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Linux内核访存错误动态检测工具UniPro的设计与实现的开题报告

一、研究背景和意义

操作系统是计算机系统中最核心的软件之一。它通过与计算机硬件交互，管理计算机资源，为上层应用程序提供服务。在操作系统中，内核是操作系统的核心，是与硬件最接近的部分。一旦内核出现了问题，整个系统就会出现异常甚至崩溃。因此，将内核程序的正确性确保程度提高到极致是非常重要的。

Linux是一个开源的操作系统内核，它在许多领域中都有广泛的应用。尽管Linux内核在开发过程中经过了各种测试和验证，但针对内核访存错误的检测并不完备。在一些繁重的工作负载下，内核的访存错误可能得不到及时的检测的到处理，可能会给用户带来严重的后果。因此，设计一种可以动态检测Linux内核访存错误的工具具有重要的意义。

UniPro是一种新型的内核访存错误动态检测工具。它使用QEMU进程虚拟化技术，通过运行在虚拟化的Linux操作系统上的监控程序来监控内核的访存情况。当监测到内核访存错误的时候，UniPro会记录相关信息并通过系统调用返回错误码，通知应用程序进行进一步处理。因此，UniPro不仅可以帮助内核应用程序检测和解决访存错误问题，还可以提高系统的性能和可靠性。

二、研究目标和内容

本研究的主要目标是设计和实现UniPro内核访存错误动态检测工具。具体实现过程包括以下几个步骤：

1.了解Linux内核的访存错误检测机制。分析目前内核访存错误检测的方法和工具，包括内核代码静态分析和动态跟踪技术。

2.掌握QEMU进程虚拟化技术。QEMU是目前最成熟的可以用于进程虚拟化的开源虚拟机，它可以在本机CPU上模拟另一个CPU运行不同的操作系统。

3.熟练掌握Linux系统调用和内核模块编程。了解系统调用和内核模块的原理和机制。

4.设计UniPro内核访存错误动态检测工具。基于QEMU进程虚拟化技术和Linux系统调用机制，设计动态检测工具UniPro，实现对内核访存错误的监控和检测。

5.实现UniPro内核访存错误动态检测工具。基于设计方案，编写测试代码和实现UniPro内核访存错误动态检测工具的代码。

6.测试UniPro内核访存错误动态检测工具。通过对应用程序的测试和性能评估，测试UniPro内核访存错误动态检测工具的稳定性和效率。

三、预期成果

本研究的预期成果包括：

1.对Linux内核访存错误检测机制的深入理解和分析，掌握内核代码静态分析和动态跟踪技术。

2.熟练掌握QEMU进程虚拟化技术和Linux系统调用机制。

3.设计出UniPro内核访存错误动态检测工具的方案，并实现相应的代码。

4.实现了UniPro内核访存错误动态检测工具，并进行测试和性能评估。

5.通过对UniPro内核访存错误动态检测工具的研究和实践，提高对操作系统和内核安全问题的认识和能力。

四、研究计划

1.项目阶段

时间：2019年1月-2019年3月

内容：分析研究Linux内核访存错误检测机制，熟悉QEMU进程虚拟化技术，并对UniPro内核访存错误动态检测工具进行详细设计，在论文中撰写相关内容。

2.编码阶段

时间：2019年4月-2019年7月

内容：编写UniPro内核访存错误动态检测工具的代码，并进行测试和评估，不断改进。

3.撰写论文

时间：2019年8月-2019年9月

内容：撰写毕业论文，包括绪论、相关技术、设计与实现、实验结果与分析和结论等部分。

五、预期产出论文列表

1.邓勇锋，伍世兵，何正阳.Linux内核访存错误动态检测工具UniPro的设计与实现[J].计算机应用，2020（预计）。

2.邓勇锋，伍世兵，何正阳.基于UniPro的Linux内核访存错误动态检测系统的设计与实现[J].计算机工程，2020（预计）。