运营级Linux系统驱动加固的技术研究

论文摘要

运营级Linux以其成本低、源代码开放、平台无关、升级快的特点深受广大电信运营商的亲睐。CLinux是华为公司正在开发中的一种运营级Linux。它对设备的可用性具有较高的要求,因此,对设备驱动程序加固是其中必不可少的一部分。本文收集和查阅了国内外大量关于驱动加固的文献资料,重点研究了Linux下的传统驱动程序加固技术,根据CLinux的需要对其进行扩展和改进。完成的工作主要分为以下四个内容:（1）分析了运营级Linux的基本体系结构,重点研究了传统驱动加固技术,并分析了它的缺陷,指出改善驱动加固的必要性。（2）对传统驱动加固技术进行扩展和完善,在高级电信计算架构（ATCA）的基础上设计并实现了Clinux的设备驱动加固。（3）基于CLinux的驱动加固技术,本文对CLinux中的失效处理进行了研究。为了模拟设备的失效,本文设计并实现了一种失效注入方法,并针对E100 Pro 100/+服务器网络适配器进行了几个失效注入实验。我们从实验中的获得失效数据,运用数据分析的方法对这些数据进行了分析,通过分析得出了一些有利于提高网卡可用性的结论。（4）研究并分析了Linux中Intel pro/100+网络适配器驱动代码,并对其进行改进。同时结合Event logging企业级日志系统的内核空间接口和基本使用方法,研究了数据分析的相关知识,提出分析设备失效数据的关联方法和分类方法。论文完成的工作成果是CLinux的重要组成部分,为运营级Linux驱动加固技术提供了初步的实现原型,对运营级Linux驱动加固的研究和实现也具有一定的理论和实际意义,以及较高的研究参考价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 本文研究背景
• 1.2 国内外相关研究
• 1.2.1 运营级概念的提出
• 1.2.2 CGL 组织制定的运营级Linux 规范
• 1.2.3 电信产品开发商的相关研发
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 1.3.3 本文研究的工程环境
• 2 传统 Linux 驱动加固技术研究
• 2.1 Linux 驱动加固
• 2.1.1 驱动加固概述
• 2.1.2 驱动加固的关键问题
• 2.2 传统的驱动加固方法
• 2.2.1 基本运行时和配置信息
• 2.2.2 软件编码方法
• 2.2.3 分离设备实例
• 2.2.4 硬件访问的公共点
• 2.2.5 数据验证
• 2.2.6 适当的中断共享
• 2.2.7 资源释放
• 2.2.8 时钟绑定设备等待事件
• 2.2.9 乱序事件处理
• 2.2.10 伪事件处理
• 2.2.11 panic 事件处理
• 2.2.12 枚举返回代码
• 2.2.13 设备失效处理
• 2.2.14 驱动程序失效处理
• 2.2.15 使用标准内核函数
• 2.3 传统驱动加固的不足
• 3 CLinux 驱动程序加固的研究与设计
• 3.1 Clinux 驱动加固技术的设计思想
• 3.1.1 Clinux 驱动加固技术的设计目标
• 3.1.2 Clinux 驱动加固技术的设计思路
• 3.2 Clinux 驱动加固中设备管理机制的研究与设计
• 3.2.1 子系统和资源标识的使用
• 3.2.2 基于“子系统和资源”的管理机制设计
• 3.3 Clinux 驱动加固中设备监控技术的研究与设计
• 3.3.1 设备统计数据监控的研究与设计
• 3.3.2 设备诊断测试系统的研究与设计
• 3.3.3 设备信息记录系统的研究与设计
• 4 CLinux 驱动程序加固的实现
• 4.1 “子系统和资源”层次结构的实现
• 4.2 设备统计数据监控系统的实现
• 4.2.1 公共统计数据管理器的实现
• 4.2.2 驱动程序统计数据接口的实现
• 4.3 设备诊断测试系统的实现
• 4.3.1 诊断管理层的实现
• 4.3.2 驱动程序的诊断接口和测试程序的实现
• 4.3.3 设备诊断测试文件系统的实现
• 4.4 EVLOG 日志在Clinux 驱动加固技术中的应用
• 4.4.1 EVLOG 的内核空间API
• 4.4.2 Event Schema 日志格式
• 5 基于 CLinux 驱动加固技术的失效处理研究
• 5.1 失效注入测试
• 5.1.1 失效注入方法概述
• 5.1.2 基于ioctl 系统调用的失效注入技术的设计与实现
• 5.2 对失效数据进行分析
• 5.2.1 网络收发数据分析
• 5.2.2 驱动程序失效数据分析
• 6 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书