演講嘉賓 | 蔣金虎

回顧整理 | 廖 濤

排版校對 | 李萍萍

嘉賓簡介

蔣金虎，復旦大學大數(shù)據(jù)研究院高級工程師，曾任江南計算技術研究所操作系統(tǒng)室主任。研究方向為高性能計算、操作系統(tǒng)和并行存儲等。作為項目負責人承擔國家多個重大專項子課題、科技支撐課題和863課題等，負責和參與的多個項目獲省部級科技進步一等獎。

內容來源

第一屆開放原子開源基金會OpenHarmony技術峰會——OpenHarmony高校技術俱樂部分論壇

視頻回顧

正 文 內 容

多核處理器的出現(xiàn)大大提升了系統(tǒng)并行處理能力，使越來越多不同類型的應用能夠同時在多核平臺上進行高效的并行計算。但多核處理器的核數(shù)迅速增長、結構日益復雜，同樣使操作系統(tǒng)在設計與優(yōu)化上面臨巨大挑戰(zhàn)。復旦大學大數(shù)據(jù)研究院高級工程師蔣金虎在第一屆OpenHarmony技術峰會上介紹了當前復旦大學OpenHarmony技術俱樂部的工作進展以及多內核操作系統(tǒng)相關研究成果。

01?

復旦大學OpenHarmony技術俱樂部

復旦大學OpenHarmony技術俱樂部指導單位為復旦大學團委，依托單位為復旦大學大數(shù)據(jù)研究院，支撐單位為計算機科學技術學院、軟件學院、大數(shù)據(jù)學院、信息科學與工程學院以及微電子學院等。其中，復旦大學大數(shù)據(jù)研究院于2015年10月成立，并于2020年11月實體化獨立運行，由鄔江興院士擔任院長，20名院士擔任兼職教授、10名院士擔任兼職博士生導師。大數(shù)據(jù)研究院的基礎系統(tǒng)軟件研究所主要開展系統(tǒng)軟件、軟硬件協(xié)同和編譯優(yōu)化等科研方向的工作，包括多內核操作系統(tǒng)、智能存儲系統(tǒng)、功能驗證與芯片設計、已有軟件生態(tài)無縫遷移等細分領域。并先后承擔國家重點研發(fā)、科技支撐、核高基和上海市重點項目等項目10余項以及多項自然科學基金項目，連續(xù)發(fā)表了多篇訂刊論文，并獲得了多項國家級獎項，與華為、阿里、江南所等有密切合作。

大數(shù)據(jù)基礎系統(tǒng)軟件研究所相關研究方向

未來，復旦大學OpenHarmony技術俱樂部將會有10+老師和50+學生團隊持續(xù)投入?yún)⑴c，并逐步承擔以下3方面工作：（1）承接OpenHarmony課題：如技術挑戰(zhàn)課題、社區(qū)任務課題、學術科研課題等，激勵復旦大學師生開展OpenHarmony技術研究和創(chuàng)新探索；（2）舉辦技術報告和科研交流系列活動：舉辦技術報告、科研交流等系列線上線下活動，通過社區(qū)技術專家與復旦大學師生的互動交流，進一步吸引更多的社區(qū)開發(fā)者；（3）組織和參與國內高水平競賽：組織和參與國內高水平的學科競賽、技術競賽、挑戰(zhàn)賽（互聯(lián)網(wǎng)+、挑戰(zhàn)杯），在復旦大學校內識別優(yōu)秀創(chuàng)新項目、創(chuàng)新人才。

02?

多內核操作系統(tǒng)研究

目前，計算應用領域正在由傳統(tǒng)計算向移動計算、端云協(xié)同以及泛在計算不斷發(fā)展演進，針對未來計算系統(tǒng)的研究需考慮到其硬件多樣、場景復雜以及高安全等特征。硬件趨于多樣后，目前操作系統(tǒng)無法靈活定制和適配，無法發(fā)揮異構硬件特性，導致資源競爭加劇；場景趨于復雜后，目前操作系統(tǒng)內核屬性單一，在多場景中表現(xiàn)不佳，且多種場景隔離不徹底；安全趨于高標準后，目前操作系統(tǒng)內核缺乏內生安全能力，導致功能安全難以保障和網(wǎng)絡安全被動防御問題?；谏鲜鲇嬎銘妙I域痛點，多內核操作系統(tǒng)的研究目標主要為易定制且高彈性，使操作系統(tǒng)可以靈活適配部署；具備多屬性且適用多場景以及高安全且強隔離。

未來計算系統(tǒng)特點

2009年至今，Barrelfish、Fos、Mckernel、Popcorn Linux、HermitCore以及NrOS等操作系統(tǒng)陸續(xù)發(fā)布，多核操作系統(tǒng)研究逐步受到工業(yè)界以及學術界的廣泛關注。

Barrelfish

NrOS

蔣金虎研究員所在團隊在多內核架構領域主要研究以下3方面內容：（1）內核框架：研究多內核架構、資源虛擬化以實現(xiàn)對泛在硬件多樣化的高效適配以及復雜場景的多內核屬性支持與強隔離；（2）內核間交互：研究核間豐富通信和快速、準確和高效的共識機制以實現(xiàn)操作系統(tǒng)內生安全屬性支持；（3）原型系統(tǒng)和驗證：面向典型場景進行驗證和評估,檢驗研究內容的正確性和有效性，并指導關鍵技術改進和優(yōu)化。其中，在多內核架構研究方面的相關工作有：對多種操作系統(tǒng)的架構和運行相關機制分析，研究了構建支持同種內核的系統(tǒng)架構，并設計了支持不同內核的操作系統(tǒng)多內核架構。

團隊相關領域研究進展

目前，蔣金虎研究員所在團隊已經(jīng)在多內核系統(tǒng)架構研究和設計、多種內核支持以及多種指令架構支持等方面有一定的工作進展。多內核系統(tǒng)架構研究和設計方面，支持同種多個內核啟動和運行，支持內核動態(tài)加載，內核資源可配置，且支持16個內核引導加載；在多種內核支持方面，已經(jīng)可以成功啟動seL4、fiasco、zircon等多種內核，并支持不同內核的配置和不同內核動態(tài)加載；在多種指令架構支持方面，能夠支持X86、ARM和RICS-V等多種指令架構平臺。

多內核架構

后續(xù)，蔣金虎研究員所在團隊還會進一步在（1）核間通信：內核級和應用級通信機制、同步和異步通信機制以及共享內存和消息的通信機制；（2）資源虛擬化：設備I/O空間和設備數(shù)據(jù)空間的映射、資源虛擬化的管理和配置、多種通路展開分離和整合以及虛擬化服務的Qos機制；（3）共識機制：內核的可共識機制的分析、基于多內核共識機制和優(yōu)化以及構建可靠服務驗證共識機制等方向繼續(xù)研究工作。

03?

總結

OpenHarmony和OpenHarmony高校技術俱樂部是一個溝通的紐帶，能夠很好地促進開發(fā)者與高校師生的技術交流，也期待借助復旦大學OpenHarmony技術俱樂部這個重要平臺，多內核操作系統(tǒng)研究能夠在OpenHarmony開源技術生態(tài)上做出越來越多的貢獻。

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審核編輯 黃宇