面向航空电子的分区内核关键技术研究

【类型】学位论文

【作者】邢薇薇 

【关键词】 多重独立安全级别 分区内核 TRAP系统调用 动态分区调度 分区间通信

【摘要】传统架构的机载操作系统采用的“亡羊补牢”方法，已不能满足日益复杂的航空电子系统对机载软件安全性的要求。基于巨内核的系统，由于内核功能复杂、结构庞大，无法进行形式化验证保证系统的安全性。多重独立安全级别（MILS）架构则从预防的角度解决通信安全问题，在实现上采用分区内核。因此，分区内核作为MILS架构的基础，逐渐成为国内的研究热点。本文将围绕分区内核中的关键技术展开研究。本文以综合化航空电子结构的特征为基础，分析了分布式操作系统的航空和军事应用环境、通信状况、效率、应用需求及其局限性等因素，研究了分布式MILS体系结构的理论模型。设计了“自陷”（TRAP系统调用）机制和内核接口。TRAP系统调用机制保证了系统调用的可抢占；内核接口满足了分区内核的功能需求，基本上能够为上层的开发提供基础。设计了动态分区调度算法，并利用此算法实现了分区的动态调度。通过研究分区间通信机制，提出了一种改进的基于分区内核的共享内存模型，保证了消息传递的可靠性及高效性。与传统的TRAP系统调用机制相比较，本文设计的TRAP系统调用机制能够有效缩短关中断时间，及时响应硬件中断。实验结果表明，本文提出的动态调度算法解决了静态调度在系统处于空闲状态下CPU利用率较低的问题，提高了CPU的利用率。在后续的研究工作中，将继续实现分区内核周期处理部分的功能，从而进一步完善内核功能及接口。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】西安电子科技大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】姜建国

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