“和欣”操作系统构件化文件系统的设计与实现

论文摘要

随着嵌入式系统应用领域的不断扩大,硬件设备和应用软件的多样性不断增加,开发一个通用、高度可定制的实时操作系统具有很重要的理论和现实意义。而文件系统是嵌入式操作系统的一个重要组成部分,设计一个高度可定制、可动态加载、可扩展的文件系统模型,辅助操作系统完成不同种类设备的数据管理,是一个重要的研究方向。本文研究了嵌入式文件系统的特点,运用构件思想建立文件系统模型,并应用于“和欣”嵌入式操作系统。论文的主要工作和研究成果包括如下几方面:1.提出了一种采用构件思想实现的文件系统模型。本文在分析传统的大内核文件系统模型缺陷的基础上,扩展了文件系统的概念,即从内核的组成部分延伸至内核提供的一项基本服务,该服务可加载于用户态。该模型实现了文件系统的动态加载和动态替换等特性,增强了操作系统内核的稳定性与安全性。2.建立了构件化文件系统的体系结构。本文在研究构件技术和文件系统的基础上,分析了嵌入式文件系统的特点,阐述了采用构件技术实现文件系统的优点和必要性,并讨论了几点关键技术问题:包括如何划分文件系统构件的层次,如何设计文件系统构件的接口,如何保证文件系统功能集合的完备性,如何提高文件系统操作设备的效率等。3.在“和欣”操作系统上设计并实现了构件化的文件系统。该文件系统基于微内核,运行于用户态,以命名服务的方式向客户提供服务。客户通过接口调用的方式向文件系统服务进程发出请求,服务进程调用相关设备驱动接口,实现对设备的操作。“和欣”构件化文件系统具有可配置,易于扩展,可动态升级的特点,方便用户定制、开发、调试或引入新的文件系统。4.对“和欣”文件系统进行了测试,包括功能测试和性能测试,测试结果验证了该文件系统的可用性、稳定性和安全性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 嵌入式系统概述
• 1.1.2 文件系统概述
• 1.1.3 国内外研究现状
• 1.2 本文的主要研究内容和主要贡献
• 1.2.1 主要研究内容
• 1.2.2 课题意义和贡献
• 1.2.3 本文的组织结构
• 第2章 相关工作
• 2.1 构件技术
• 2.1.1 构件技术综述
• 2.1.2 COM 技术
• 2.1.3 CAR 技术
• 2.2 通用操作系统的文件系统模型
• 2.2.1 FAT 文件系统
• 2.2.2 Ext2 文件系统
• 2.2.3 VFS 文件系统
• 2.3 嵌入式文件系统模型
• 第3章 基于构件思想的文件系统模型
• 3.1 构件化文件系统模型的建立
• 3.1.1 建立思想
• 3.1.2 体系结构
• 3.2 基于构件技术的文件系统分析
• 3.2.1 构件实现的优点
• 3.2.2 构件实现的必要性
• 3.2.3 构件实现的关键技术
• 第4章 “和欣”构件化文件系统的设计与实现
• 4.1 “和欣”操作系统
• 4.1.1 “和欣”操作系统2.0 内核
• 4.1.2 “和欣”操作系统命名服务
• 4.2 “和欣”构件化文件系统的 VFS 接口设计
• 4.2.1 文件系统接口IBasicFileSystem
• 4.2.2 输入输出接口IAbsoluteIO
• 4.2.3 基本文件接口IBasicFile
• 4.2.4 基本目录接口IBasicDirectory
• 4.3 构件化文件系统的设备驱动调用
• 4.4 “和欣”构件化文件系统的实现
• 4.4.1 VFS 层函数的实现
• 4.4.2 FAT 文件系统的实现
• 4.4.3 bootmods 文件系统的实现
• 4.4.4 tfs 文件系统的实现
• 4.4.5 其他文件系统
• 4.4.6 文件系统的相关配置
• 第5章 “和欣”构件化文件系统的测试与应用
• 5.1 功能测试
• 5.1.1 功能测试的原理与设计
• 5.1.2 功能测试结果
• 5.1.3 构件自动测试工具
• 5.2 性能测试
• 5.2.1 性能测试的原理与设计
• 5.2.2 性能测试结果
• 5.2.3 性能测试总结
• 5.3 应用示例
• 5.3.1 文件系统的启动与挂接
• 5.3.2 文件系统功能函数调用
• 5.3.3 多个文件系统并存运行
• 第6章 工作总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 声明
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果