一种面向自愈计算os体系架构的研究

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1、摘要传统OS的主要设计目标是为用户提供一个屏蔽各种硬件细节的虚拟机，从而导致OS过分层次化，造成OS重要的状态数据分散在OS的各层之中，使OS不能轻易地收集或修改自身的状态信息，最终增加了系统中错误诊断和错误恢复的难度。此外，传统的OS对上层面向自愈计算应用的支持不够，如：i．上层应用系统中的监控进程和该应用系统的普通进程均运行在同一权利级别下，造成监控进程不能便捷地实施监控。ii．监控进程本身行为的正确性一般由该监控进程开发者负责，缺乏运行时对监控进程本身行为的制约机制。针对上述问题，本文提出了一种新的面向自愈计算的OS体系架构，该

2、体系架构设计思想来源于章鱼和社会组织中权力的制约机制，在该体系架构下，系统中的所有重要状态均放在共享内存中集中统一管理。并且采用两层闭环反馈，由运行在高权力级别上的闭环反馈对运行在低权力级别上的闭环反馈进行监控。另外，该架构还引入了多监控进程，以对监控进程本身的行为进行一定程度的制约。最后，该架构通过一个来源于列车自动控制的原型系统进行了验证。该架构主要的创新点在于：i．将OS和应用看成一个系统整体，并将该系统整体中的重要状态集中统一存放。ii．位于高权力级别的，并且相互之间存在制约的多监控进程对位于低权力级别的应用进程实施监控。关键

3、词：操作系统自愈软件体系架构AbstractTheprimarydesigngoaloftraditionalOSistoprovideavirtualmachine，whichmasksdetailsofdifferentkindsofhardware．ThismakesOSoverlylayeredandtheimportantstatesofOSaredistributedintoeachlayerofthesystem。Furthermore，itmakesOSnoteasilytocollectormodifyitsowns

4、tateinformationandfinallyincreasesthedifficultiesoffaultdiagnosisandrecoveryinthesystem．Inaddition，traditionalOSdoesn’tgiveenou曲supportfortheapplicationorientedself-healingcomputing．eg：i．Monitorprocesses，intheapplicationsystemaboveOS，runatthesameprivilegelevelasthenorma

5、lprocessesiIltheapplicationsystem．Thisisunconvenientformonitoring．ii．Thecorrectnessofmonitorprocessisnormallyguaranteedonlybyitsdevelopers，restrictivemechanismsatrun—timelacked．Totheseproblemsabove，thedissertationproposesanewOSsoftwarearchitectureorientedself-healingcom

6、puting．Itsdesignideaoriginatedfromtheoctopusandtherestrictivemechanismsamongauthoritiesinsocialorganizations．Thisarchitecturemanagestheimportantstatesofthewholesystemcentrallyandadoptstwolayersoffeedbackclosedloops．Thefeedbackdosedloopsrunningonthehigherprivilegelevelmo

7、nitortheonesrunningonthelowerprivilegelevel．Besidesthese，thearchitectureintroducesmultiplemonRorprocessestorestrictthebehaviomofmonitorprocesstoacertainextent．Finally,thearchitectureisverifiedthroughaprototypebasedonautomaticcontroloftrain．Themajorinnovativefeaturesofth

8、earchitectureare：i．TreatOSandtheapplicationsaboveasonewholesystemandstoretheimportantstatesofthewholesystemcen