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博碩士論文 etd-0725114-124137 詳細資訊
Title page for etd-0725114-124137
論文名稱
Title
建構於Linux核心之行動運算架構
Mobile Computing Architecture Based on Linux Kernel
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
77
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2014-07-25
繳交日期
Date of Submission
2014-08-25
關鍵字
Keywords
分散式運算、基礎設施服務、行動智慧型裝置、雲端運算、驅動程式
cloud, distributed computing, driver, mobile, IaaS
統計
Statistics
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中文摘要
雲端服務在近年來蓬勃發展,多家廠商提供的雲端服務也普及於網路應用的市場,也因無線通訊的快速開發,速度將不再是開發雲端服務的障礙,雲端服務勢必可以提升更高的層次、支援更多面相。
本論文設計了一個提供行動智慧型裝置應用程式的分散式運算平台Generic Distributed Computing Platform GDCP,有別於大型的運算平台伺服器和運算電腦通常是由雲端服務的廠商統一管理, GDCP平台的運算電腦可以讓一般但有著較佳的運算能力的PC(像是做為伺服器的電腦)加入,透過GDCP的分配和管理,能將此運算資源提供給需要強大運算資源的APPs。而GDCP提供分散式的運算機制給應用程式設計者來設計需要強大運算資源的APPs,應用程式設計者在設計APPs時需加入我們提供的加速運算函式,當APPs在程式流程運作到加速運算函式時,即會與GDCP的伺服器作溝通並上傳資料至GDCP做運算處理。除此之外GDCP也提供了設計加速運算函式的環境,讓使用者能夠根據我們提供的格式來設計新的加速運算函式,能讓加速運算函式更有彈性且符合使用者的要求。
在運算電腦的部分,我們將GDCP的運算電腦的管理與操作程序設計深入到了Linux核心層,並實現了於Linux kernel的運算電腦驅動模組,深入核心層的設計能讓我們的設計能夠確實的掌握整台電腦的運算資源,能讓其運作至於背景作業且能根據CPU的使用率來適當的分配運算工作,而不影響運算電腦作為一般電腦的正常使用。
GDCP提供了一套新穎的平台給需要強大運算APPs的使用者,GDCP平台的運算電腦設計能夠加入現有的一般電腦,此設計能大大的降低架設雲端運算服務平台的成本,而提供加速運算函式和APPs的開發環境也能讓軟體、遊戲開發廠商,訂製屬於自己的加速運算函式和能獲得GDCP運算服務的APPs。綜合以上的功能,GDCP的設計能夠補足智慧型裝置的硬體不足,若能架設並加入許多使用者與運算電腦,相信能為智慧型裝置的使用者帶來更複雜、更高層次的APPs。
Abstract
Recent cloud services from many vendors are booming in the data manipulation applica-tions. Due to the rapid development of wireless communication, cloud services can en-hance the high level of bound and support more aspect.
In this paper, we present the design of a cloud service environment that can flexi-bly and generically provide the distributed computing for mobile device. The architec-ture named as the GDCP (Generic Distributed Computing Platform). The GDCP has two major features. The one, it provides the platform for the users having the generic computer with more computing power to design their acceleration functions and reg-ister them at this platform for the application designers who need to design performance issued programs or mobile APPs. The others, the GDCP propose a distributed compu-ting mechanism for the application designer to construct the performance issued applica-tions. For embedding the GDCP environments to the generic computer, we go deep survey how to design the platform engines in the Linux kernel, and how to manage the computing resource according to the CPU usage.
GDCP provide a novel distributed computing service for users. The design of GDCP can be joined by general computer, can reduce the cost of GDCP setting up. The environment for designing custom accelerated function and APPs can let the APPs de-velopers construct the performance issued APPs. By the GDCP, we can achieve the dis-tribution computing generically and flexibly.
目次 Table of Contents
論文審定書 i
誌 謝 ii
摘 要 iii
ABSTRACT iv
目 錄 v
圖目錄 viii
表目錄 ix
第一章 簡介 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文概述 2
第二章 背景知識與相關研究 3
2.1 現有雲端計算平台分析 3
2.1.1 Microsoft Azure 3
2.1.2 Google App Engine 3
2.1.3 Hadoop 4
2.1.4 分析 4
2.1.5 分散式運算平台的設計 5
2.2 Linux kernel module programming 6
2.2.1 模組化的驅動程式 8
2.3 Socket programming 9
2.3.1 Linux kernel socket programming 10
2.3.2 Windows socket programming 13
2.3.3 Android socket programming 14
2.4 以Linux核心為基礎之多執行緒設計 15
2.4.1 Workqueue 15
2.4.2 Wait queue 17
2.4.3 Spinlock 19
2.4.4 其他相關技術 20
第三章 系統架構 21
3.1 GDCP系統架構 21
3.2 裝置系統架構 26
3.2.1 Code Center Server 26
3.2.2 Computing Node 28
3.2.3 AP Client 29
3.3 GDCP軟體架構 30
3.3.1 Code Center Server 30
3.3.2 Computing Node 43
3.3.3 AP Client 47
3.4 Assess Computing Node 49
3.4.1 Performance Metric 49
3.4.2 Chose Computing Node 50
3.5 Framework 51
3.5.1 運算Framework 51
3.5.2 使用AP Client端 52
第四章 實作 64
第五章 結果與討論 66
參考文獻 67
參考文獻 References
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