對(duì)嵌入式系統(tǒng)中內(nèi)存保護(hù)的研究及其設(shè)計(jì).pdf

1、簡(jiǎn)潔而高效的內(nèi)存管理是操作系統(tǒng)理論及其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中一個(gè)恒久的話題。操作系統(tǒng)發(fā)展至今，從當(dāng)初簡(jiǎn)單的前后臺(tái)系統(tǒng)到如今復(fù)雜的多用戶多任務(wù)環(huán)境，內(nèi)存管理的完善與否一直是評(píng)價(jià)一個(gè)操作系統(tǒng)好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。 在當(dāng)今大多數(shù)的主機(jī)操作系統(tǒng)中(服務(wù)器和PC機(jī))，內(nèi)存管理都已實(shí)現(xiàn)的相當(dāng)完善，不管是UNIX家族或者Windows系列，虛擬內(nèi)存的設(shè)計(jì)思想被廣泛應(yīng)用于內(nèi)存管理之中，不僅為系統(tǒng)中每一個(gè)進(jìn)程提供了更為廣闊的尋址空間同時(shí)也隔離每一個(gè)進(jìn)程的尋址空間，

2、通過(guò)地址映射的方式提供了一種有效的保護(hù)，讓整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，安全和健壯。 但是在嵌入式世界中，由于硬件資源受限以及實(shí)時(shí)性等多方面的原因，大多數(shù)系統(tǒng)中的內(nèi)存管理都相當(dāng)簡(jiǎn)單，所有的進(jìn)程或任務(wù)和操作系統(tǒng)共享同樣的物理地址空間并且沒(méi)有任何保護(hù)機(jī)制。這樣，一個(gè)進(jìn)程出現(xiàn)了程序錯(cuò)誤極可能影響到其他進(jìn)程的運(yùn)行，甚至很多時(shí)候破壞操作系統(tǒng)的運(yùn)行空間導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。更為糟糕的是在這樣一個(gè)扁平模式的內(nèi)存中，開(kāi)發(fā)調(diào)試人員很難準(zhǔn)確的定位究竟哪個(gè)程序才是

3、造成錯(cuò)誤的‘真兇’。 本文在分析了主機(jī)操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理后，將主機(jī)系統(tǒng)和嵌入系統(tǒng)在運(yùn)行環(huán)境，系統(tǒng)資源，系統(tǒng)任務(wù)等多方面進(jìn)行了對(duì)比，闡明了不能直接使用虛擬內(nèi)存管理的原因，同時(shí)明確了在嵌入式系統(tǒng)中對(duì)內(nèi)存保護(hù)的需求。在此基礎(chǔ)上本文提出了一種在不改變?cè)胁僮飨到y(tǒng)內(nèi)存管理格局的前提下，用軟硬件相結(jié)合的方式對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存進(jìn)行保護(hù)的新方法。在這種方法的保護(hù)下，系統(tǒng)中所有的進(jìn)程將只能訪問(wèn)自己的內(nèi)存空間而不能肆意去改寫其他進(jìn)程或操作系統(tǒng)的內(nèi)存區(qū)域。一

4、旦訪問(wèn)越界，會(huì)有一個(gè)由硬件促發(fā)的錯(cuò)誤報(bào)告通知用戶或開(kāi)發(fā)人員，哪一個(gè)進(jìn)程在怎樣的上下文環(huán)境中出現(xiàn)了內(nèi)存訪問(wèn)錯(cuò)誤，這樣可以極大的方便開(kāi)發(fā)者對(duì)程序錯(cuò)誤進(jìn)行調(diào)試。由于實(shí)際工作的原因，本文主要針對(duì)無(wú)線通訊領(lǐng)域的一些大型嵌入式設(shè)備，如BSC，PCU或SGSN中的內(nèi)存保護(hù)問(wèn)題，同時(shí)兼顧解決方案的通用性，以求在做一些改動(dòng)后能將其實(shí)現(xiàn)在其他的嵌入式平臺(tái)上。 因?yàn)樵谕ㄓ嶎I(lǐng)域，Motorola PowerPC和VxWorks的組合是很多廠家的首選，