企業(yè)服務(wù)體的操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析-文庫(kù)吧資料
2025-06-27 16:55本頁(yè)面
【正文】 設(shè)置)，否則當(dāng)前執(zhí)行流睡眠在該消息上等待該位變?yōu)椤蓖瓿伞薄＃?） 根據(jù)小端口的屬性切換資源和運(yùn)行狀態(tài)包括地址空間、堆棧、調(diào)度優(yōu)先級(jí)、存取控制信息以及運(yùn)行特權(quán)級(jí)等，必要時(shí)阻塞當(dāng)前執(zhí)行流以等待空閑的堆棧資源。服務(wù)體模型使用PokeMessage將消息寫入一個(gè)服務(wù)體的小端口，ReplyMessage用來(lái)回復(fù)消息表明該消息處理完畢。 消息的發(fā)送和回復(fù)服務(wù)體管理器提供了基于消息的通訊機(jī)制，減在消息的處理上利用執(zhí)行流的等價(jià)性，通過(guò)復(fù)用執(zhí)行流避免了不必要的上下文切換開(kāi)銷。Connect根據(jù)所提供的服務(wù)體的名字和小端口號(hào)給目標(biāo)服務(wù)體發(fā)送連接請(qǐng)求消息，由該服務(wù)體并對(duì)各項(xiàng)安全指標(biāo)進(jìn)行認(rèn)證，如果通過(guò)認(rèn)證則返回代表連接的描述符。目標(biāo)服務(wù)體的每個(gè)連接都使得該服務(wù)體的引用數(shù)增加一，釋放時(shí)引用數(shù)減一。3 服務(wù)體模型的工作過(guò)程 建立服務(wù)體連接使用一個(gè)服務(wù)體所提供的服務(wù)前，首先應(yīng)該與該服務(wù)體建立連接。需要執(zhí)行流的服務(wù)體向核心內(nèi)核提出申請(qǐng)并注冊(cè)一個(gè)小端口，注冊(cè)的小端口中有服務(wù)體的地址空間、棧以及消息處理函數(shù)地址等信息。設(shè)備的中斷服務(wù)例程并不在中斷消息中完成，核心內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了一個(gè)功能更加完善的實(shí)時(shí)中斷處理機(jī)制用以處理設(shè)備中斷。需要相關(guān)異常、中斷消息的服務(wù)體可以通過(guò)訂閱核心內(nèi)核的相關(guān)消息來(lái)捕獲相應(yīng)的消息。中斷、異常由核心內(nèi)核捕獲并以錯(cuò)誤（對(duì)異常事件）或者廣播（對(duì)于中斷）的形式向外發(fā)布。 核心內(nèi)核 核心內(nèi)核是一個(gè)特殊的服務(wù)體，它屏蔽了大多數(shù)的處理器具體細(xì)節(jié)，為其他服務(wù)體提供包括執(zhí)行流管理，中斷管理、異常管理，時(shí)鐘服務(wù)，工作者執(zhí)行流管理以及內(nèi)核同步等多種基礎(chǔ)機(jī)制。棧一般位于基本空間內(nèi)，也可以位于擴(kuò)展空間以滿足對(duì)堆棧大小有特殊要求的情況。服務(wù)體提供執(zhí)行流運(yùn)行所需要的棧，當(dāng)執(zhí)行流進(jìn)入通過(guò)小端口進(jìn)入服務(wù)體時(shí)要進(jìn)行堆棧切換。服務(wù)體的地址空間信息記錄在小端口中，同一服務(wù)體的不同小端口可以具有不同的地址空間信息，執(zhí)行流通過(guò)小端口進(jìn)入服務(wù)體時(shí)加載該小端口中記錄的地址空間信息，如果服務(wù)體只使用基本空間則僅加載存取內(nèi)存控制信息。一個(gè)服務(wù)體可以根據(jù)需要可以擁有多個(gè)私有空間，從而使所管理數(shù)據(jù)的容量超過(guò)硬件所帶來(lái)的虛存空間限制。由于擴(kuò)展空間的內(nèi)容私有于服務(wù)體，所以當(dāng)使用擴(kuò)展空間的數(shù)據(jù)作為參數(shù)傳遞給其他服務(wù)體的時(shí)候，應(yīng)首先映射到基本空間內(nèi)。擴(kuò)展空間是服務(wù)體所私有的，私有空間是分頁(yè)管理的，可以根據(jù)需要交換到后備存儲(chǔ)器中以優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)存的使用。基本空間位于系統(tǒng)地址的高端，且是不可換出的以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。所有服務(wù)體的共享同一個(gè)基本空間，根據(jù)需要服務(wù)體還可以擁有屬于本服務(wù)體一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展空間。一個(gè)有趣的結(jié)論是在極端情況下如果每個(gè)服務(wù)體都擁有獨(dú)立的執(zhí)行流，服務(wù)體模型最終也就退化成微內(nèi)核模型。這樣就減少2 兩項(xiàng)的開(kāi)銷。開(kāi)銷包括：1. 選擇合適的線程；2. 上下文切換；3. 地址空間的切換以及由此而帶來(lái)的數(shù)據(jù)交換的開(kāi)銷。如果沒(méi)有指明，其他服務(wù)體發(fā)來(lái)的請(qǐng)求消息均使用命令端口進(jìn)行處理。錯(cuò)誤插口、廣播插口是兩個(gè)小端口鏈表，通過(guò)服務(wù)體管理器提供的注冊(cè)機(jī)制，一個(gè)服務(wù)體可以將自己的小端口注冊(cè)在其他服務(wù)體的錯(cuò)誤插口或者廣播插口上來(lái)訂閱該服務(wù)體所發(fā)出的異?；驈V播消息，其結(jié)構(gòu)如圖二所示。服務(wù)體管理器為每個(gè)服務(wù)體準(zhǔn)備了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的插口：命令插口、異常插口、廣播插口。由于每個(gè)小端口具有不同的控制信息，因此對(duì)從不同的小端口進(jìn)入的執(zhí)行流服務(wù)體也會(huì)呈現(xiàn)出不同的視圖。通信使用的是服務(wù)體管理器所提供的服務(wù)體通訊機(jī)制而不是進(jìn)程間通訊機(jī)制，這一點(diǎn)上與微內(nèi)核模型有很大的區(qū)別。服務(wù)體間基于消息進(jìn)行通訊，在執(zhí)行流的推動(dòng)下進(jìn)行消息處理。服務(wù)體是系統(tǒng)的基本組成單位，用戶程序包括驅(qū)動(dòng)程序在內(nèi)的各種功能組件都以服務(wù)體的形式存在，傳統(tǒng)的用戶程序模型(進(jìn)程/線程）通過(guò)運(yùn)行環(huán)境服務(wù)體實(shí)現(xiàn)兼容。核心內(nèi)核中的執(zhí)行流管理器將原始執(zhí)行流變換成若干個(gè)并發(fā)的虛擬執(zhí)行流，核心內(nèi)核可以說(shuō)是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力之源。一個(gè)小端口可以同時(shí)申請(qǐng)多個(gè)工作者執(zhí)行流以加速處理。對(duì)于頻繁經(jīng)常使用工作者執(zhí)行流的服務(wù)體通過(guò)將工作者執(zhí)行流和小端口綁定以提高效率，綁定方式分為兩種：固定式和周期式。執(zhí)行流根據(jù)用途分為普通執(zhí)行流和工作者執(zhí)行流兩類。這種抽象方式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在內(nèi)存空間的使用可以更靈活以減少不必要的運(yùn)行開(kāi)銷。進(jìn)而言之，我們通過(guò)將系統(tǒng)拆分成服務(wù)體（靜態(tài)部分）和執(zhí)行流（動(dòng)態(tài)部分）兩個(gè)概念以強(qiáng)調(diào)CPU運(yùn)行力的抽象，執(zhí)行流所代表的就是CPU對(duì)機(jī)器碼執(zhí)行的抽象。 ③執(zhí)行流①② 執(zhí)行流通訊控制塊通訊控制塊④通訊控制塊⑤服務(wù)體服務(wù)體核心內(nèi)核服務(wù)體管理器①原始執(zhí)行流 ②虛擬執(zhí)行流 ③服務(wù)體注冊(cè)的小端口列表 ④訂閱消息 ⑤服務(wù)體間通過(guò)消息進(jìn)行通訊 圖一 服務(wù)體模型結(jié)構(gòu) 在服務(wù)體模型中我們以執(zhí)行流作為系統(tǒng)基本抽象。 2．服務(wù)體模型的基本結(jié)構(gòu)服務(wù)體模型的基本結(jié)構(gòu)包括執(zhí)行流、服務(wù)體，服務(wù)體空間、服務(wù)體管理器，核心內(nèi)核等要素，各部分的關(guān)系如圖一所示。服務(wù)體模型的一個(gè)有趣的特性是它能夠勻滑的在單內(nèi)核模型和微內(nèi)核模型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)變，從而將兩種完全對(duì)立的模型統(tǒng)一起來(lái)。服務(wù)體擁有地址空間、運(yùn)行棧以及安全描述符、數(shù)據(jù)、代碼等資源，依靠執(zhí)行流完成服務(wù)，在這里執(zhí)行流體現(xiàn)的是一種“推動(dòng)力”的作用。因此執(zhí)行流可以跨越操作系統(tǒng)功能組件的邊界而且使得地址空間的管理更加具有靈活性。執(zhí)行流是比線程更基本的概念，執(zhí)行流是CPU對(duì)指令的執(zhí)行的抽象，是一種動(dòng)態(tài)的概念。(3) 操作系統(tǒng)的異步服務(wù)沒(méi)有必要以一種基礎(chǔ)通訊協(xié)議的形式提供，異步處理完
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