嵌入式操作系统结课uC／OS-Ⅱ、eCOS、Linux的安全性比较研究.docVIP

uC／OS-Ⅱ、eCOS、Linux的安全性比较研究 嵌入式系统是以嵌入式计算机为核心面向用户、面向产品、面向应用，软硬件可裁减的，适用于对功能、可靠性、体积、成本、功耗等综合性能有严格要求的计算机系统。嵌入式系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理复杂的系统资源能够硬件虚拟化，开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来；提供库函数、标准设备驱动程序以及工具集等。与通用操作系统相比较，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点随着计算机技术的迅速发展和芯片制造工艺的不断进步，嵌入式系统的应用日益广泛uC／OS-Ⅱ UC/OS是一种免费公开源代码、结构小巧、具有可剥夺实时内核的实时操作系统。它提供了实时系统所需的基本功能任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信与同步等。没有提供输入输出管理、文件系统、网络之类的额外服务。但是由于uC/OS-的可移植性和开源性，用户可以自己添加所需的各种服务。其包含全部功能的核心部分代码只占用8.3K字节，而且由于uC/OS-是可裁剪的，用户系统中实际的代码最少可2.7K字节，可谓短小精悍。uC/OS-不仅使用户得到廉价的解决方案，而且由于uC/OS-的开源特性，用户还可以针对自己的硬件优化代码，以获得更好的性能。Linux 嵌入式Linux系统是标准的Linux系统在嵌入式领域的延伸，其特点和功能与标准的Linux系统几乎完全相同。Linux系统的稳定性和健壮性已经在真实世界中得到了证明，在工业控制领域也有许多非常成功的应用。但是，在针对一些有较强实时性要求的特定领域应用中， Linux系统仍然暴露出存在的许多技术缺陷。其主要原因是因为Linux系统起初是为 PC 开发的，在功能和性能选择上更多的兼顾PC应用的特点，追求系统的功能完备性和整体性能最优。这一点在Linux系统的调度策略上表现的尤为明显，如任务之间采用的是基于 分时技术( time-sharing )的调度策略，而且不支持内核态抢占式调度，这样系统就无法保证紧急任务总是会被优先执行，且调度延迟不确定，是随机可变的。 3 e COS eCos(embedded Configurable operating system)，即嵌入式可配置操作系统。它是一个源代码开放的可配置、可移植、面向深度嵌入式应用的实时操作系统。最大特点是配置灵活，采用模块化设计，核心部分由小同的组件构成，包括内核、C语言库和底层运行包等。每个组件可提供大量的配置选项(实时内核也可作为可选配置)，使用eCos提供的配置工具可以很方便地配置，并通过不同的配置使得eCos能够满足不同的嵌入式应用要求。 二． 中断处理 1 uC／OS-Ⅱ μC／OS-II中断处理比较简单。一个中断向量上只能挂一个中断服务子程序ISR，而且用户代码必须都在ISR中完成。ISR需要做的事情越多，中断延时也就越长。内核所能支持的最大嵌套深度为255。 具体过程是：系统接收到中断请求后，如果CPU处于开中断状态，系统就会中止正在运行的当前任务，而按中断向量的指向去运行中断服务子程序，当中断服务子程序运行完成后，系统会根据具体情况返回到被中止的任务继续运行，或转向另一个中断优先级别更高的就绪任务。由于UCOS II是可剥夺型的内核，所以中断服务程序结束后，系统会根据实际情况进行一次任务调度，如果有优先级更高的任务，就去执行优先级更高的任务，而不一定要返回被中断了的任务。 Linux Linux操作系统将中断处理分为两部分：顶半处理和底半处理。在顶半处理中，必须关中断运行，且仅进行必要的、非常少、速度快的处理，其他处理交给底半处理；底半处理执行那些复杂、耗时的处理，而且接受中断。因为系统中存在有许多中断的底半处理，所以会引起系统中断处理的延时。 3 e COS eCos使用了分层式中断处理机制，把中断处理分为传统的ISR和滞后中断服务程序DSR。类似于linux的处理机制，这种机制可以在中断允许时运行DSR，因此在处理较低优先级中断时允许高优先级的中断和处理。为了极大地缩短中断延时，ISR应当可以快速运行。如果中断引起的服务量少，则ISR可以单独处理中断；如果中断服务复杂，则ISR只屏蔽中断源，然后交由DSR处理。 三．文件系统 所谓“文件系统”是指负责存取和管理文件信息的机构，也可以说是负贵文件的建立、撤销、组织、读写、修改、复制，以及对文件管理所需的其他资源实施管理的软件部分。文件系统的本质是“按名存取”，把文件名字和数据对应起来Linux Linux有完善的文件系统性能，它支持ROMFS、NFS、ext2、MS-DOS、JFFS等文件系统。但一般采用ROMFS文件系统，这种文件