DSAG环境下的轻核心操作系统研究

论文题目: DSAG环境下的轻核心操作系统研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机系统结构

作者: 沈林峰

导师: 赵晓芳,陈明宇

关键词: 操作系统,轻核心,远程系统调用,应用程序环境

文献来源: 中国科学院研究生院（计算技术研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 网格化动态自组织体系结构即DSAG是一种新型的高性能计算机体系结构。它可以根据应用的计算模式和运行模式的需要,将网格化部件动态组织成一个计算机系统,并有效运行程序。DSAG体系下的计算机是一个利用动态组合的部件构成的全局系统,相应地传统单机操作系统的功能也必须在全局的角度重新进行考虑。本文主要研究DSAG环境下的轻核心操作系统,它用于支持科学计算应用的有效运行。该系统的设计结构体现了操作系统功能分布化的思想,它由计算节点轻核心Sand OS和文件服务器Remote Server组成,其中前者主要提供进程管理和存储管理,而后者则主要提供文件系统管理。我们提出了一种远程系统调用机制,它能重组松散耦合的操作系统功能,并利用这些功能提供完备的标准程序接口,从而支持典型应用;此外该机制还能用于实现单一系统映像。本文首先讨论了Sand OS,它的设计追求精简高效,并能支持多种体系结构。我们采用多种合理的简化处理来精简内核,并减少内核对程序执行的影响。接着本文论述了DSAG环境下远程系统调用机制的设计,提出了一种虚文件描述符的概念,它能够灵活有效地在多个客户进程之间复用服务器Remote Server的文件描述符资源。我们还利用该机制实现了若干单一系统映像功能。最后,本文利用远程系统调用等机制为Sand OS构建了一个兼容性良好的Linux应用程序环境,该环境支持传统的单机编程模式和OpenMP/pthread、MPI等重要的并行编程模式,能够运行多种典型应用,较好地满足了研究的需要。

论文目录:

摘要

英文摘要

第一章 引言

1.1 DSAG体系结构

1.2 DSAG系列模拟器

1.2.1 SandUPSim模拟器

1.2.2 SandMPSim模拟器

1.2.3 SandFox模拟器

1.3 本文的主要工作及贡献

1.4 本文的组织结构

第二章 DSAG轻核心操作系统概述

2.1 Topsy简介

2.2 设计目标

2.3 总体设计

2.4 对Topsy的改进

2.5 小结

第三章 轻核心Sand OS

3.1 设计特点

3.2 进程管理

3.2.1 进程的描述

3.2.2 进程的控制

3.2.3 进程的通信

3.2.4 进程的同步

3.2.5 进程的调度

3.3 存储管理

3.3.1 物理内存管理

3.3.2 地址空间映射

3.3.3 虚拟内存管理

3.3.4 内核堆的管理

3.3.5 页表和TLB管理

3.4 小结

第四章 远程系统调用机制

4.1 原理和结构

4.2 关键技术

4.3 机制的设计

4.3.1 通信模块

4.3.2 功能服务器－Remote Server

4.4 单一系统映像

4.4.1 命令行管道

4.4.2 远程fork

4.4.3 透明的远程pipe协作

4.5 小结

第五章 Linux应用兼容环境

5.1 ELF程序加载器

5.1.1 程序映像的加载

5.1.2 动态链接器的加载

5.1.3 用户堆栈的初始化

5.2 Linux系统调用API

5.2.1 远程系统调用机制下的实现

5.2.2 虚服务机制下的实现

5.2.3 实现小结

5.3 并行编程环境

5.3.1 基本pthread库

5.3.2 基本MPI库

5.4 测试分析

5.5 兼容性对比

5.6 小结

第六章 结束语

6.1 本文工作总结

6.2 进一步的工作

附录

参考文献

致谢

作者简介

发表文章目录

发布时间: 2006-12-26

参考文献

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