seL4操作系统编程详解：API与内核对象

"seL4操作系统编程.pdf，这是一份详细介绍了seL4微内核功能、API编程的手册，由Elastos.org和同济大学高可信操作系统组于2015年7月发布。标签指出这是一本中文PDF高清版的sel4编程手册。" seL4是一个高度安全、可验证的微内核，被广泛用于构建安全关键和高可靠性系统。手册首先介绍了seL4的基础概念，包括内核对象、句柄、虚拟地址空间、线程、进程间通信、设备驱动与中断以及抢占等核心元素。 1.1 内核对象（Kernel Objects）：seL4的内核对象是内核管理的基本单元，包括线程、地址空间、中断处理等。它们提供了系统资源的抽象，使得软件可以安全地访问和管理硬件资源。 1.1.1 句柄（Capabilities）：句柄是seL4中访问和管理内核对象的权限令牌，具有明确的访问权限和生命周期管理。 1.1.2 虚拟地址空间（Virtual Address Spaces）：seL4支持多个独立的虚拟地址空间，每个空间可以有独立的内存分配和保护策略。 1.1.3 线程（Threads）：线程是执行代码的基本单位，每个线程有自己的程序计数器和其他寄存器状态。 1.1.4 进程间通信（IPC, Inter-Process Communication）：seL4通过消息传递机制实现进程间的通信，确保数据交换的安全性和效率。 1.1.5 设备驱动与中断（Device Drivers and IRQs）：seL4提供机制来注册和管理设备驱动，以及处理设备产生的中断。 1.1.6 抢占（Preemption）：seL4支持抢占式调度，允许在必要时暂停当前线程，转而执行优先级更高的任务。 手册还深入探讨了内核服务和对象的使用，如基于句柄的访问控制、系统调用和内核内存管理： 2.1 基于句柄的访问控制：句柄作为权限的载体，限制了对内核对象的操作，保证了系统的安全性。 2.2 系统调用：系统调用是用户空间程序与内核交互的主要途径，用于请求内核服务。 2.3 内核对象：涵盖了对象的创建、管理和销毁，如地址空间、线程等。 2.4 内核内存申请：详细讲解如何申请和释放内核内存，包括内存重用策略。 3.1 句柄空间（CSpace）管理：描述了句柄的组织和管理，如CSpace的创建、CNode操作以及句柄权限。 3.2 删除、撤销、回收：讨论了如何处理不再需要的句柄，以保持系统的整洁和安全。 3.3 句柄调用（Capability Invocation）：解释了如何使用句柄来访问和操作内核对象。 4.1 进程间通信（IPC）：seL4的IPC机制包括消息寄存器和同步端点，允许进程安全地交换数据。 4.2.1 端点标记（Endpoint Badge）：端点标记是标识接收方的特殊值，用于在IPC过程中识别消息的目标。 手册内容详尽，覆盖了seL4操作系统的各个方面，是学习和开发基于seL4系统的宝贵参考资料。通过这份手册，开发者可以深入理解seL4的机制，并能有效地编写高效、安全的代码。