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《兰州大学》 2012年
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共享内存IPC机制的形式化验证与实现

顾飞  
【摘要】:随着计算机操作系统的发展,人们对操作系统的需求越来越多样化。因此诞生了很多不同于传统一体化内核结构的操作系统。其中微内核操作系统因为在系统安全性和灵活性方面体现出的优势,而越来越受到人们的关注。第一代微内核操作系统由于设计的问题,未能取得成功。但是以L4为代表的第二代微内核操作系统大大改善了第一代微内核操作系统的缺点,进行了重新的设计,目前已经重新得到学术界和工业界的广泛关注。 L4/Fiasco由德国德累斯顿理工大学对L4的进一步开发,提供了硬实时支持。它是目前第二代微内核操作系统的代表之一。L4/Fiasco中的IPC机制由内核提供,每一次IPC通信都需要内核的参与,因此IPC容易成为L4/Fiasco的性能瓶颈。 本文介绍了微内核操作系统原理与技术,注重介绍了L4/Fiasco微内核操作系统的结构,并对其现有的IPC机制的不足进行分析,提出了新的基于共享内存的IPC机制一L4STM。L4STM提供了5个接口函数供使用IPC的线程调用,并隐藏了服务线程和并发算法细节。L4STM使用了专门的服务线程来分配和管理共享内存区域,并引入了软件事务内存机制,这些创新点使得L4STM实现了一种对内核依赖性低、可以支持3个以上进程数据交互的高效IPC机制。 同时,本文介绍了形式化方法相关概念、原理以及应用,着重介绍了用于并发算法、协议、分布式系统形式化检查的形式化验证工具SPIN,并将SPIN引入了L4STM的设计过程中,对L4STM设计中的并行算法进行了建模验证,以保证其正确性。最后,本文对L4STM进行了代码实现和测试。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP316.2

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