS-II操作系统的移植
        5.1.1 μC/OS-II可移植的条件
        5.1.2 μC/OS-II移植的步骤
        5.1.3 μC/OS-II的移植测试
    5.2 CC-GLL仿真实验平台核心模块的实现与结果
        5.2.1 进程与线程的实现
        5.2.2 虚拟内存管理机制的实现
        5.2.3 进程间通信(IPC)的实现
    5.3 CC-GLL仿真实验平台性能实验测试及结果分析
        5.3.1 性能测试程序设计
        5.3.2 实验结果分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢

(10)基于x86架构的微内核操作系统的研究与实现(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 微内核技术的发展历史
        1.2.2 国内外微内核操作系统
    1.3 研究内容与相关工作
    1.4 章节安排
第二章 相关技术基础
    2.1 微内核架构
        2.1.1 微内核架构简介
        2.1.2 微内核架构可信的特点
    2.2 DeHyp微内核
        2.2.1 进程调度管理
        2.2.2 内核内存管理
        2.2.3 中断管理
        2.2.4 进程间通信管理
        2.2.5 权能管理机制
    2.3 微内核的引导
        2.3.1 引导程序简介
        2.3.2 Bootloader
        2.3.3 x86 中的引导系统
        2.3.4 Multiboot Specification
    2.4 X86 架构CPU的硬件机制
        2.4.1 分页与分段机制
        2.4.2 多任务硬件支持
    2.5 本章小结
第三章 x86架构中微内核的总体设计与实现
    3.1 系统整体结构
    3.2 系统引导设计
        3.2.1 Multiboot Specification引导规范
        3.2.2 入口程序的设计
        3.2.3 X86 架构相关底层汇编
        3.2.4 内核镜像的设计
        3.2.5 系统引导的实现
    3.3 x86 架构中微内核的设计与实现
        3.3.1 GDT与 IDT
        3.3.2 定时器管理设计
        3.3.3 地址空间设计
        3.3.4 任务管理设计
        3.3.5 微内核初始化的实现
    3.4 微内核的安全增强设计
        3.4.1 安全引导验证
        3.4.2 内核镜像的加密保护
    3.5 本章小结
第四章 安全的快速IPC的设计与实现
    4.1 微内核中存在的问题
    4.2 微内核中IPC优化相关研究
    4.3 物理页面交换算法设计与实现
    4.4 段基址交换算法设计与实现
    4.5 本章小结
第五章 安全和性能测试实验与结果分析
    5.1安全功能测试实验
        5.1.1 安全引导功能验证
        5.1.2 内核镜像加密保护功能验证
    5.2 PPEA与 SBEA算法性能测试
    5.3 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 存在的不足
    6.3 未来的研究与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果

四、基于进程切换的操作系统性能探讨(论文参考文献)

  • [1]嵌入式操作系统在分布式系统中的设计与应用[D]. 寿颖杰. 江南大学, 2021(01)
  • [2]基于虚拟机自省的隐藏进程主动防御方法研究[D]. 黄晓祥. 电子科技大学, 2021(01)
  • [3]基于跨虚拟机零下陷通信的加速器虚拟化框架[J]. 李鼎基,糜泽羽,吴保东,陈逊,赵永望,丁佐华,陈海波. 软件学报, 2020(10)
  • [4]抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术研究[J]. 张倩颖,赵世军. 软件学报, 2020(10)
  • [5]智能化数控系统任务调度技术的研究与实现[D]. 张丽鹏. 中国科学院大学(中国科学院沈阳计算技术研究所), 2020(07)
  • [6]基于嵌入式Linux线切割数控系统的实时性优化及其软件开发[D]. 岑碧琦. 广东工业大学, 2020(02)
  • [7]通信协议高效操作系统研究[D]. 万宇丁芳. 西安电子科技大学, 2020(05)
  • [8]操作系统进程子系统关键技术研究与设计[D]. 王忧. 哈尔滨理工大学, 2020(02)
  • [9]异构多核处理器微内核操作系统实验平台及评价体系研究[D]. 迟金秋. 桂林理工大学, 2020(01)
  • [10]基于x86架构的微内核操作系统的研究与实现[D]. 彭星海. 电子科技大学, 2020(07)

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基于进程切换的操作系统性能探讨
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