移动透明计算中智能终端多操作系统启动及其性能分析优化

摘要

网络泛在化和计算普适化促进了移动互联网的迅猛发展，用户可以通过智能终端随时随地地访问移动互联网，获取服务。智能终端的丰富性和日益完善的功能、应用程序满足了用户不同时间和空间的需求。用户在智能终端上存储大量的资源、个人数据，安装各式各样的应用程序，导致用户对于智能终端的存储能力和计算能力要求越来越高。
　　本文设计了一种移动透明计算中智能终端多操作系统启动方案。通过在用户使用的智能终端上预置轻量级的操作系统引导程序和元操作系统来完成多操作系统的启动。智能终端加电初始化后，加载预置的操作系统引导程序和元操作系统，元操作系统完成无线网络的配置。无线网络配置完成后，用户选择操作系统，智能移动终端通过无线网络从透明服务器上下载相应系统的U-boot、改造后的操作系统内核镜像文件uImage和临时的根文件系统uInitrd;下载完成后终端执行下载的引导程序，然后加载改造后的uImage和uInitrd，uInitrd执行阶段完成操作系统无线网络的配置，通过网络文件系统协议NFS协议挂载透明服务器上实际的文件系统，完成系统的启动。本文在PandaBoard ES开发板上实现了Android系统和Ubuntu系统的启动。
　　此外，为了加速系统启动时间，提升资源调度的效率，本文对移动透明计算中的NFS协议进行了分析。本文中所使用的NFS协议版本为v3。首先本文测试了使用不同的读写块大小和传输协议时NFS协议的性能，实验结果表明，在NFSv3版本支持最大的块大小内，数据块越大，NFS协议的吞吐率越高，NFS协议的读速度也远远高于写速度。然后，本文使用多个移动终端同时挂载NFS文件系统以监测无线带宽对于NFS协议的影响。
　　基于网络文件系统的移动透明手机系统使得用户可以随时随地通过不同的智能移动终端加载属于自己的同一个操作系统;系统的文件系统存储在服务器上，用户可以存储大量的数据，安装大量的应用程序而无需担心存储空间和个人隐私问题;系统切换更为方便，只要服务器上提供不同操作系统的内核镜像文件uImage和文件系统uInitrd，用户可以随时更换启动不同的操作系统，方便了用户手机系统的维护和管理。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 透明计算概述

1．2．1 透明计算定义

1．2．2 透明计算的核心思想

1．2．3 透明计算的特点

1．3 移动透明计算概述

1．4 研究内容

1．5 研究意义

1．6 论文结构

2 研究现状

2．1 Boot Loader概述

2．1．1 Boot Loader重要性

2．1．2 Boot Loader层次结构

2．1．3 Boot Loader启动过程

2．1．4 Boot Loader研究现状

2．2 网络文件系统协议NFS概述

2．2．1 NFS协议版本分析

2．2．2 NFS协议优势

2．2．3 NFS协议研究现状

2．3 多操作系统启动研究现状

2．4 本章小结

3 移动透明计算中多操作系统启动实现

3．1 PandaBoard简介

3．2 Linux启动流程分析

3．3 NFS配置

3．3．1 服务器端配置

3．3．2 NFS客户端配置

3．4 元操作系统制作

3．5 gpio按键移植

3．6 U-boot改造

3．6．1 Ubuntu_boot．scr设置

3．6．2 Android_boot．scr设置

3．7 uImage、uInitrd改造

3．7．1 Ubuntu_uImage、Ubuntu_uInitrd改造

3．7．2 Android_uImage、Android_uInitrd改造

3．8 uInitrd裁剪

3．9 PandaBoard ES多操作系统启动

3．10 本章小结

4 移动透明计算中NFS协议分析优化

4．1 Bootchart分析启动时间

4．2 NFS协议性能分析

4．2．1 移动透明计算环境NFS协议性能缺陷

4．2．2 NFS协议理论分析

4．3 NFS协议性能优化

4．3．1 实验场景

4．3．2 无线丢包率测试

4．3．3 单NFS客户端NFS协议性能

4．3．4 多客户端NFS协议性能

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果