支持高性能IPC的內(nèi)存管理策略研究.pdf

1、多任務(wù)已經(jīng)成為現(xiàn)代普通操作系統(tǒng)的必備功能之一。多任務(wù)在同一臺計算機上分時運行讓用戶使用計算機更為方便靈活，允許多項工作同時共享同一臺計算機資源。與之同時，多個進程經(jīng)常需要為完成相關(guān)的工作而進行進程間的通信，這時就需要用到操作系統(tǒng)提供的進程間通信（IPC，Inter-Process Communication）的功能。IPC性能的提升往往意味著相關(guān)進程響應(yīng)時間更短，效率更高。本文試圖從內(nèi)存管理策略以及內(nèi)核實現(xiàn)出發(fā)，分析 IPC過程中的開銷

2、，研究 Linux中通過調(diào)整內(nèi)存管理策略進一步提高IPC性能的方法。
　　本文首先介紹了課題的背景、意義以及相關(guān)的研究，簡要介紹了現(xiàn)代操作系統(tǒng)內(nèi)存管理需求以及由此帶來的 IPC問題，介紹了操作系統(tǒng)內(nèi)核的種類及相應(yīng)的內(nèi)存管理策略，文章還簡要介紹了不同操作系統(tǒng)內(nèi)核為了適應(yīng)內(nèi)核架構(gòu)而提供的不同的進程間通信方法。
　　本文隨后詳細分析了幾個具有代表性的操作系統(tǒng)內(nèi)核中進程間通信的機制以及實現(xiàn)的方法。文章先從宏內(nèi)核的角度出發(fā)，詳細考察了

3、Linux內(nèi)核中內(nèi)存管理策略以及它為用戶進程間通信提供的若干種 IPC手段以及使用方法。經(jīng)過閱讀內(nèi)核中相應(yīng)方法的代碼，理清其實現(xiàn)原理，分析并總結(jié)了 Linux內(nèi)核中各 IPC方法在使用過程中所產(chǎn)生的開銷，比較了各種方法之間的差異。文章再從微內(nèi)核的角度出發(fā)，考察了MINIX3以及L4這兩個微內(nèi)核中用于在系統(tǒng)服務(wù)間進行進程間通信的方法。文中介紹了這兩種微內(nèi)核的相關(guān)研究資料以及設(shè)計原理。在閱讀了相應(yīng)的實現(xiàn)代碼后，分析了這兩種內(nèi)核提供的內(nèi)存管理

4、策略以及在相應(yīng)模型下形成的進程間通信手段。
　　在比較了以上這些方法的優(yōu)劣后，文中分析了進一步提高 Linux中 IPC性能的方法，嘗試性地將微內(nèi)核L4中所用到的一些內(nèi)存管理策略及方法應(yīng)用到 Linux內(nèi)核中，試圖提出一種通過跨進程的直接內(nèi)存映射進行 IPC的方法，并為此設(shè)計了相關(guān)的語義及使用方法。文章隨后詳細分析了該方法在Linux內(nèi)核中實現(xiàn)的可行性以及具體的手段，再詳細介紹了各語義的具體實現(xiàn)方法，分析了方法對內(nèi)核其他部分所產(chǎn)生