运营级Linux驱动程序加固的研究与设计

论文摘要

运营级Linux以其成本低、源代码开放、平台无关、升级快的特点深受广大电信运营商的亲睐。CLinux是华为公司正在开发中的一种运营级Linux。它对设备的可用性具有较高的要求,因此,对设备驱动程序加固是其中必不可少的一部分。本文重点研究了Linux下的传统驱动程序加固技术,根据CLinux的需要对其进行扩展和改进。完成的工作主要分为以下三个部分:1.分析了运营级Linux的基本体系结构,重点研究了传统驱动加固技术,并分析了它的缺陷。2.对传统驱动加固技术进行扩展和完善,设计并实现了Clinux的设备驱动加固。3.基于CLinux的驱动加固技术,本文对CLinux中的失效处理进行了研究。为了模拟设备的失效,课题设计并实现了一种失效注入方法,并针对E100 Pro 100/+服务器网络适配器进行了几个失效注入实验。我们从实验中的获得失效数据,运用数据分析的方法对这些数据进行了分析。通过分析得出了一些有利于提高网卡可用性的结论。另外,课题设计了一种驱动程序失效恢复算法来提高驱动程序失效恢复效率,并使用两个失效注入实验证明了它的意义。论文完成的工作成果是CLinux的重要组成部分,对运营级Linux驱动加固的研究和实现也具有一定的理论和实际意义,以及较高的研究参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外相关研究
• 1.2.1 运营级概念的提出
• 1.2.2 CGL 组织制定的运营级 Linux 规范
• 1.2.3 电信产品开发商的相关研发
• 1.3 课题简介
• 1.3.1 工程环境
• 1.3.2 课题工作内容
• 1.4 论文结构
• 1.5 论文的研究成果
• 第二章 传统 Linux 驱动加固技术研究
• 2.1 Linux 驱动加固
• 2.1.1 驱动加固概述
• 2.1.2 驱动加固的关键问题
• 2.2 传统的驱动加固方法
• 2.2.1 基本运行时和配置信息
• 2.2.2 软件编码方法
• 2.2.3 分离设备实例
• 2.2.4 硬件访问的公共点
• 2.2.5 数据验证
• 2.2.6 适当的中断共享
• 2.2.7 资源释放
• 2.2.8 时钟绑定设备等待事件
• 2.2.9 乱序事件处理
• 2.2.10 伪事件处理
• 2.2.11 panic 事件处理
• 2.2.12 枚举返回代码
• 2.2.13 设备失效处理
• 2.2.14 驱动程序失效处理
• 2.2.15 使用标准内核函数
• 2.3 传统驱动加固的不足
• 第三章 CLinux 驱动程序加固的研究与设计
• 3.1 Clinux 驱动加固技术的设计思想
• 3.1.1 Clinux 驱动加固技术的设计目标
• 3.1.2 Clinux 驱动加固技术的设计思路
• 3.2 Clinux 驱动加固中设备管理机制的研究与设计
• 3.2.1 子系统和资源标识的使用
• 3.2.2 基于“子系统和资源”的管理机制设计
• 3.3 Clinux 驱动加固中设备监控技术的研究与设计
• 3.3.1 设备统计数据监控的研究与设计
• 3.3.2 设备诊断测试系统的研究与设计
• 3.3.3 设备信息记录系统的研究与设计
• 第四章 基于CLinux 驱动加固技术的失效处理研究
• 4.1 失效注入测试
• 4.1.1 失效注入方法概述
• 4.1.2 基于 ioctl 系统调用的失效注入技术的设计与实现
• 4.2 对失效数据进行分析
• 4.2.1 网络收发数据分析
• 4.2.2 设备失效数据分析
• 4.2.3 驱动程序失效数据分析
• 4.3 驱动程序失效恢复研究
• 4.3.1 失效恢复概述
• 4.3.2 基于程序访问局部性的失效恢复算法
• 4.3.3 基于局部性原理的失效恢复算法的意义
• 第五章 CLinux 驱动程序加固的实现
• 5.1 “子系统和资源”层次结构的实现
• 5.2 设备统计数据监控系统的实现
• 5.2.1 公共统计数据管理器的实现
• 5.2.2 驱动程序统计数据接口的实现
• 5.3 设备诊断测试系统的实现
• 5.3.1 诊断管理层的实现
• 5.3.2 驱动程序的诊断接口和测试程序的实现
• 5.3.3 设备诊断测试文件系统的实现
• 5.4 EVLOG 日志在 Clinux 驱动加固技术中的应用
• 5.4.1 EVLOG 的内核空间API
• 5.4.2 Event Schema 日志格式
• 第六章 结束语
• 6.1 本文的工作总结
• 6.1.1 课题完成的工作
• 6.1.2 课题研究过程中遇到的困难和解决方法
• 6.1.3 课题研究中的特殊收获
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录