文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
嵌入式实时操作系统分区机制的设计与实现
姓名:乔乃强
申请学位级别:硕士
专业:计算机科学与技术
指导教师:徐涛
2011-03
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
随着实时计算在众多领域中的渗透,嵌入式实时操作系统的使用越来越广泛,其安全性与
可用性也越来越受关注,特别是在对安全性与可用性有着高要求的航空航天领域。传统的嵌入
式实时操作系统中的内核和应用都运行在同一特权级,应用的非法操作可能会影响其他应用和
内核的正确运行,甚至造成系统崩溃。这已不能满足航空电子系统对高安全性、高可用性的要
求。本文提出了一种安全分区机制,为嵌入式实时操作系统中应用与内核提供隔离保护,从而
提高系统的安全性与可用性。
本文首先对操作系统安全相关的安全控制技术、安全模型以及安全关键操作系统中的隔离
技术做了系统、深入的研究。由于美国航电委员会指定的 ARINC653 标准是本文研究的基础之
一,论文对 ARINC653 标准以及支持该标准的商业操作系统进行了深入分析,并指出现有分区
机制存在的不足;在 ARINC653 分区机制基础之上,提出了具有访问控制的空间分区模型和安
全空间分区机制以及具有空闲时间的分区调度模型和空闲时间共享分区调度机制。最后基于
RTEMS 实现了安全分区机制——安全空间分区机制与空闲时间共享分区调度机制,并从可靠
性、性能方面对支持安全分区机制的 RTEMS 进行了评测,结果表明安全分区机制实现了应用
与应用及应用与内核之间的隔离,提高了系统的安全性与可用性。

关键词:嵌入式实时操作系统,安全关键操作系统,ARINC653 标准,空间分区,时间分区
I
嵌入式实时操作系统分区机制的设计与实现
ABSTRACT
With the widespread application of real-puting, embedded real-time operating system is
more widely used and its safety and availability are ing increasingly important especially in the
aerospace which has a high security and availability requirements. In the traditional embedded
real-time operating system, kernel and application are running on the same privilege level, so that the
illegal operation of the application may affect other applications and the kernel running and even
cause system crashes, it can not meet the high security and availability requirements of the avionic
systems. This paper presents a security partition mechanism, it provides isolation and protection for
the application and the kernel of the embedded real-time operating system, which enhance system
security and availability.
First, the theory and the technology concerned with secure operating system, including secure
policy, secure model, secure control technology and isolation technology of safety critical operating
system are deeply and systematically discussed and analyzed. Because the ARINC653 standard
brought by . Air mittee is one of the base of this thesis research, the standard and the