用于提供原地执行功能的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种操作系统，该操作系统提供了用于实现原地执行功能的新的和发明专利技术性的系统和方法。该操作系统提供了用于实现原地执行功能的下面的新的和发明专利技术性的功能组件：存储器／文件管理器和至少一个文件系统驱动器之间的文件系统直接访问接口，其中该文件系统直接访问接口提供检索特定文件在特定偏移量处的内容的系统存储器地址的功能，其中文件位于所述存储器寻址设备上；至少一个文件系统驱动器和提供对所述至少一个存储器寻址设备的访问的至少一个设备驱动器之间的设备直接访问接口，其中该设备直接访问接口提供检索至少一个存储器寻址设备的特定块的系统存储器地址的功能；其中通过使用文件系统直接访问接口和设备直接访问接口由该存储器／文件管理器、至少一个文件系统驱动器和提供对至少一个存储器寻址设备的访问的至少一个设备驱动器实现该原地执行功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及操作系统，并且具体地涉及提供用于实现原地执行(execute-in-place)功能的系统和方法的操作系统。
技术介绍
现有技术的计算机系统包含非易失大容量存储设备(例如硬盘驱动器)以保持程序和数据文件。这些文件的内容必须被装入RAM(“随机访问存储器”)类的系统存储器内以便被CPU(“中央处理单元”)访问或执行。此操作通常由操作系统代表应用程序执行。现有技术的计算机系统和操作系统支持虚拟存储器和按需调页(demand paging)。应用不直接使用系统存储器地址指定它们使用的代码和数据；而是它们使用“虚拟地址”指定存储器位置，由CPU电路实现的且被操作系统控制的调页机制将该存储器位置翻译成系统存储器地址。这使得操作系统可避免必须将全部程序和数据文件装入RAM内。而是系统存储器被分为特定大小的块(被称为“页”)，并且仅在访问该特定页时，操作系统将文件内容的相应块装入各个存储器页内。此过程通常称为“按需调页”。这种方法的一个缺点是需要RAM以保持程序和数据文件内容，减少了可用于其它用途的RAM的量。另外，通常需要一些时间将内容下载到RAM内。因此，一些现有技术的计算机系统提供了不同类型的非易失存储设备，CPU可用与访问RAM相同的方式直接访问这些不同类型的非易失存储设备(“存储器寻址设备”)。存储器寻址设备的一个现有技术的实施例是快闪存储器卡。存储器寻址设备允许CPU执行该设备上存储的代码和访问该设备上存储的数据而不用首先将内容下载到RAM内。这种直接执行驻留在存储器寻址设备上的代码的方法被称为“原地执行”。为了给在支持虚拟存储器的操作系统上运行的应用提供原地执行功能，该操作系统必须控制调页机制，以便将应用的地址空间的某些虚拟地址映射到该存储器寻址设备支持的地址范围内的系统存储器地址。其它现有技术的计算机系统提供了虚拟化能力。由通常被称为“管理程序”的运行于单个计算机系统上，但是允许多个“客户”操作系统同时运行的(每个操作系统在一个单独的“虚拟机”内)软件程序实现虚拟化。对于运行在其内的操作系统来说，每个虚拟机自身看起来好像是包括CPU、RAM和I/O设备的真实的计算机系统。由管理程序拦截对这些虚拟组件的访问并且将其翻译成对实际组件的访问。这允许在多个客户操作系统之间共享计算机系统的资源，以提供对系统资源的提高的总的利用率。一些现有技术的虚拟化计算机系统的一个缺点是如果运行在同一管理程序下的多个客户同时访问相同的程序或数据，则每个客户操作系统将分别分配虚拟RAM以保持这些内容，因此管理程序必须在物理RAM内分配所述内容的多个相同的拷贝。这意味着有较少的存储器可用于其它用途，限制了能够同时有效地运行的客户的数量。因此，一些现有技术的管理程序提供了可从多个客户同时访问的物理存储器的段(“共享存储器段”)。通过将程序或数据文件存储在共享存储器段内，多个客户可同时访问所述文件而不用首先将内容下载到虚拟RAM内。所述共享段在客户操作系统看来就好像是物理存储器寻址设备。数据和程序文件通常被使用标准文件系统布局存储在设备上；一些操作系统能够使用针对不同使用情况而优化的多种不同的文件系统布局。为此，现有技术操作系统通常被构造为多个组件。在一些操作系统内，存在中央文件和存储器管理组件，多个文件系统驱动器和多个I/O设备驱动器。因此，通过结合中央文件和存储器管理组件使用合适的文件系统驱动器和I/O设备驱动器对，操作系统允许在任何一个支持的I/O设备上使用任何一种支持的文件系统布局。但是，现有技术的操作系统不能使用已有的文件系统驱动器以允许原地执行的方式访问存储器寻址设备。以整体方式实现支持原地执行访问存储器寻址设备。实际上，一些现有技术的操作系统的实现根本不允许使用标准文件系统布局将数据存储在存储器寻址设备上；而是它们需要以设备专用的方式将数据布置在这种设备上。该布置具有许多缺点，对于使用I/O设备和存储器寻址设备的计算机系统尤其如此。支持不同文件系统布局可使得系统管理更加困难。可能需要不同的工具来格式化、管理、备份和恢复不同布局。从I/O设备将一组已有文件移植到存储器寻址设备可能更加困难，反之亦然。存储器寻址设备所需的特定布局可能不提供标准文件系统布局所具有的所有特征(例如，实现复杂的访问控制和特权检查)。另一种现有技术的实现(zSeries上用于Linux的XIP2FS文件系统)提供使用第二扩展文件系统(“ext2”)格式一Linux操作系统提供的一种标准文件系统格式一将程序和数据存储在虚拟存储器寻址设备(由z/VM管理程序提供的共享存储器段)上的支持。但是，此方法仍具有大部分前面段落内所述的缺点不能使用其它的标准Linux文件系统格式，并且另外XIP2FS不能提供ext2的所有特征(例如XIP2FS不支持写访问)。XIP2FS的另一个缺点是其不能被集成到操作系统的上述组件结构内；尽管XIP2FS使用ext2文件系统布局访问文件，XIP2FS不使用Linux ext2文件系统驱动器这样做，而是重新实现访问ext2文件系统布局所需的访问逻辑。这再次使得XIP2FS不支持ext2的所有特征，因为只有整个ext2逻辑的子集被重新实现。作为另一个缺点，随着时间的过去Linux操作系统的标准ext2文件系统组件不断被发展并且添加新特征；例如由Linux内核版本2.6提供的ext2文件系统驱动器版本增加了对更快地访问非常大的目录结构以及更复杂的访问控制机制的支持。XIP2FS不能自动地受益于对ext2驱动器的这种改进；所有所需的特征需要在XIP2FS代码内被重新实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种由避免上述现有技术的缺点的操作系统提供原地执行功能的方法。本专利技术公开了一种提供了用于实现原地执行功能的新系统和方法的操作系统。本专利技术基于其上的现有技术的操作系统包括具有与应用程序的接口的存储器/文件管理器，至少一个文件系统驱动器，其具有与存储器/文件管理器的文件系统I/O接口，至少一个设备驱动器，其具有与文件系统驱动器的设备I/O接口，其中所述至少一个设备驱动器提供到至少一个基于I/O的设备的访问，至少一个设备驱动器，其具有与文件系统驱动器的设备I/O接口，其中所述至少一个设备驱动器提供到至少一个存储器寻址设备的访问，其中所述操作系统提供原地执行功能以访问至少一个存储器寻址设备。以下面的新的和专利技术性的功能扩展现有技术的操作系统以实现原地执行功能存储器/文件管理器和至少一个文件系统驱动器之间的文件系统直接访问接口，其中该文件系统直接访问接口提供了检索特定文件在特定偏移量处的内容的系统存储器地址的功能，其中该文件驻留在所述存储器寻址设备上，至少一个文件系统驱动器和提供到所述至少一个存储器寻址设备的访问的至少一个设备驱动器之间的设备直接访问接口，其中该设备直接访问接口提供了检索至少一个存储器寻址设备的特定块的系统存储器地址的功能，其中通过使用文件系统直接访问接口和设备直接访问接口，由存储器/文件管理器、至少一个文件系统驱动器和提供到至少一个存储器寻址设备的访问的至少一个设备驱动器实现原地执行功能。附图说明从下面的详细说明中可清楚地了解本专利技术的上述以及另外的目的、特征和优点。在所附权利要求中提出了本专利技术的新颖本文档来自技高网...

【技术保护点】
系统（５０），包括：　　　　具有与应用程序（４９）的接口（４８）的存储器／文件管理器（５１），　　　　至少一个文件系统驱动器（５２），其具有与所述存储器／文件管理器（５１）的文件系统Ｉ／Ｏ接口（４５），　　　　至少一个设备驱动器（４４），其具有到所述文件系统驱动器（５２）的设备Ｉ／Ｏ接口（４６），其中所述至少一个设备驱动器（４４）提供对至少一个基于Ｉ／Ｏ的设备（１４）的访问，　　　　至少一个设备驱动器（５３），其具有到所述文件系统驱动器（５２）的设备Ｉ／Ｏ接口（４６），其中所述至少一个设备驱动器（５３）提供对至少一个存储器寻址设备（１３）的访问，　　　　其中所述操作系统提供原地执行功能以访问至少一个存储器寻址设备（１３），　　　　其特征在于，　　　　所述存储器／文件管理器（５１）和所述至少一个文件系统驱动器（５２）之间的文件系统直接访问接口（５４），其中所述文件系统直接访问接口（５４）提供检索特定文件在特定偏移量处的内容的系统存储器地址的功能，其中所述文件驻留在所述存储器寻址设备（１３）上，　　　　所述至少一个文件系统驱动器（５２）和提供对所述至少一个存储器寻址设备（１３）的访问的所述至少一个设备驱动器（５３）之间的设备直接访问接口（５５），其中所述设备直接访问接口（５５）提供检索至少一个存储器寻址设备（１３）的特定块的系统存储器地址的功能，　　　　其中通过使用所述文件系统直接访问接口（５４）和所述设备直接访问接口（５５），由所述存储器／文件管理器（５１）、所述至少一个文件系统驱动器（５２）和提供对所述至少一个存储器寻址设备（１３）的访问的所述至少一个设备驱动器（５３）提供所述原地执行功能。...

【技术特征摘要】
EP 2005-4-5 05102679.71.系统(50)，包括具有与应用程序(49)的接口(48)的存储器/文件管理器(51)，至少一个文件系统驱动器(52)，其具有与所述存储器/文件管理器(51)的文件系统I/O接口(45)，至少一个设备驱动器(44)，其具有到所述文件系统驱动器(52)的设备I/O接口(46)，其中所述至少一个设备驱动器(44)提供对至少一个基于I/O的设备(14)的访问，至少一个设备驱动器(53)，其具有到所述文件系统驱动器(52)的设备I/O接口(46)，其中所述至少一个设备驱动器(53)提供对至少一个存储器寻址设备(13)的访问，其中所述操作系统提供原地执行功能以访问至少一个存储器寻址设备(13)，其特征在于，所述存储器/文件管理器(51)和所述至少一个文件系统驱动器(52)之间的文件系统直接访问接口(54)，其中所述文件系统直接访问接口(54)提供检索特定文件在特定偏移量处的内容的系统存储器地址的功能，其中所述文件驻留在所述存储器寻址设备(13)上，所述至少一个文件系统驱动器(52)和提供对所述至少一个存储器寻址设备(13)的访问的所述至少一个设备驱动器(53)之间的设备直接访问接口(55)，其中所述设备直接访问接口(55)提供检索至少一个存储器寻址设备(13)的特定块的系统存储器地址的功能，其中通过使用所述文件系统直接访问接口(54)和所述设备直接访问接口(55)，由所述存储器/文件管理器(51)、所述至少一个文件系统驱动器(52)和提供对所述至少一个存储器寻址设备(13)的访问的所述至少一个设备驱动器(53)提供所述原地执行功能。2.根据权利要求1的系统，其中所述系统是操作系统的一部分或者由所述操作系统提供。3.根据权利要求1的系统，其中所述存储器/文件管理器(51)或是使用所述文件系统直接访问接口(54)或是使用所述文件系统I/O接口(45)提供对由所述文件系统驱动器(52)管理的文件的访问。4.根据权利要求1的系统，其中所述文件系统驱动器(52)通过检...

【专利技术属性】
技术研发人员：C奥特，U魏甘德，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]