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1、第37卷第4期浙江工业大学学报Vol.37No.42009年8月JOURNALOFZHEJIANGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYAug.2009基于微内核的地址空间研究古辉,邱霆(浙江工业大学信息工程学院,浙江杭州310032)摘要:在微内核的结构中,大部分执行操作系统功能的服务以及驱动都被移出了内核,导致了频繁的地址空间切换,产生了很大的系统开销,而地址空间的切换必然伴随着TLB的刷新,随着TLB容量的增加,TLB的刷新也为地址空间切换的带来了很大的开销,在Intel处理器上,针对频繁的地址空间切换,研究并引入了小地址空间的概念,有效地减少
2、了地址空间的切换从而避免了TLB的大量刷新,同时也提高了进程间通信的效率,在一定程度上提高了系统性能.关键词:微内核;地址空间;小地址空间;TLB中图分类号:TP316文献标识码:A文章编号:10064303(2009)04042603TheresearchonaddressspacebasedonmicrokernelGUHui,QIUTing(CollegeofInformationEngineering,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310032,China)Abstract:Inthea
3、rchitectureofmicrokernel,mostsystemservicesinoperatingsystemhavebeenremovedoutofthekernel.Itleadstothefrequentswitchingofaddressspaceandresultsinalotofsystemoverhead.TheswitchingofaddressspacealwaysrequireslotsofTLBrefresh.WiththeincreaseofTLBcapacity,refreshingTLBforaddressspacesw
4、itchisabigoverhead.InIntelprocessor,westudyandintroducetheconceptofsmalladdressspaceforthisprobleminthispaper.ItcaneffectivelyreducetheswitchingofaddressspacesoastoavoidalargeofTLBrefresh.Atthesametime,italsocanimprovetheefficiencyoftheprocessofcommunication.Tosomeextent,iteffecti
5、velyimprovessystemperformance.Keywords:microkernel;addressspace;smalladdressspace;TLB个操作系统,包括调度、文件系统、网络、设备驱动0前言程序、存储管理以及存储页面管理等,都在内核中完成.一直到现在广泛应用的操作系统,如UNIX,随着网络技术的不断发展,信息安全越来越显Linux,和Windows还大都是宏内核操作系统.但随得重要.操作系统作为各种应用软件的平台,它是各着操作系统变得越来越复杂(现代操作系统的内核种软件能够正常运行的最基本保障,要求具有良好有一两百万
6、行C程序是很常见的事情),把所有这的兼容性、安全性、可靠性以及可扩展性.些功能都放在内核中使得内核变得异常庞大,可靠早期的操作系统绝大多数是宏内核,意思是整性、安全性下降,也影响到可扩展性.因此,微内核的收稿日期:20080911作者简介:古辉(1956),男,山西孝义人,教授,硕士,研究方向为计算机应用、操作系统、信息处理及图形图像等.第4期古辉,等:基于微内核的地址空间研究427思想被提出.相关信息,由表1中可知,ITLB入口数为128,每微内核只提供基本的操作系统功能服务,相关个入口刷新需要31个时钟周期,因此要刷新整个I的执行操作系统功能
7、的服务以及驱动被移出内核,TLB需要花费大致4000个时钟周期,同理,刷新内核仅仅提供机制,策略则由处于用户层的服务来DTLB需要花费大致3000个时钟周期,这个代价[1]实现,使得系统中各进程相对独立,互不干扰,提是非常高的,为了减少TLB的刷新,必须减少地址高了系统的安全性,可靠性.但是,在性能方面却产空间的切换,以提高系统性能.生了一些影响,在微内核中,困扰性能的两大因素主表11.4GHzPentium4处理器的TLB参数及花费要是进程间通信(IPC)[23]以及任务切换,任务切换Table1TLBconfigurationandreplacem
8、entcostsfora1.4GHzP
