如何在用户态及内核态访问注册表

主要论述了如何运用Visual C++在用户态编程实现对注册表的访问,并给出了具体的实例;以及内核态如何访问注册表,在编写驱动程序时调用内核函数Native API可实现对注册表的完全操作。     

一种基于Linux的嵌入式HTTP的设计和实现

为在嵌入式系统中使用HTTP，在分析Linux内核和HTTP规范文档的基础上，提出了一种HTTP的设计方案并成功实现．此方法由编程接口函数接收请求任务，由独立线程控制执行层函数发送请求消息和接收解析回应消息，利用Linux的Socket接口实现底层通信．此设计已成功应用于一嵌入式浏览器产品中。     

Linux系统中1553B总线内核态驱动开发研究

本文开发了基于Linux系统的1553B总线内核态驱动程序,分析了1553B总线的内核态驱动程序并充分利用Linux系统中的Tasklet等下半部机制开发了相应的中断处理程序,同时对通信协议层进行了大量的优化。最后通过实验对驱动程序的性能进行了测试,并和目前已有的用户态驱动程序的性能进行了比较。测试结果表现良好,大大降低了整个1553B总线通信系统的成本,有望使1553B总线通信系统在工业领域得到普遍应用。     

一种Linux用户态实时多任务调度框架

Linux内核调度器的调度开销巨大,无法满足实时应用需求.为此设计并实现了基于多核Linux的用户态实时多任务调度框架ULight.ULight共包括三个核心模块:多任务调度模块、定时器模块以及用户态中断处理模块.多任务调度模块在Linux用户态提供基于优先级可抢占的实时多任务调度方案,旨在减少任务调度和切换开销;定时器模块则为多任务调度提供高精度的定时服务,以支持分时调度和任务休眠,并提供更多的抢占点;用户态中断处理模块通过在内核态和用户态之间构造中断处理的快速通道,使用户态任务可以直接处理硬件中断,保证中断处理的实时性和高效性.实验表明,ULight的任务切换效率明显优于Linux的线程切换效率;定时系统可以提供精度为20μs的稳定的定时服务;用户态中断处理模块能够在用户态完成对硬件中断的快速响应.     

基于Linux网络协议栈实现及应用

分析了Linux内核TCP/IP协议栈的实现,给出了Linux网络实现的数据结构以及数据发送过程,探讨了在Linux操作系统下进行网络编程的模型、套接字函数的使用方法.针对客户/服务器模式提出了面向连接与无连接的网络编程模型.     

Linux平台下计费网关的设计及实现

研究了国内外电信级计费网关的现状,设计了基于Linux内核的电信级计费网关模型,实现了一种在x86硬件上使用Linux内核进行包过滤的计费系统原型。使用Netfilter框架,完成了网络层的数据包重组,以及应用层的报文头分析;实现了在内核中对HTTP协议的数据流进行解析及过滤,并提取出计费所需的重要信息;使用x86电信服务器对系统原型进行了实例测试,通过性能分析,证明了该系统的可用性。     

基于用户态文件系统的共享访问与性能提升研究

研究并实现面向NVMe SSD的用户态高性能共享式文件系统(UHSFS), 并提出简单弹性的数据布局技术、多粒度IO队列弹性分离技术以及多用户共享内存架构, 这些关键技术能够显著地提升元数据的操作性能和 IO 处理能力, 并且实现用户态文件系统的共享访问。实验结果表明, 与UNFS, NVFUSE, BLOBFS和BLUEFS等用户态文件系统相比, UHSFS的元数据操作性能和Filebench综合负载性能最优; IO队列分离技术能够大幅度地提升吞吐量; 与F2FS, XFS, Ext4等内核态文件系统相比, UHSFS同样表现出性能优势。     

Linux环境下的网络编程

Linux作为一个单-内核的操作系统,协议栈的实现嵌在系统内核中,本文分析了TCP/IP协议的基本原理以及Linux中的TCP/IP网络层次结构,重点介绍了Linux环境下的socket编程.     

基于Linux嵌入式操作系统的研究

从Linux内核实时性、实时调度策略以及时钟细粒度定时器三个方面,对Linux嵌入式实时化技术进行了探讨。在内核中插入抢占点或采用双内核系统,改善Linux的实时性能;通过动态优先级提高实时任务的调度性能;通过增加时钟中断频率或采用实时时钟一次性模式,实现时钟细粒度。     

基于Linux的混合实时操作系统

多媒体及高速网络技术的发展,大大扩展了应用的需求,很多应用不仅具有实时特性,还要求系统提供丰富的服务和可扩展能力。本文在深入研究影响Linux实时性能的因素,比较目前主流实时Linux优缺点的基础上,设计开发出一种混合实时操作系统——KLinux。KLinux基于开源Linux,在内核架构、混合实时调度,以及错误处理等方面进行了改造。实验结果表明,改进后Linux内核在任务调度、上下文切换、CPU运算等方面的实时性能分别提高了253%、177%、255%,同时支持内核态实时应用和用户态非实时应用的双态混合开发,可满足当前绝大多数应用的需求。     

一种高性能的基于集群的Web虚拟服务器

基于集群的Web虚拟服务器是提高Web服务器性能的一种性价比较高的方法。为此给出了该虚拟服务器的体系结构,并给出了该原型的模块化设计。该结构在前端有一个请求转发器Director,接收客户连接请求和HTTP请求,并转交给后端Web服务器池中的某服务器处理,后端服务器处理请求后,直接应答客户。前端采用Direct routing的负载平衡策略,提高包转发效率;后端通过对ARP的特殊处理,避免了编译内核。原型通过在Linux平台上构建可加载的内核模块来实现,以提高包转发效率。试验证明该虚拟服务器有较高的性能。     

一种高性能的基于集群的Web虚拟服务器

基于集群的Web虚拟服务器是提高Web服务器性能的一种性价比较高的方法.为此给出了该虚拟服务器的体系结构,并给出了该原型的模块化设计.该结构在前端有一个请求转发器Director,接收客户连接请求和HTTP请求,并转交给后端Web服务器池中的某服务器处理,后端服务器处理请求后,直接应答客户.前端采用Direct routing的负载平衡策略,提高包转发效率;后端通过对ARP的特殊处理,避免了编译内核.原型通过在Linux平台上构建可加载的内核模块来实现,以提高包转发效率.试验证明该虚拟服务器有较高的性能.     

具有IP集中管理功能的专用网络模型设计和实现

为实现对专用网的集中管理,笔者在分析Linux Netfilter机制[1]和Netlink[2]技术基础上,设计和实现一种具有集中管理功能的专用网络模型.借助Linux套接字技术,实现了与远程数据服务器之间的交互,通过Netlink机制实现用户数据和内核之间的数据通信,利用Netfilter机制实现对数据的过滤.实现的模型在专用网络中可以有效地对网络上的数据实现集中式管理.     

基于实时微内核的零拷贝通信协议

在分析现有零拷贝通信协议实现的基础上,提出了基于实时微内核的零拷贝通信协议RTZCP.针对不同的应用场景,RTZCP协议对单个数据包采用了传统的内存重映射方式来消除用户空间与内核空间之间的数据拷贝,而对于需要分片的大数据包,则采用RMA(远程内存访问)方式来实现零拷贝通信的目的.设立了专门静态网络通信资源的分配管理机制,以及具有缓冲机制的通信接口技术来优化处理IP数据包的分片机制.测试结果表明,RTZCP协议能够在提供比传统网络通信协议更低的通信延时的情况下,充分地保证实时数据包的实时通信性能.     

Linux下Anycast路由协议的设计与实现

讨论了在Linux内核中Anycast路由协议的设计方案和实现技术,将Anycast路由分为内核Anycast路由数据处理、Anycast路由映射表信息的动态交换与更新、主机Anycast组成员信息管理3部分.内核Anycast路由数据处理部分的实现包括Anycast路由软件的设计和Anycast路由过程中的Anycast地址映射算法及映射表维护,在该部分增加了一个核心数据结构即映射表,完成了Anycast地址到Unicast地址的转换.实验结果表明:通过把Anycast路由映射表信息交换系统设计成守护进程,实现了内核映射表信息的动态更新和路由器间映射表信息的交换;通过Anycast组成员之间的信息通信和用户介入控制的方式实现了Anycast组成员的动态管理;采用全IPv6地址和兼容IPv4的IPv6地址进行组管理、映射表信息交换和Anycast路由以及基于HTTP应用的服务测试,可以有效地实现Anycast数据报的转发.     

基于Linux LQL流量控制系统的研究与实现

在网络资源有限的情况下,为了高效的管理和分配网络带宽和限制网络中的异常流量,保证重要用户的通信畅通,通常需要实时的网络流量控制。普遍采用的方法是Linux Traffic Control(TC)命令+IPTABLES,但这种方法结构繁琐、效率低下。通过分析Linux网络流量控制原理和LQL库结构的基础上,经过对流量模型策略的重新设计、LQL库的扩充以及U32过滤器的改进,提出了一种基于LQL库的流量控制方法。该方法摒弃了传统方法中所运用的TC命令解析,netlink传输,内核空间执行的3层结构,而直接在Linux内核的框架下,采用LQL库直接对内核进行操控,并改进了相关U32过滤器以对IP段的流量控制,从而实现对系统的智能流量控制。实验表明,这种方法能够大幅度提高Linux内核和用户空间命令解析及传输的时间效率,减少设备延时,增强设备的实时性,同时保证带宽合理利用。     

兼容Windows程序的KgdLinux操作系统研究

针对当前国产自主Linux操作系统因用户不熟悉和应用软件少而推广困难的问题，提出了一种兼容Windows程序的Linux操作系统KgdLinux。采用层次式体系结构，由应用层、兼容层、核心层组成。应用层由Windows和Linux应用程序构成，核心层由Linux内核和各种共享库组成，而兼容层采用用户空间内核虚拟化方法兼容Windows程序，提供了PE程序的加载、虚拟Windows环境、模拟Windows API的功能。采用各种基准程序和常用程序对KgdLinux上运行Windows程序的性能进行测试，测试结果表明:与在VMWare Workstation、Longene上运行的Windows程序相比，在KgdLinux上运行的Windows程序拥有更好的性能，且接近程序在本地Windows XP上运行的性能。     

使用iptables+squid实现透明代理

讨论了如何在Linux2.4内核环境下应用iptables和squid实现透明代理的方法.结果表明,该方法解决了IP地址紧缺、网络速度慢、客户端设置代理服务器麻烦等问题.