计算机软件论文基于第二代微内核L4的分布式操作系统E1的研究.doc

基于第二代微内核L4的分布式操作系统E1的研究 基于第二代微内核L4的分布式操作系统E1的研究 The Study of Distributed Operating System E1 Based on Second Generation Microkernel L4 【摘要】 本文主要工作就是研究了基于第二代微内核的分布式操作系统E1。本文首先讨论微内核关于内核尺寸的两个问题与第一代微内核在设计上不足。表明基于第二代微内核的系统能够具有很好的性能。然后对比研究了两个微内核Exokernel&L4。结果表明,L4微内核以其精简的两个核心概念线程和地址空间,能够提供很好系统扩展机制并且扩展后的系统具有很好的模块性。同时也是回答了E1为什么选择第二代微内核中的L4作为系统内核。由于E1是一种分布式操作系统,所以本文也研究了基于第一代微内核的分布式操作系统的三个成功系统Amoeba、Mach、Chorus,并且从六个方面进行了比较。为研究E1的架构设计奠定基础。随后在以上比较研究的基础上着重对E1的构架设计进行了深入的研究。在研究了E1的架构设计的基础上,给出了分布式对象的实现和其他重要系统概念的实现,并总结了几点架构设计上的经验。【Abstract】 This paper mainly studies the distributed operating system E1 that based on secondgeneration microkernel L4This paper first discuss the problem that microkernel must and can be smell, and the fallof the first generation microkernels design. The result means that based on secondgeneration system can get good performance. After that paper study the two versionsecond generation microkernel - Exokernel & L4, and get some difference of them. Theresult means that the L4 have property abstraction concept - address space & thread,more fit system to extensible, the system based on it will have good modular. Thesestudy also answer the question that why E1 selected L4 as system kernel.Since E1 is a kind of distributed operating system, paper studies the three successsystem that based on first generation microkernel - Amoeba Chorus Mach. From sixaspects compare the three systems to make prepare to study the E1 system.Papers fourth sections make a deep study of E1 that based on before sections preparestudy work. After the study architecture design of E1, make a simple implementation ofE1 system core concept distributed objects; get several experience of architecturedesign. 【关键词】 第二代微内核L4; 分布式操作系统; E1【Key words】 Second generation microkernel ; L4; Distributed Operating System ; E1 基于第二代微内核L4的分布式操作系统E1的研究摘要 3-4 ABSTRACT 4 第一章 绪论 7-11 1.1 引言 7 1.2 研究背景 7-10 1.2.1 第一代微内核 9 1.2.2 操作系统研究领域的争论 9-10 1.3 论文的组织 10-11 第二章 第二代微内核系统 11-25 2.1 关于微内核的一些讨论 12-15 2.1.1 微内核在尺寸上必须是小的 12-15 2.1.2 微内核的尺寸能够是小的 15 2.2 L4微内核 15-21 2.2.1 L4微内核介绍 15-17 2.2.2 L4微内核的基本概念 17-19 2.2.3 L4微内核的扩展机制 19-20 2.2.4 L4微内核的系统调用 20-21 2.3 Exokernel微内核 21-23 2.3.1 Exokernel内核的设计原则 21-22 2.3.2 Exokernel微内核的扩展机制 22-23 2.4 L4和Exokernel的扩展性比较 23-24 2.5 本章小结 24-25 第三章 分布式操作系统的设计 25-35 3.1 分布式操作系统设计中的问题 25-26 3.2 基于第一代微内核的分布式操作系统设计 26-30 3.2.1 Amoeba系统 26-27 3.2.2 Mach系统 27-28 3.2.3 Chorus系统 28-30 3.3 三个分布式操作系统的比较 30-33 3.3.1 系统设计指导思想 30-31 3.3.2 系统对象 31-32 3.3.3 系统进程 32 3.3.4 系统内存模式 32 3.3.5 系统通信 32-33 3.3.6 系统服务器 33 3.4 本章小结 33-35 第四章 E1分布式操作系统的设计 35-61 4.1 E1系统背景 35-36 4.2 E1的抽象概念 36-39 4.3 E1与其他分布式操作系统设计的比较 39-40 4.4 E1的架构设计概述 40-43 4.4.1 分布对象 40-42 4.4.2 类对象 42-43 4.5 E1整体架构 43-44 4.6 对象之间的交互 44-47 4.6.1 区域的保护机制 44-45 4.6.2 跨区域调用 45-46 4.6.3 线程 46-47 4.7 组件服务 47-52 4.7.1 对象注册表 47-49 4.7.2 访问控制服务器 49-50 4.7.3 全局命名服务器 50 4.7.4 垃圾回收器 50-52 4.8 复制策略 52-57 4.8.1 几种具体的复制策略 52-54 4.8.2 分布对象复制体的通信 54-56 4.8.3 通信组结构的改变 56-57 4.9 E1的编程模式 57-59 4.10 E1的架构设计总结 59-60 4.11 本章小结 60-61 第五章 E1系统核心概念的实现 61-71 5.1 E1系统启动模式 61-62 5.2 E1核心概念的实现 62-69 5.2.1 E1系统线程的实现 63 5.2.2 E1系统服务器实现 63-64 5.2.3 物理内存管理器接口实现 64-65 5.2.4 E1系统保护域的实现 65-66 5.2.5 内存对象的实现 66-67 5.2.6 系统页面管理器的实现 67-68 5.2.7 物理内存分配管理接口实现 68-69 5.3 E1系统根模块的实现 69 5.4 本章小结 69-71 第六章 启示与总结 71-73 致谢 73-75 参考文献 75-76