星載操作系統(tǒng)關(guān)鍵路徑軟加固技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)今，越來越多的嵌入式實時系統(tǒng)應(yīng)用到各行各業(yè)中，給我們的生活帶來很大便利。但這些系統(tǒng)正在變得日益復(fù)雜，并且對可用性、可靠性、安全性等非功能特性都有嚴(yán)苛要求。同時，由于時間限制因素，實時系統(tǒng)的設(shè)計成為挑戰(zhàn)。而使用嵌入式實時操作系統(tǒng)恰能有效地解決上述難題，因為其可以提高開發(fā)效率，增強系統(tǒng)的非功能特性，同時簡化實時系統(tǒng)的設(shè)計。所以在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中實時操作系統(tǒng)正在被越來越廣泛的使用。星載應(yīng)用作為一種典型的嵌入式系統(tǒng)，上述難題更加凸顯，所以也必

2、將大量使用到嵌入式實時操作系統(tǒng)。
　　然而空間高能粒子輻射所導(dǎo)致的單粒子效應(yīng)嚴(yán)重影響星載系統(tǒng)的可靠性。由其引起的硬件瞬時故障可能會導(dǎo)致程序走飛、死鎖或者計算錯誤等后果。所以必須采取有效措施應(yīng)對單粒子效應(yīng)。相較于使用抗輻射器件，使用“商用器件+軟加固”這一技術(shù)路線具有性能高、功耗小、成本低、開發(fā)速度快等優(yōu)勢，成為當(dāng)下研究熱點。軟加固是一種軟件容錯技術(shù)，以軟件手段容硬件之錯，在軟件層次實現(xiàn)錯誤檢測和恢復(fù)。然而，目前所研究的軟加固技術(shù)，

3、主要適用于應(yīng)用程序，已取得不少卓有成效的研究成果。而對操作系統(tǒng)軟加固方法的研究現(xiàn)在才剛剛起步，成果還較少。我們擬對星載操作系統(tǒng)的軟加固方法進行有益的探索。
　　本文首先明確了容錯的概念，并對面向瞬時故障的容錯技術(shù)進行了分類，全面總結(jié)了面向瞬時故障的軟件容錯技術(shù)。接著研究了星載操作系統(tǒng)的特點及操作系統(tǒng)容錯的研究現(xiàn)狀，為下一步工作奠定基礎(chǔ)。
　　然后，本文研究了星載操作系統(tǒng)所具有的一般功能機制，并選取一種嵌入式實時操作系統(tǒng) SY

4、S/BIOS作為具體研究對象，對其進行了較為深入全面的源碼分析，總結(jié)出其各機制的內(nèi)部實現(xiàn)。
　　在前面研究的基礎(chǔ)上，本文提出了一個星載操作系統(tǒng)軟加固框架。該框架包括內(nèi)部檢測和外部檢測兩種機制，內(nèi)部檢測機制是指線程在執(zhí)行過程中自己檢測自己，而外部檢測機制則由一個線程周期性地檢測其它線程的執(zhí)行。這兩種機制又分別包括幾個軟加固方法。各機制內(nèi)的軟加固方法相互協(xié)調(diào)，有機統(tǒng)一。而兩種機制間又能夠互為補充，相互配合，共同實現(xiàn)對星載操作系統(tǒng)的軟加