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引言 操作系统领域一直以来面临的一个主要挑战

2013-07-28 01:21
导读:硕士毕业论文论文论文,引言 操作系统领域一直以来面临的一个主要挑战应该怎么写,有什么格式要求,科教论文网提供的这篇文章是一个很好的范例: 引言    操作系统领域一直以来面临的一个主要

引言
  
  操作系统领域一直以来面临的一个主要挑战来自于应用程间存在的相互独立性和资源互操作性之间的矛盾,即每个应用程序都希望能运行在一个相对独立系统环境下,不受其他程序的干扰,同时又能以方便快捷的方式与其他程序交换和共享系统资源[4]。当前面向个人计算机的通用操作系统更强调程序间的互操作性,而缺乏对程序间相对独立性的有效支持。
  虚拟化技术因其具有同时运行多个相对独立操作系统的能力而被用来克服上述挑战。VMware 和Xen 等虚拟化主流产品均采用Hypervisor 模型。该模型通过将应用程序运行在多个不同虚拟机内,实现对上层应用程序的隔离[2]。但由于Hypervisor 模型更倾向于每个虚拟化都拥有一份相对独立的系统资源,提供相对完全的独立性支持,这种策略造成处于不同虚拟机内的应用程序间实现互操作非常困难。例如,即使是运行在同一台物理机器上,如果处于不同虚拟机内,那么应用程序间仍然只能通过网络进行数据交换,而非共享内存或者文件。
  Hypervisor 模型这种强独立性保障策略在一定程度上牺牲系统的执行效率。对于高性能计算、web 服务、数据库、游戏平台和分布式系统等许多应用领域,提供高效的资源互操作性同保持程序间的相对独立性具有同等重要的意义[4]。因此就提出了一种基于资源与安全器概念的虚拟化技术,能够在满足基本的独立性需求的同时提供高效的系统资源共享支持。
  
  1 资源容器
  
  当前比较流行的高性能服务器程序通常是一个资源主体对应多个资源消费者的模式,如事件触发模式(Event-Driver),或者是多个资源主题对应多个资源消费者的模式,如CGI程序。这样造成准确估算出单个资源消费者所使用的资源量变得非常困难,从而无法很好的进行资源管理和控制。例如,在多线程服务器上,一个应用实例对应于一个可以执行多种独立行为的进程,这个进程拥有所有属于它的资源。但在使用线程完成单个任务时,其所使用到的资源往往只是这个进程所属资源的一个子集。由于对资源的控制粒度只能细化到进程级别,因此不可能对单个线程进行独立的资源控制。而对需要多线程协作完成的任务进行资源的统计和控制就更加的难以实现[3]。其他主要的限制来自于资源控制范围、线程调度策略和任务涉及线程差异等在内的多个方面。例如,系统很少对网络资源的使用进行控制,必然造成对涉及网络使用的进程的资源统计数据的变差,进面造成资源调度的不准确。 (科教作文网http://zw.nseAc.com)
  为此提出了延时处理机制,将进程视为完成某个任务的核心,将网络等资源的使用和进程相联系起来,从而提高了资源统计的精确度。但该机制仍然无法彻底解决线程不是资源控制和统计单元的问题。
  资源容器的概念最早出现在1999 年G.Banga 等发表的中[7],主要是为了提高应用程序对系统资源的控制和管理能力。基于资源容器的系统可以把系统中的资源主体从运行主体即进程中剥离出来,从而达到对系统资源进行更精确和高效控制的目的,作为抽象的操作系统载体,资源容器可以拥有一个或多个进程在完成某个任务过程中所使用的所有资源。因此,资源主体不再静态地绑定到进程。进程及其产生的线程与资源主体的关系是动态的、可调整的。甚至来自多个不同进程的线程也可以同时属于一个资源容器。资源容器与任务相对应,记录下任务在执行过程中所消耗的所有的资源,包括CPU、内存和网络等。这样就可以根据这些信息实现对资源的全理调度和控制[1]。资源容器通过引入子资源容器概念可以将任务分解并归类以容器组进行管理,子资源依照一定的规则实现资源的共享,提高灵活性。
  
  2 安全容器
  
  克服资源共享带来的安全隐患的有效方法,是采用一套可靠的访问控制机制来防止非法的资源共享。强制访问控制(MAC)是早期较有影响的访问控制机制,它通过在所有的系统对象上添加有管理员制定的安全策略来限制正在执行的程序的访问权限,从而阻止恶意程序破坏的传播。该方法存在许多限制,首先由于采用了基于安全分级的安全机制,因此只能实现一些普遍的安全策略,无法针对单个程序提出不同的安全策略。其次,它对数据和程序的完整性,以及程序的职能范围无法进行有效的控制。在此基础上提出一种名为Flask 的MAC[6]

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