【摘 要】
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随着信息化技术的发展,Linux已经被广泛地应用到服务器和桌面系统,近年来,随着嵌入式系统应用的持续升温,Linux也开始应用于嵌入式领域,逐步成为通信,工业控制,航天军工,医疗
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随着信息化技术的发展,Linux已经被广泛地应用到服务器和桌面系统,近年来,随着嵌入式系统应用的持续升温,Linux也开始应用于嵌入式领域,逐步成为通信,工业控制,航天军工,医疗卫生、消费电子等领域的主流操作系统。研究表明,70%的Linux内核代码来自于设备驱动,目前,主流的桌面操作系统大约包含35,000个设备驱动程序。传统的Linux驱动模型,为了兼顾系统性能和I/O指令等特权指令的要求,设备驱动往往与操作系统内核运行在同一个地址空间,具有内核的所有权限。操作系统对运行在内核态的代码是无条件信任的,因此,设备驱动内一个小小的bug,也将会导致一个系统范围内的故障。另外,内核驱动编程要遵循严格的限制,驱动开发、调试以及测试的工具匮乏,很难保证驱动的可靠性。在深入研究了Linux操作系统驱动模型的基础上,本文设计和实现了一种全新的用户态驱动框架U2MDF(Unified User-Mode Driver Framework)。U2MDF的核心思想是将传统的设备驱动分成内核态驱动模块和用户态驱动模块两部分,内核态驱动模块包含与性能密切相关的热点代码,如中断处理函数等;用户态驱动部分包含与性能无关的冷点代码,如设备的初始化等。本文以RTL8139网络设备为例,实现了U2MDF的原型系统,实验结果证明,U2MDF在满足实际应用对性能要求的前提下,有效地减少了运行在内核态的驱动代码,基本上实现了驱动和内核的隔离,最终达到了提高操作系统整体可靠性的目的。
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