可生存性嵌入式os的内存管理技术研究与实现

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1、电子科技大学硕士学位论文由于传统安全技术都是针对已定义的缺陷、错误、失效来采取相应的措施的，因而对未知的缺陷、错误、失效不能进行有效的防范。因此，在1993年Barnes等人提出了可生存性的概念【31，进一步完善了可信系统的概念。可信系统其余四个属性分别是可靠性、可用性、安全性以及可维护性。满足这五个性能指标的系统就具有可信性。可靠性是搀系统提供正确服务的连续性；可震性是指系统可以提供正确服务的能力，它是针对可修复系统而提出的，是对系统可靠性和可维护性的综合描述：安全性是指保护系统正确运行的能力；可维护性是指系统具有调整、修复和容错的能力。可生存性目前没有统一的定义，它与其它四项性能

2、既相互联系又有所区别，是在这四项性能的基础上发展起来的。可生存性容忍错误的发生，其核心是保证关键任务及时完成。满足可生存性要求的系统允许系统澎现错误、失效(与容错不同点在于容错针对预先定义好的错误、失效，而可生存性容忍未知错误、失效)，但这种能力的重点的是怎样从错误和失效中恢复提供关键服务。通过提高系统的安全性，加入系统的容错设计思想，提高系统的可靠性等措施可以相应地改善系统的生存性[41。因此，在系统受到破坏的情况下，保证关键任务及时完成的能力就是衡量系统生存性的性能指标。目前，可生存性是一个很新的概念，在国内外都处于起步阶段，缺乏相应的标准和统一的认识。每个研究可生存性的组织对可

3、生存性的研究都有不同的理解和认识。暂时还没有形成有机的研究整体，没有统一的定义【5】【6】【7】。Knight认为嘿生存性可看成是广义上的可靠拣，生存性强调的是系统在不同环境下能提供不同形式的服务，每个服务在不同条件下都有其自身的可靠性需求，而可靠性将整个系统作为单一服务来考虑，缺芝生存性的灵活性。此豁，霹靠性假设各个故障是相互独立的，而且它强调的是阻止这些故障的发生，而生存性允许故障的关联，强调故障发生后的恢复，研究即使面对故障，系统仍保持继续服务的能力闸。Ellison定义【9】：生存性是系统在遭受攻击、故障等事件下还能实时提供基本服务的能力。不少学者基于Ellison的定义，提

4、出了信怠系统的生存性定义，Moi仃a认为【lo】生存性是系统能多大程度上抵抗攻击以及被攻击后仍能提供一定程度的服务；Jha[1ll定义生存性为面对故障和入侵等异常事件下，系统维持～系列基本服务的能力；、Ⅳilson【12】认为是在确定的故障等事件下，系统仍能保持工作状态的能力【4】。上述定义给出了信息系统生存性的定性概念，但都缺乏具体的性能指标用于2第一章引言判定系统的生存性。而Knight认为生存性是一个可度量的系统特征，将生存性当作一个必须严格设计的系统特性，通过定义一系列的生存性规范来判定系统的生存性。而当前国内外对可生存嵌入式系统的研究也还处于起步阶段。其中，哥伦比亚大学的A

5、ngelosD．Kerom舛is等人提出了OASES架构【131，在系统内部冗余的基础上，构建了一个可生存分布式嵌入式系统。在该系统中，当一个或几个节点受到破坏后，由区域控制器(AreaController)采用动态重配技术，使关键任务迁移到其它节点来继续执行，以此来保障关键任务的及时完成。哥伦比亚大学的MichaelE．Locasto又在OASES架构的基础上【141，进一步研究了关键任务迁移技术。加拿大QNX公司的PaulN．Leroux和KerryJohnson则提出了采用资源隔离的方式来构建可生存嵌入式系统【l5】。在这种系统中，通过对资源进行隔离保护、加强访问控制并加入冗余

6、技术来提高系统的可生存性。1．3嵌入式0s概述与研究现状嵌入式OS就是应用于嵌入式系统的OS。随着嵌入式系统的广泛应用，嵌入式OS以其高性能，占用资源少，可扩展性强等优势而得到广泛使用。目前，嵌入式操作系统获得了飞速发展，从支持8位处理器到16位、32位甚至64位处理器。从支持单一种类的处理器发展到支持多种嵌入式处理器；从只有内核功能到对文件系统，网络功能和图形接口的支持等。嵌入式OS的应用领域也大大扩展，从以前的工业控制，国防等专用领域扩展到现在的民用领域等。嵌入式OS的应用也不断细化。从实时性的角度来分，嵌入式OS可以分为【16】：1．嵌入式强实时OS：如VxWorks、QNx、

7、uC／OS．II等。这类OS具有强实时特点，不允许任何超过时限的错误，超时错误将导致灾难性结果。如飞机的飞行控制系统，如果飞行员的指令没在容忍的时限内完成，将会造成飞行事故；2．嵌入式弱实时OS：如WiIlCE、uClinux和PalmOS等。这类OS具有一个柔性灵活的时间限制，超时错误只造成性能下降而不会造成严重后果，广泛应用于消费电子类嵌入式系统。从应用领域来看，嵌入式OS又可以分为：1．面向军事领域的嵌入式0S；电子秘技大学硕士学位论文2．面向汽车电