基于minix的进程间通信系统的设计与实现

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1、万方数据2010年第19卷第7期计算机系统应用基于Minix的进程间通信系统的设计与实现①陆冠群胡光涂时亮(复旦大学计算机科学与技术学院上海200433)摘要：进程间通信作为操作系统中最重要的原语之一，提供了在多个隔离的进程之间相互通信交流的可能性．提出了一种适用于微内核操作系统的进程间通信系统。并在具体的Minix操作系统平台之上予以实现，解决了Minix系统中由于进程间通信模块的缺失而导致开发人员无法顺利移植其他平台的实用程序的问题。实验数据表明，该进程间通信系统具有高效的特点；同时由于该系统的设计原则，它

2、保持着易扩展的特点。该系统的实现虽然是基于Minix平台，但该设计同样适用于其他微内核的系统。对其他操作系统具有借鉴意义。关键词：进程间通信：共享内存：信号量；同步：虚拟内存：操作系统：Minix；微内核DesignandImplementationofInter-ProcessCommunicationonMinixLUGuan-Qun，HUGuang，TUShi—Liang(SchoolofComputerScienceandEngineering,FudanUniversity,Shanghai20043

3、3，China)Abstract：Inter-processcommunication(iPc)，asoneofthemostimportantprimitivesintheoperatingsystem，providesthepossibilityofexchangingdatawithseveraldifferentprocesses．Thispaperproposesanewdesignoftheinter-processcommunicationsystem．Andthissystemisimpleme

4、ntedonMinixoperatingsystemwhichlacksthesupportofIPCbefore．Withtheimplementation,iteasesthedevelopers’portinganddevelopingusefulprogramsbasedonthisfeature．Itisextensibleandefficient舔seenfromtheexperiment．Thedesignofthisinter-processcommunicationsystemCallbest

5、udiedforotheroperatingsystem．Keywords：inter-processcommunication；sharedmemory；semaphore；synchronization；virtualmemory；operatingsys·tem：Minix；micro-kernel进程间通信作为操作系统中最重要的原语之一，提供了在多个隔离的进程之间进行通信交流的可能性。Minix3作为一个正在快速发展中的微内核操作系统，十分遗憾地尚缺乏符合POSlX标准的进程间通信系统。该功能的缺乏直接

6、导致了某些重要的应用程序(比如PostgreSQL)无法成功地移植到Minix3平台中，另外使得在该平台上开发多进程合作的程序变得异常复杂。本文的项目基于与阿姆斯特丹的vrije大学合作，设计开发了基于Minix3操作系统且完全符合POSIX标准的进程间通信系统。本文立足于进程间通信系统的设计和实现，同时①收稿时间：2009-11-06；收到修改稿时间：2009-12-19展示了如何在微内核的架构上实现具有良好语义规范的进程问通信系统，并且比较了微内核与宏内核在实，现同样功能上的差异。主要的研究意义基于下面几点

7、：(1)研究如何高效实现基于微内核的进程间通信。(2)研究如何有效利用微内核的安全机制来保障进程间通信的安全。(3)研究进程间通信所能够解决的诸多现实问题。通过本文所阐述的工作，基于本文开发的所有代码以及相应移植程序都已经成功进入到Minix3系统的主干代码仓库。本文的结构组织如下：在第一部分中，将对Minix系统做相应的背景介绍：在第二部分中，将详细阐述万方数据计算机系统应用2010年第19卷第7期所提出的进程问通信系统的总体架构，并在接下来的篇幅中分别对共享内存模块以及信号量集模块的设计与实现进行描述；在第

8、三部分中，则会通过实例分析对该系统做进一步的验证。最后一部分进行总结并简述进一步可研究的方向。1Minix背景介绍Minix系统是由Vrije大学的AndrewTanen-baum领导开发的一个操作系统。追根溯源，Minix系统在二十多年前就开始了它的雏形，曾经还有过Minix的开发者和Linux的开发者之间关于微内核与宏内核优劣的激烈论战。现在Minix已经开发至第三代。Minix3