基于Windows运行过程可视化的软件性能分析

为了重现系统运行时各个进程/线程的运行状态、相互间的交互状况以及对CPU和磁盘的资源占用情况,首先以事件跟踪的方式采集正在运行的Windows操作系统的内核数据并加以解析,再输入到可视化工具输出图形界面。通过可视化工具来定位影响程序性能的瓶颈,分析引起性能问题的原因,确定优化的方向,以实现软件开发预期的性能指标。最后展示了一个软件性能优化的实例。     

Linux内核跟踪机制LTT的研究

LTT(Linux Trace Toolkit)是Linux内核性能分析工具,由探测内核、数据收集模块、数据提交守护进程、数据表示和分析软件4部分组成,它主要对内核事件进行跟踪,提供精确详细的跟踪信息重构特定时间段内系统行为,使得用户正确了解系统动态,并为后期数据处理提供特色图形化显示和分析工具。经过测试,运行LTT开销低廉,能够有效帮助用户识别性能瓶颈。     

嵌入式Linux内核运行态性能可视化分析方法的设计与实现

介绍了嵌入式Linux操作系统下的一种内核运行态可视化性能分析方法.它采用Linux的字符设备驱动技术,Linux内核源代码内的探针嵌入以及内核补丁技术,基于Socket的Linux端与Windows端的TCP通信技术和Windows端的图形化显示技术,以模块化方式实现了在Windows宿主操作系统下对Linux操作系统运行时系统事件状态变化的图形化地观察手段,从而辅助软件开发人员方便地去诊断和解决嵌入式Linux系统中存在的调度问题、性能问题以及定时问题等.     

Netfilter数据转发性能测试与研究

从Netfilter工作流程和具体实验,分析不同环境下Linux软路由的各方面性能差异,以及大负荷网络环境下数据包丢失的原因,提出针对数据流量较大的网络环境下Linux内核及Netfilter模块的调整方法。改进后的Linux在数据转发性能上有较大提高,分析结果为Linux软路由的应用前景提供了依据。     

优先级继承协议在Linux中的实现

随着Linux被越来越多地用于实时系统中,实时性能也日益受到关注。通过将Linux的内核改造为可抢占式内核,可缩短系统的响应延时,提高Linux的实时性,但同时也带来了优先级逆转的问题。为了解决优先级逆转问题,基于可抢占式的Linux内核,对Linux内核相关源代码进行修改,实现了优先级继承协议。经过测试证明,采用优先级继承协议的抢占式Linux内核能够解决优先级逆转的问题,满足系统的实时要求。     

基于Netfilter的DNS实时监控统计系统的设计*

分析当前DNS系统安全在服务监控统计方面的进展及问题,设计一种基于Netfilter的多层次构架实时监控统计系统DRMSS。其利用Netfilter在Linux内核空间实现DNS数据的实时过滤与解析,开发misc文件设备驱动模块以提供内核空间与用户空间之间内存映射,并结合读写同步算法,实现两种空间之间数据的快速交换。实验表明,DRMSS显著提高了域名监控统计的服务性能,增强了域名服务的安全性。     

RTLinux对Linux关中断的解决方案

Linux操作系统启用禁止中断的原因有两个:1)操作系统为了保护重要的系统程序代码暂停接受中断;2)Linux内核的进程经常关闭中断以尽快完成自己的任务.在这两种情况下,都可能导致高优先级实时进程的中断发生系统也无法响应中断,从而使得系统实时性能降低.双内核解决方案能够有效地解决Linux内核的关中断问题.它在Linux内核之下插入一个实时子内核,使Linux工作在实时内核的控制下,让实时子内核处理实时任务而Linux内核处理普通任务.     

Pview:一种基于PMU的支持并行程序性能分析的新方法

近年来,随着并行编程的普及,性能监测和剖析已经成为计算机系统领域最重要的研究课题之一。PMU(Performance Monitoring Unit),即现代处理器里集成的微体系事件性能计数器,为性能监测提供了底层支持,使得在以极小的额外开销和极少的对目标程序的干扰的情况下对程序进行性能监测成为可能。Pview(Performance View)是一种在系统级支持对并行程序尤其是多线程程序进行性能监测与分析的工具,它同时支持全系统和针对特定进程(线程组)的性能事件直接计数或者抽样的分析方法。Pview在Linux操作系统平台上通过扩展内核2. 6. 30,实现了一个新的系统调用Pvicw来提供性能监测服务;同时与以模块方式实现的数据收集引擎协作,可以实现抽样并将大规模样本数据传输到用户空间供进一步分析。     

基于Linux内核的网络性能优化

针对服务器的网络性能,提出并实现一种基于Linux内核的改进方案——ONPK。该方案通过减少系统调用和数据复制、改写网卡驱动来实现网络性能的优化。实验结果证明,该方案能明显改善服务器的网络性能,在保持发送速度有所提高的情况下,CPU的使用率平均可降低11%。     

基于Linux内核的流量分析方法

通过分析Linux操作系统数据包处理流程，提出了一种基于Linux内核的流量分析方法，采用该方法实现了基于Linux内核的流量分析模块KTAM。分析显示KTAM降低了系统调用和内存拷贝等开销，提高了流量分析性能，比基于Libpcap的工具能力提高近50％。     

基于LSM的沙箱模块设计与实现

沙箱（Sandbox）技术是一种安全保护机制,其目的是通过对程序运行环境的限制来保护系统的安全性.LSM是Linux内核提供的一种轻量级访问控制框架.文中分析了Linux系统中实现沙箱模块的常用技术的不足（实现复杂且资源消耗大）,提出一种基于LSM在Linux内核中实现沙箱模块的方法.基于LSM实现沙箱模块,可以减少工作量.且测试结果表明,基于LSM的内核沙箱模块加载后,对系统影响较小,系统性能最大损失约10％.     

Linux抢占式内核的研究与实现

随着Linux操作系统的成功应用,尤其是在嵌入式实时应用领域,Linux实时性能的提高成为一个很重要的因素.系统核心的可抢占性是决定系统实时性能的一个重要条件,而Linux的核心是不可抢占的,通过将Linux的内核改造为可抢占式内核,可缩短系统的响应延时,提高Linux的实时性.分析了几种实现抢占式内核的方法,介绍了一种实现Linux可抢占式内核的方法,并对其实现细节进行了详细的说明.     

Timing analysis of the PREEMPT RT Linux kernel

In the theory of real‐time scheduling, tasks are described by mathematical variables, which are used in analytical models in order to prove schedulability of the system. On real‐time Linux, tasks are computer programs, and Linux developers try to lower the latencies caused by the Linux kernel, trying to achieve faster response for the highest‐priority task. Although both seek temporal correctness, they use different abstractions, which end up separating these efforts in two different worlds, making it hard for the Linux practitioners to understand and apply the formally proved models to the Linux kernel and for theoretical researchers to apply the restrictions imposed by Linux for the theoretical models. This paper traces a parallel between the theory of response‐time analysis and the abstractions used in the Linux kernel. The contribution of this paper is threefold. We first identify the PREEMPT RT Linux kernel mechanisms that impact the timing of real‐time tasks and map these impacts to the main abstractions used by the real‐time scheduling theory. Then, we describe a customized trace tool, based on the existing trace infrastructure of the Linux kernel, that allows the measurement of the delays associated with the main abstractions of the real‐time scheduling theory. Finally, we use this customized trace tool to characterize the timing lines resulting from the behavior of the PREEMPT RT Linux kernel. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

辅助检测Linux驱动中漏洞的符号驱动环境

Linux系统中的驱动漏洞被证实是内核漏洞的主要来源,可以被利用导致严重的安全问题。通过系统模型、驱动与内核的交互和驱动与设备的交互这三部分的设计与实现,构建了符号驱动环境,用于辅助检测Linux驱动中的漏洞。使用符号驱动环境对两个真实的驱动进行检测,成功检测出了两个漏洞,证实了该工具的可行性。与SymDrive工具的性能相比,符号驱动环境执行速度快90%,覆盖率提高20%。     

基于Lua的Linux内核测试工具开发

为减小传统的通过编写大量代码来调用Linux内核及驱动接口进行测试的编程难度,缩短测试周期,采用将Lua脚本语言载入Linux内核并使用脚本语言进行内核及驱动测试的方法,设计并实现一种简易Linux内核驱动测试工具。实验结果表明,该工具所占用的Linux内核空间小,使用灵活方便,可对内核及驱动模块进行准确有效的测试。     

Linux文件服务器单线程和多线程架构的性能研究

主要研究在Linux操作系统下,一个文件服务器分别采用单线程的架构和多线程的架构,在不同类型的10负载情况下的性能。以NFS服务器为参考进行性能的测试,并对测试结果进行探讨,深入研究了Linux内核的预取机制和磁盘10调度机制对磁盘10性能的影响,分析单线程的架构方式和多线程的架构方式在各种情况下产生性能差异的原因,最后总结出单线程和多线程的架构方式分别适用的场景。     

Linux下的帧缓冲设备驱动研究与应用

帧缓冲(framebuffer)是Linux内核为显示设备提供的一个接口。对Linux下帧缓冲技术的实现原理,帧缓冲驱动程序的体系结构进行了讨论。以Linux2.6.28和飞思卡尔半导体的MX51处理器为系统设计的软、硬件平台,以高清视频输出系统中的DVI驱动设计为例,分析了嵌入式应用系统中,帧缓冲设备驱动程序的实现框架和设计方法。     

一种优化的内核态文件发送方法

传统的Linux内核协议栈已不能满足大规模数据处理系统对网络传输越来越高的性能要求。现有很多研究是将原来在内核态实现的协议和接口移到用户态去实现，但针对内核态优化的研究比较少。在研究分析Linux内核态文件发送接口sendfile( )处理流程和管理机制的基础上，本文提出一种内核态文件发送优化方法，采用自动负载均衡的定长内存池管理、CPU亲和性等技术，对内核态文件发送接口进行优化改造。解决了系统在高负载情况下内存碎片、内存耗尽及CPU抖动的问题，有效提升了数据传输性能。实验结果表明，在高并发、高吞吐场景下，采用本文优化方法后，系统运行更稳定，内核态CPU占有率下降50%。