操作系統(tǒng)東南大學(xué)滕至陽chapter8

1、第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.1 操作系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)易用性 可靠性 安全性 高效性 1第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.1 操作系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)易維護(hù)性 易移植性 與硬件有關(guān)的代碼量越小，移植工作量就越 小。微核心技術(shù)就是在這種背景下產(chǎn)生的 2第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.2 操作系統(tǒng)設(shè)計方法9.2.1 模塊接口法圖9-1 模塊之間的復(fù)雜關(guān)系3第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.2.2 有序分層法自頂向下 自底向上 雙向策略 圖9-2 分層圖4第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.2.2.2 分層原則5圖9-3 參考層次劃分65WPS and Application4API3DLLs2OS/2 Kernel1Device

2、Drivers0Hardware圖9-4 OS/2的層次7第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.2.3 面向?qū)ο蠓椒?.2.3.2 開發(fā)方法 IBM在研制OS/2的過程中，定義了系統(tǒng)對象模 型SOM(System Object Model) 圖9-58圖9-5 OS/2中WPS的對象層次 9圖9-5 OS/2中WPS的對象層次 10第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.2.4 微核法9.2.4.1微核結(jié)構(gòu) Mach3.0中的主要對象有：任務(wù)(task)、線程、 端口(port)、消息(message)和存儲對象 11第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.2.4.1微核結(jié)構(gòu)任務(wù)是提供線程運行的資源構(gòu)成的靜態(tài)環(huán)境，它是資源的分

3、配單位和保護(hù)單位。線程是運行的基本單位，它包括必須的棧和寄存器組等。UNIX進(jìn)程相當(dāng)于只有1個線程的任務(wù)。端口是1個單向的通信通道，可有多個發(fā)送者，但接受者只能有1個 12第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.2.4.1微核結(jié)構(gòu) IPC實現(xiàn)中盡量減少消息復(fù)制而采用映射（maping）的方法。通信雙方線程通過核心堆棧的轉(zhuǎn)讓（handoff）實現(xiàn)發(fā)送線程和接收線程的快速切換，從而大大提高通信效率，特別是站點內(nèi)通信的效率存儲對象管理通過pager進(jìn)行。Match核心提供缺省page負(fù)責(zé)換頁分區(qū)管理13taskvm_mapvm_map_entryvm_object同一任務(wù)中線程拉鏈任務(wù)的ipc_space任務(wù)的

4、地址映象任務(wù)所連的pset屬同一pset的任務(wù)拉鏈地址映象表頭Pmap指針pmap地址映象表項雙向鏈對應(yīng)vz區(qū)的首末址映象的存儲結(jié)構(gòu)指針及offsset保護(hù)屬性繼承屬性該存儲對象在主存的頁面（駐留頁表項）拉鏈Pager的三個port;memory_object_port;request_port;name_port.存儲對象及pager的特性和狀態(tài)信息14threadvm_page(駐留頁表項，一個頁面一項)所在任務(wù)的指針同一任務(wù)中線程拉鏈所在的pset屬同一pset線程拉鏈所在運行隊列的拉鏈(全局或局部隊列)等待接受消息而被封鎖的線程隊列拉鏈狀態(tài)消息調(diào)度消息核心棧指針硬件現(xiàn)場保護(hù)thread

5、 port指針屬同一存儲對象的頁表項拉鏈對應(yīng)的存儲對象結(jié)構(gòu)指針及offset空閑頁隊列可回收頁隊列已分配頁隊列頁面狀態(tài)信息頁物理地址注：系統(tǒng)中有三個外部變量分別存放空閑頁，可回收頁，已分配頁3個隊列的隊首：free,inactive,active15ipc_spacetable表項port結(jié)構(gòu)port_set結(jié)構(gòu)存放part名指針table作為table擴充的splay數(shù)指針port結(jié)構(gòu)指針具發(fā)送權(quán)port的hast鏈結(jié)構(gòu)者的ipc_space指針?biāo)韺ο蟮慕Y(jié)構(gòu)指針（如task結(jié)構(gòu)）所屬port集接受信息隊列等待接受的線程隊列發(fā)送消息等待線程隊列port名接受信息隊列等待接受而封鎖的線程隊列

6、part_set名processer_setprocesser全局運行隊列頭屬于pset處理機隊列pset空閑處理機隊列pset中任務(wù)隊列pset中線程隊列系統(tǒng)中pset拉鏈pset_port指針局部運行隊列頭所屬處理機集空閑處理機隊列狀態(tài)信息處理機的idle thead的結(jié)構(gòu)指針processer port指針圖9-6 Mach3.0的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及關(guān)系16第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.2.4.2 基于微核的開發(fā)技術(shù)基于Mach 核心的UNIX多服務(wù)器系統(tǒng)的總體結(jié) 構(gòu)，大致可分為3層：核心、一組服務(wù)器和與透 明模擬庫相聯(lián)的用戶進(jìn)程（見圖9-7）17圖9-7 系統(tǒng)的總體設(shè)計18第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.2.4.3 基于微核的操作系統(tǒng)COSIX19圖9-8 COSIX V2.X 結(jié)構(gòu)20第九章操作系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)9.3 操作系統(tǒng)的實現(xiàn)用匯編語