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Microkernel Construction

Microkernel Construction
Typ: Vorlesung Links:
Lehrstuhl: Betriebssysteme
Semester: SS 2017
Zeit:

Mittwoch, 15:45-17:15, SR 131, Geb. 50.34

Dozent:

Jens Kehne
Marius Hillenbrand
Prof.Dr.-Ing. Frank Bellosa

SWS: 2
ECTS: 3
LVNr.: 24607

ACHTUNG: Diese Vorlesung wird im SS 2017 zum letzten Mal angeboten.

Inhalt

In der Vorlesung Mikrokernkonstruktion stellen wir ausgewählte Probleme aus dem Entwurf und der Implementierung von Mikrokernen vor, wobei das Hauptaugenmerk auf dem L4 Mikrokern liegen wird.

Im Anschluss an eine kurze Motivation von Mikrokern-basierten Betriebssystemen werden in der Vorlesung zunächst die grundlegenden Abstraktionen des L4 Mikrokerns vorgestellt: Threads und Adressräume. Die damit zusammenhängenden Probleme des Kerneintritts (syscall), des Threadwechsels und der Verwaltung des virtuellen Kernspeichers werden ebenfalls diskutiert. Darauf aufbauend stellen wir die Mechanismen vor, die zur Manipulation der Kernabstraktionen angeboten werden: Interprozess-Kommunikation (IPC) und `memory mapping'.

Im weiteren Verlauf der Vorlesung werden dann für auf L4 aufbauende (Betriebs-)Systeme wesentliche Aspekte beleuchtet: Ablaufplanung (scheduling), hardware-abhängige sowie -unabhängige Optimierungen (segmentierte Adressräume und lokale IPC) und Vorkehrungen zur Verwaltung von E/A-Geräten auf Anwendungsebene. Eine Vorlesungseinheit zum Thema Sicherheit/Vertraulichkeit in Mikrokern-basierten Systemen rundet die Vorlesung ab.

Literatur

J. LeVasseur: IA32 Condensed for Kernel Developers
System Architecture Group (updated on May 3, 2006)
J. Liedtke et al.: The Performance of µ-Kernel-Based Systems
Proceedings of the 16th ACM Symposium on Operating System Principles (SOSP), St. Malo, France, October 1997
J. Liedtke: On µ-Kernel Construction
Proceedings of the 15th ACM Symposium on Operating System Principles (SOSP), Copper Mountain Resort, CO, December 1995
J. Liedtke: Improving IPC by Kernel Design
Proceedings of the 14th ACM Symposium on Operating System Principles (SOSP), Asheville, NC, December 1993
J. Liedtke: Toward Real µ-kernels
Communications of the ACM, 39(9), pp. 70-77, September 1996
J. Liedtke et al.: The SawMill Framework for Virtual Memory Diversity
Proceedings of the 6th Australasian Computer Systems Architecture Conference (ACSAC 2001), Bond University, Gold Coast, Queensland, January 29 - February 2, 2001
J. Liedtke: Clans & Chiefs
In 12. GI/ITG-Fachtagung Architektur von Rechensystemen, Springer Verlag, 1992
F. Hupfeld: Summary of the lecture "Construction of Microkernels" of Prof. J. Liedtke in summer term 2000
 
Intel Corporation: Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, Volume 1: Basic Architecture
Intel Corporation: Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, Volume 2A: Instruction Set Reference, A-M
Intel Corporation: Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, Volume 2B: Instruction Set Reference, N-Z
Intel Corporation: Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, Volume 3A: System Programming Guide, Part 1
Intel Corporation: Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual, Volume 3B: System Programming Guide, Part 2