支持高性能IPC的內(nèi)存管理策略研究.pdf

1、多任務(wù)已經(jīng)成為現(xiàn)代普通操作系統(tǒng)的必備功能之一。多任務(wù)在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上分時(shí)運(yùn)行讓用戶使用計(jì)算機(jī)更為方便靈活，允許多項(xiàng)工作同時(shí)共享同一臺(tái)計(jì)算機(jī)資源。與之同時(shí)，多個(gè)進(jìn)程經(jīng)常需要為完成相關(guān)的工作而進(jìn)行進(jìn)程間的通信，這時(shí)就需要用到操作系統(tǒng)提供的進(jìn)程間通信（IPC，Inter-Process Communication）的功能。IPC性能的提升往往意味著相關(guān)進(jìn)程響應(yīng)時(shí)間更短，效率更高。本文試圖從內(nèi)存管理策略以及內(nèi)核實(shí)現(xiàn)出發(fā)，分析 IPC過(guò)程中的開銷

2、，研究 Linux中通過(guò)調(diào)整內(nèi)存管理策略進(jìn)一步提高IPC性能的方法。
　　本文首先介紹了課題的背景、意義以及相關(guān)的研究，簡(jiǎn)要介紹了現(xiàn)代操作系統(tǒng)內(nèi)存管理需求以及由此帶來(lái)的 IPC問(wèn)題，介紹了操作系統(tǒng)內(nèi)核的種類及相應(yīng)的內(nèi)存管理策略，文章還簡(jiǎn)要介紹了不同操作系統(tǒng)內(nèi)核為了適應(yīng)內(nèi)核架構(gòu)而提供的不同的進(jìn)程間通信方法。
　　本文隨后詳細(xì)分析了幾個(gè)具有代表性的操作系統(tǒng)內(nèi)核中進(jìn)程間通信的機(jī)制以及實(shí)現(xiàn)的方法。文章先從宏內(nèi)核的角度出發(fā)，詳細(xì)考察了

3、Linux內(nèi)核中內(nèi)存管理策略以及它為用戶進(jìn)程間通信提供的若干種 IPC手段以及使用方法。經(jīng)過(guò)閱讀內(nèi)核中相應(yīng)方法的代碼，理清其實(shí)現(xiàn)原理，分析并總結(jié)了 Linux內(nèi)核中各 IPC方法在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的開銷，比較了各種方法之間的差異。文章再?gòu)奈?nèi)核的角度出發(fā)，考察了MINIX3以及L4這兩個(gè)微內(nèi)核中用于在系統(tǒng)服務(wù)間進(jìn)行進(jìn)程間通信的方法。文中介紹了這兩種微內(nèi)核的相關(guān)研究資料以及設(shè)計(jì)原理。在閱讀了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)代碼后，分析了這兩種內(nèi)核提供的內(nèi)存管理

4、策略以及在相應(yīng)模型下形成的進(jìn)程間通信手段。
　　在比較了以上這些方法的優(yōu)劣后，文中分析了進(jìn)一步提高 Linux中 IPC性能的方法，嘗試性地將微內(nèi)核L4中所用到的一些內(nèi)存管理策略及方法應(yīng)用到 Linux內(nèi)核中，試圖提出一種通過(guò)跨進(jìn)程的直接內(nèi)存映射進(jìn)行 IPC的方法，并為此設(shè)計(jì)了相關(guān)的語(yǔ)義及使用方法。文章隨后詳細(xì)分析了該方法在Linux內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)的可行性以及具體的手段，再詳細(xì)介紹了各語(yǔ)義的具體實(shí)現(xiàn)方法，分析了方法對(duì)內(nèi)核其他部分所產(chǎn)生