一种内核升级和使用方法、计算设备及存储介质与流程

1.本发明涉及操作系统领域，特别涉及一种内核升级和使用方法、计算设备及存储介质。


背景技术：

2.随着计算机技术的发展，人们通过操作系统使用计算机，并调用各种驱动程序完成各种工作。有时为了对操作系统附加功能或优化性能，需要对操作系统进行升级；具体的：对内核进行定制升级。
3.但现有技术中，在使用操作系统对各种驱动进行调用时，为了避免操作系统和驱动程序不兼容，会对驱动程序所调用的内核接口进行校验：根据内核接口的校验值判断驱动程序是否可用。但往往对操作系统进行升级时，直接向内核中添加相应的功能会导致向驱动程序提供的内核接口的校验值发生改变。一旦驱动程序需调用的内核接口的校验值，与当前操作系统提供的内核接口的校验值不同，原有的驱动程序就不能继续使用，除非重新编译驱动程序。
4.为此，需要一种新的内核升级和使用方法。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种内核升级和使用方法，以力图解决或者至少缓解上面存在的问题。
6.根据本发明的一个方面，提供一种内核升级和使用方法，适于在计算设备中执行，计算设备中包括内部存储器，并运行有操作系统，操作系统包括第一内核和驱动程序，方法包括步骤：根据第一内核确定配置文件，并根据配置文件新建配置信息，得到第二内核；在内部存储器中设置配置信息的存储位置；根据存储位置将第二内核加载到内部存储器中；根据第二内核调用驱动程序，并根据配置信息实现目标功能。
7.可选地，在根据本发明的方法中，在内部存储器中分配配置信息的存储位置包括步骤：确定配置信息与配置文件在内部存储器中的相对位置；根据相对位置在内部存储器中设置存储位置。
8.可选地，在根据本发明的方法中，相对位置包括配置信息在配置文件之前和配置信息在相对位置之后。
9.可选地，在根据本发明的方法中，根据存储位置将配置信息加载到内部存储器中包括步骤：确定在内部存储中分配内存的分配方式；根据分配方式和存储位置将配置信息加载到内部存储器中。
10.可选地，在根据本发明的方法中,分配方式包括通用内存分配，根据存储位置将第二内核加载到内部存储器中包括步骤：当分配方式为通用内存分配时，调用第一分配函数，根据存储位置为配置文件和配置信息分配内存，以加载第二内核。
11.可选地，在根据本发明的方法中，分配方式还包括专用内存分配，方法还包括步
骤：当分配方式为专用内存分配时，调用第二分配函数，根据存储位置为配置文件和配置信息分配内存，以加载第二内核。
12.可选地，在根据本发明的方法中，根据第二内核调用驱动程序包括步骤：根据内部存储器中存储的配置文件和配置信息计算第二校验值；将第二校验值与加载有第一内核时的第一校验值进行比较；若第二校验值与第一校验值相同，则加载驱动程序。
13.可选地，在根据本发明的方法中，根据配置信息实现目标功能包括步骤：当相对位置为配置信息在配置文件之前时，将配置文件的存储地址与配置信息在内部存储器中的存储大小相减，得到第一存储地址；根据第一存储地址调用配置信息实现目标功能。
14.可选地，在根据本发明的方法中，还包括步骤：当相对位置为配置信息在配置文件之后时，将配置文件的存储地址与配置文件在内部存储器中的存储大小相加，得到第二存储地址；
15.根据本发明的另一个方面，提供了一种计算设备，包括：一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行根据本发明的内核升级和使用方法。
16.根据本发明的再一个方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，该指令当由计算设备执行时，使得计算设备执行根据本发明的内核升级和使用方法。
17.本发明公开了一种内核升级和使用方法，适于在计算设备中执行。计算设备中包括内部存储器，并运行有操作系统，操作系统包括第一内核和驱动程序，方法包括步骤：根据第一内核确定配置文件，并根据配置文件新建配置信息，得到第二内核；在内部存储器中设置配置信息的存储位置；根据存储位置将第二内核加载到内部存储器中；根据第二内核调用驱动程序，并根据配置信息实现目标功能。本发明通过在第一内核原有的配置文件之外新建配置信息，不改变原有配置文件的数据结构。并进一步将配置信息与配置文件同时加载到内部存储器，在实现目标功能的同时，保证驱动程序依然能够适配可用。
附图说明
18.为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本发明公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。
19.图1示出了根据本发明一个示范性实施例的计算设备100的结构框图；
20.图2示出了根据本发明一个示范性实施例的内核升级和使用方法200的流程示意图；
21.图3示出了现有技术中升级内核的示意图；
22.图4a示出了根据本发明一个示范性实施例的在配置文件之前设置配置信息的示意图；
23.图4b示出了根据本发明一个示范性实施例的在配置文件之后设置配置信息的示意图；
24.图5示出了根据本发明一个示范性实施例的使用通用内存分配进行分配内存的示意图；
25.图6示出了根据本发明一个示范性实施例的使用通用内存分配进行分配的内存的示意图；
26.图7示出了根据本发明一个示范性实施例的使用专用内存分配进行分配内存的示意图；以及
27.图8示出了根据本发明一个示范性实施例的使用专用内存分配进行分配的内存的示意图。
具体实施方式
28.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。
29.图1示出了计算设备100的物理组件(即，硬件)的框图。在基本配置中，计算设备100包括至少一个处理单元102和系统存储器104。根据一个方面，取决于计算设备的配置和类型，系统存储器104包括但不限于易失性存储(例如，随机存取存储器)、非易失性存储(例如，只读存储器)、闪速存储器、或者这样的存储器的任何组合。根据一个方面，系统存储器104包括操作系统105。操作系统105包括第二内核103。第二内核103由第一内核根据方法200进行升级得到。
30.根据一个方面，操作系统105，例如，适合于控制计算设备100的操作。此外，示例结合图形库、其他操作系统、或任何其他应用程序而被实践，并且不限于任何特定的应用或系统。在图1中通过在虚线108内的那些组件示出了该基本配置。根据一个方面，计算设备100具有额外的特征或功能。例如，根据一个方面，计算设备100包括额外的数据存储设备(可移动的和/或不可移动的)，例如磁盘、光盘、或者磁带。这样额外的存储在图1中是由可移动存储设备109和不可移动存储设备110示出的。
31.如在上文中所陈述的，根据一个方面，在系统存储器104中存储程序模块101。根据一个方面，程序模块可包括一个或多个应用程序，本发明不限制应用程序的类型，例如应用程序还包括：电子邮件和联系人应用程序、文字处理应用程序、电子表格应用程序、数据库应用程序、幻灯片展示应用程序、绘画或计算机辅助应用程序、网络浏览器应用程序等。
32.根据一个方面，可以在包括分立电子元件的电路、包含逻辑门的封装或集成的电子芯片、利用微处理器的电路、或者在包含电子元件或微处理器的单个芯片上实践示例。例如，可以经由其中在图1中所示出的每个或许多组件可以集成在单个集成电路上的片上系统(soc)来实践示例。根据一个方面，这样的soc设备可以包括一个或多个处理单元、图形单元、通信单元、系统虚拟化单元、以及各种应用功能，其全部作为单个集成电路而被集成(或“烧”)到芯片基底上。当经由soc进行操作时，可以经由在单个集成电路(芯片)上与计算设备100的其他组件集成的专用逻辑来对在本文中所描述的功能进行操作。还可以使用能够执行逻辑操作(例如and、or和not)的其他技术来实践本发明的实施例，所述其他技术包括但不限于机械、光学、流体、和量子技术。另外，可以在通用计算机内或在任何其他任何电路
或系统中实践本发明的实施例。
33.根据一个方面，计算设备100还可以具有一个或多个输入设备112，例如键盘、鼠标、笔、语音输入设备、触摸输入设备等。还可以包括输出设备114，例如显示器、扬声器、打印机等。前述设备是示例并且也可以使用其他设备。计算设备100可以包括允许与其他计算设备118进行通信的一个或多个通信连接116。合适的通信连接116的示例包括但不限于：rf发射机、接收机和/或收发机电路；通用串行总线(usb)、并行和/或串行端口。
34.根据另一个方面，操作系统105中加载有驱动程序106。操作系统105可通过驱动程序106调用输入设备112或输出设备114。
35.本发明实施方式还提供一种非暂态可读存储介质，存储有指令，所述指令用于使所述计算设备执行根据本发明实施方式的方法。本实施例的可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动介质，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。可读存储介质的例子包括但不限于：相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非暂态可读存储介质。
36.根据一个方面，通信介质是由计算机可读指令、数据结构、程序模块、或者经调制的数据信号(例如，载波或其他传输机制)中的其他数据实施的，并且包括任何信息传递介质。根据一个方面，术语“经调制的数据信号”描述了具有一个或多个特征集或者以将信息编码在信号中的方式改变的信号。作为示例而非限制，通信介质包括诸如有线网络或直接有线连接之类的有线介质，以及诸如声学、射频(rf)、红外线的、以及其他无线介质之类的无线介质。
37.本发明的内核升级和使用方法适于在计算设备中执行，如在计算设备100中执行。计算设备100中包括内部存储器，可具体实现为图1中的系统存储器104。计算设备100中运行有操作系统105，操作系统105未升级之前包括第一内核和驱动程序106。计算设备中运行的操作系统可实现为任意一种操作系统，本发明对操作系统的具体类型不做限制。
38.需要说明的是，尽管上述计算设备仅示出了处理单元102、系统存储器104、输入设备112、输出设备114、以及通信连接116，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。图2示出了根据本发明一个示范性实施例的内核升级和使用方法200的流程示意图。如图2所示，首先执行步骤s210，根据第一内核确定配置文件，并根据配置文件新建配置信息，得到第二内核。
39.操作系统中原有的、待升级的内核为第一内核。根据本发明的一个实施例，当操作系统为linux系统时，第一内核为linux内核。
40.图3示出了现有技术中升级内核的示意图。如图3所示，现有技术中，直接在原有内核数据结构下添加新属性，以实现相应功能，会导致新内核的结构体发生改变，给驱动程序提供的内核接口的校验值发生改变，与驱动程序要调用的内核接口的校验值不同；导致驱动程序无法适配新内核，无法根据新内核调用驱动程序。
41.而本发明中，在需要添加新功能的配置文件之外新建配置信息，不破坏配置文件
原有数据结构。配置文件为添加目标功能时，所要修改的内核文件。配置信息为承载目标功能的属性信息，目标功能为根据原有配置文件要拓展的功能。根据配置文件新建配置信息后得到的第二内核，包括配置文件和配置信息。第二内核既能根据原有的配置文件实现原来第一内核所实现的功能，又能根据配置信息实现新的目标功能。
42.根据本发明的实施例，配置文件可实现为内核头文件，通过构建内核头文件的额外的配置信息，能够实现基于配置信息的拓展属性，实现扩展功能或优化性能。对内核头文件进行修改后，基于内核头文件的作用于能够实现拓展的目标功能。
43.随后，执行步骤s220，在内部存储器中设置配置信息的存储位置；具体的：确定配置信息与配置文件在内部存储器中的相对位置，再根据相对位置在内部存储器中设置存储位置。
44.为了改变第二内核的内核数据结构，因此保留配置文件的大小，以及在内部存储器中的存储的相对位置。根据本发明的一个实施例，为了便于访问添加的配置信息，相对位置包括配置信息在配置文件之前和配置信息在相对位置之后。
45.根据相对位置在内部存储器中设置存储位置时，若相对位置确定为在配置文件之前，则在配置文件之前设置配置信息的存储位置；若相对位置确定为在配置文件之后，则在配置文件之后设置配置信息的存储位置。
46.图4a示出了根据本发明一个示范性实施例的在配置文件之前设置配置信息的示意图。图4b示出了根据本发明一个示范性实施例的在配置文件之后设置配置信息的示意图。如图4a所示，配置信息的相对位置为在配置文件之前，则在配置文件的存储位置之前设置配置信息的存储位置；如图4b所示，配置信息的相对位置为在配置文件之后，则在配置文件的存储位置之后设置配置信息的存储位置。
47.随后，执行步骤s230，根据存储位置将第二内核加载到内部存储器中。具体的：先确定在内部存储中分配内存的分配方式；再根据分配方式和存储位置将配置信息加载到内部存储器中。
48.根据本发明的一个实施例，分配方式包括通用内存分配和专用内存分配，这两种分配方式包括不同的分配函数。
49.根据本发明的一个实施例，在内部存储器中使用slab内存分配器进行内存分配。为了进一步减少内存浪费，slab内存分配器将内存分为通用缓存和内存缓存。使用通用缓存分配内存时即为通用分配；使用专用缓存分配内存时即为专用分配。
50.使用通用缓存可以调用第一分配函数传入需要内存的字节数从通用缓存中分配对象。第一分配函数包括kmalloc函数。
51.使用专用缓存则可以调用第二分配函数传入需要内存的字节数从专用缓存中分配对象。第二分配函数包括传入对象大小函数和分配对象内存函数。传入对象大小函数包括kmem_cache_create和kmem_cache_create_usercopy函数，用于传入创建对象的大小，创建专属的内存(kmem_cache)。分配对象内存函数包括kmem_cache_zalloc、kmem_cache_alloc_node和kmem_cache_alloc等函数，用于在需要使用对象的时候再调用，在内部存储器中分配内存。
52.根据存储位置将第二内核加载到内部存储器中时，当分配方式为通用内存分配时，调用第一分配函数，根据存储位置为配置文件和配置信息分配内存，以加载第二内核；
当分配方式为专用内存分配时，调用第二分配函数，根据存储位置为配置文件和配置信息分配内存，以加载第二内核。
53.根据本发明的一个实施例，配置文件为iomap_page，包括：
54.atomic_t read_count
55.atomic_t write_count
56.declare_bitmap(uptodate,page_size/512)；
57.配置信息为pre_iomap_page。其中，pre表示将配置信息存储到配置文件之前。图5示出了根据本发明一个示范性实施例的使用通用内存分配进行分配内存的示意图。如图5所示，先调用iomap_page_create函数。iomap_page_create函数是iomap_page通用缓存的内存分配函数，会调用kmalloc函数分配对象。分配对象时增加新增配置信息的数据结构的内存(sizeof(struct uos_pre_iomap_page))。
58.图6示出了根据本发明一个示范性实施例的使用通用内存分配进行分配的内存的示意图。如图6所示，在内部存储器中，配置文件iomap_page和配置信息pre_iomap_page的存储空间为kmalloc函数分配的对象，其中，配置信息pre_iomap_page存储在配置文件iomap_page之前。
59.根据本发明另一个实施例，配置文件为buffer_head，包括：
60.unsigned long b_state
61.struct buffer_head*b_this_page structpage*b_page
62.sector_t b_blocknr
63.size_t b_size
64.char*b_data
65.struct block_device*b_bdev bh_end_io_t*b_end_io
66.void*b_private
67.struct list_head b_assoc_buffers struct address_space
68.*b_assoc_map
69.atomic_t b_count
70.配置信息为post_buffer_head。其中，post表示将配置信息存储到配置文件之后。图7示出了根据本发明一个示范性实施例的使用专用内存分配进行分配内存的示意图。如图7所示，内核初始化时会调用buffer_init函数。buffer_init函数被调用时，会调用传入对象大小函数kmem_cache_create创建buffer_head数据结构的专属内存kmem_cache。在调用传入对象大小函数kmem_cache_create时，在配置文件buffer_head的内存大小时，会加上新建的配置信息post_buffer_head的内存大小。此时返回的总大小(bh_cachep-》size)等于配置文件buffer_head和配置信息post_buffer_head内存大小之和。
71.随后调用分配对象内存函数kmem_cache_zalloc在内部存储器中分配内存对象。
72.图8示出了根据本发明一个示范性实施例的使用专用内存分配进行分配的内存的示意图。如图8所示，在内部存储器中，配置文件buffer_head和配置信息post_buffer_head的存储空间为第二分配函数分配的对象，其中，配置文件buffer_head存储在配置信息post_buffer_head之前。
73.随后，执行步骤s340，根据第二内核调用所述驱动程序，并根据配置信息实现目标
功能。根据本发明的一个实施例，根据第二内核调用所述驱动程序时，根据内部存储器中存储的配置文件和配置信息计算第二校验值，将第二校验值与加载有第一内核时的第一校验值进行比较，若第二校验值与第一校验值相同，则加载驱动程序。
74.根据本发明的一个实施例，计算第二校验值时可计算第二内核向驱动程序提供的内核接口的导出符号的crc值。将第二校验值与加载有第一内核时向驱动程序提供的内核接口的导出符号的crc值(即第一校验值)进行比较。采用本发明构建配置信息，以升级第二内核时，由于未改变第一内核中配置文件的数据结构，因此第二校验值与第一校验值相同，能够正常加载驱动程序。
75.随后，根据配置信息实现目标功能包括步骤：当相对位置为配置信息在配置文件之前时，将配置文件的存储地址与配置信息在内部存储器中的存储大小相减，得到第一存储地址，根据第一存储地址调用配置信息实现目标功能。
76.根据本发明的一个实施例，调用如图6所示的配置信息时，将配置文件iomap_page的存储地址减去配置信息pre_iomap_page的存储大小得到配置信息pre_iomap_page的第一存储地址，即可调用配置信息pre_iomap_page。
77.当相对位置为配置信息在配置文件之后时，将配置文件的存储地址与配置文件在内部存储器中的存储大小相加，得到第二存储地址，接着根据第二存储地址调用配置信息实现目标功能。
78.本发明公开了一种内核升级和使用方法，适于在计算设备中执行。计算设备中包括内部存储器，并运行有操作系统，操作系统包括第一内核和驱动程序，方法包括步骤：根据第一内核确定配置文件，并根据配置文件新建配置信息，得到第二内核；在内部存储器中设置配置信息的存储位置；根据存储位置将第二内核加载到内部存储器中；根据第二内核调用驱动程序，并根据配置信息实现目标功能。本发明通过在第一内核原有的配置文件之外新建配置信息，不改变原有配置文件的数据结构。并进一步将配置信息与配置文件同时加载到内部存储器，在实现目标功能的同时，保证驱动程序依然能够适配可用。
79.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
80.类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。
81.本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组间可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。
82.本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组间组合成一个模块或单元或组间，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组间。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元
进行组合。除非另外明确陈述，本说明书中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
83.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。
84.此外，所述实施例中的一些在此被描述成可以由计算机系统的处理器或者由执行所述功能的其它装置实施的方法或方法元素的组合。因此，具有用于实施所述方法或方法元素的必要指令的处理器形成用于实施该方法或方法元素的装置。此外，装置实施例的在此所述的元素是如下装置的例子：该装置用于实施由为了实施该发明的目的的元素所执行的功能。
85.这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、cd-rom、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被所述机器执行时，所述机器变成实践本发明的设备。
86.在程序代码在可编程计算机上执行的情况下，计算设备一般包括处理器、处理器可读的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)，至少一个输入装置，和至少一个输出装置。其中，存储器被配置用于存储程序代码；处理器被配置用于根据该存储器中存储的所述程序代码中的指令，执行本发明的内核升级和使用方法。
87.以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。
88.如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
89.尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的。