WINDOWS運(yùn)行過程數(shù)據(jù)采集方法研究.pdf

1、作為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最重要的軟件之一,操作系統(tǒng)提供了溝通用戶與計(jì)算機(jī)硬件的平臺,為廣大使用者提供了便利。為了更好的發(fā)揮操作系統(tǒng)的功能,對其工作機(jī)制和原理的研究越來越受到重視,成為了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的必修課程。大多數(shù)教學(xué)和科研領(lǐng)域都以開源的linux系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)性操作系統(tǒng)為平臺,但日常廣泛使用的Windows操作系統(tǒng)卻因其商業(yè)保密性,使人無法對其深入研究。微軟面向高校和科研機(jī)構(gòu)推出的研究型內(nèi)核WRK(Windowsresearchkernel)為操作系

2、統(tǒng)的研究提供了最好的素材,使科研更貼近實(shí)用,更具有說服力。然而,現(xiàn)在的系統(tǒng)內(nèi)核規(guī)模龐大,功能復(fù)雜,已不是一已之力就能研究透徹的。尤其是對于初學(xué)者,想深入了解其內(nèi)部機(jī)理更是望而生畏。隨著可視化技術(shù)的不斷發(fā)展,它在提高人類認(rèn)知能力方面發(fā)揮著越來越明顯的優(yōu)勢。將可視化技術(shù)引入操作系統(tǒng)教研領(lǐng)域,無疑是有助于學(xué)生和科研工作者對操作系統(tǒng)有更深入了解。
　　 如今,可視化技術(shù)與操作系統(tǒng)教研相結(jié)合的范例已有不少,但存在一些不足之處。大多數(shù)研究平

3、臺都是linux或?qū)嶒?yàn)性系統(tǒng)mix,與現(xiàn)實(shí)廣泛使用的windows系統(tǒng)相去甚遠(yuǎn)。一些以演示內(nèi)核某些算法為主的可視化軟件,重在展現(xiàn)算法,與真實(shí)的操作系統(tǒng)相脫節(jié),且數(shù)據(jù)來源無據(jù)可依。有些以真實(shí)操作系統(tǒng)為平臺的研究工作,多以API編程方式獲取內(nèi)核信息,信息提取不夠全面,破壞了操作系統(tǒng)的整體性。為了幫助大多數(shù)人更好的了解內(nèi)核工作機(jī)制,本文以真實(shí)WRK內(nèi)核為平臺,深入源代碼進(jìn)行修改,重編譯內(nèi)核,提取出規(guī)定時(shí)間段的所有內(nèi)核運(yùn)行信息,并采用可視化技術(shù)

4、進(jìn)行可視化處理。
　　 本文提出的操作系統(tǒng)教學(xué)方法,重在數(shù)據(jù)來源真實(shí),具有說服力,同時(shí)保持了系統(tǒng)的完整性,又不失交互性。重點(diǎn)研究內(nèi)容包括:
　　 1、研究對象為Windows內(nèi)核,深入研讀內(nèi)核源碼,提取出內(nèi)核運(yùn)行過程中的動態(tài)信息。數(shù)據(jù)采集模塊需要定義完備的內(nèi)核信息描述指令格式,以此指令格式作為理解內(nèi)核工作原理的標(biāo)準(zhǔn),并以此格式來修改內(nèi)核源碼,執(zhí)行重編譯的內(nèi)核提取內(nèi)核運(yùn)行信息。
　　 2、基于內(nèi)核結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和代碼量

5、的龐大,對于采集的初始數(shù)據(jù)需進(jìn)行必要的預(yù)處理,一方面便于人工分析初始數(shù)據(jù)的完整性和可靠性,另一方面可將其作為內(nèi)核分析的原始材料。
　　 3、為更加直觀的再現(xiàn)操作系統(tǒng)的整體運(yùn)行過程,采用現(xiàn)代可視化技術(shù),可視化內(nèi)核運(yùn)行數(shù)據(jù),以圖像的方式展示內(nèi)核運(yùn)行過程。
　　 通過本文對新教學(xué)方法的探索可知,從內(nèi)核源碼出發(fā),以真實(shí)的內(nèi)核運(yùn)行過程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的可視化,可以實(shí)現(xiàn)對內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),算法和綜合結(jié)構(gòu)的更深層次的理解,真實(shí)性強(qiáng),整體性強(qiáng),具