SOS简介及SOS的系统架构==
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[技术交流] SOS简介及SOS的系统架构
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SOS简介及SOS的系统架构
SOS是加州大学洛杉矶分校NESL实验室开发的一套无线器网络操作系统跚。SOS系统是一种新的用于无线传感网络的操作系统，它的库程序和应用服务程序均是用C语言编写的。SOS可以消除很多操作系统静态的局限性，它引入了消息模式来实现用户应用程序和操作系统内核的绑定。SOS提供了通用的内核和动态装载的模块来执行分发消息，装载模块等服务，针对某一个具体的应用，只需要编译用到的模块，没有用到的模块则不需加入到最终的应用程序中。在不更改操作系统内核的前提下，应用程序可以以模块的形式从内核上动态地装载或移除，这样，能够突破无线传感器存储资源少的限制，使SOS有效地运行在无线传感器网络上。SOS的体系结构分为四层：硬件抽象层、设备驱动层、内核层和动态模块层。硬件抽象层提供与Mica2，Ubicell等硬件的虚拟接口，如UART、clock等，设备驱动提供设备驱动信息，如sensordriver等，内核(blank)提供内核服务，读取上层模块信息，并与底层进行交互等，SOS动态模块信息供用户开发应用程序，动态装载到SOS内核上。SOS由可以动态加载的模块和静态内核组成，如图2-6所示。静态内核可以先被烧写到节点上，节点运行过程中，用户还可以根据任务的需要动态地增删模块。静态内核实现了最基本的服务，包括底层硬件抽象、灵活的优先级消息调度器、动态内存分配等功能。模块实现了系统大多数的功能，包括驱动程序、协议、应用程序等，这些模块都是独立的，对模块的修改不会中断系统的操作。与当前最流行的传感器网络操作系统TinyOS相比，SOS在调度策略、动态内存管理、动态模块加载等方面都做了相应改进。(1)调度策略。SOS的设计借鉴了TinyOS的事件驱动模型和调度策略，并对TinyOS的调度策略做了改进。SOS采用具有优先级的任务调度策略，对不同的任务分为三个不同优先级。调度器会按照优先级调度队列里的等待任务，若没有等待任务，则系统会进入睡眠状态，以减少能耗。基于模块化设计的SOS有一个特殊的模块，为定时器模块。为了能及时响应硬件定时器的中断，系统设计了一个回调函数机制。调度器每次运行时都会先检测是否有回调函数需要执行，以便及时响应定时器的硬件中断。从任务调度策略上看，SOS采用基于优先级的调度方式，使一个时间敏感任务不会被其他任务长时间阻塞得不到运行，满足了软件发展的趋势要求。(2)动态模块加载。对于无线传感器网络节点而言，如何实现对已经部署的节点进行再编程是需要解决的问题。随着网络的规模越来越庞大，越来越难以更新，可动态配置显得至关重要。SOS中应用模块的概念被设计成可拆卸的，对动态可编程的支持是模块级别的。SOS可以在运行的时候动态地加载和卸载模块。当要增加或删除某种功能时，只需加载或卸载相应的功能模块，就能完成软件的升级。与TinyOS相比，SOS显著地降低了再编程的能耗，因为SOS使用的是模块的升级，而TinyOS采用的是升级整个可执行映像文件。(3)动态内存管理。鉴于可靠性等原因，针对无线传感器网络节点的操作系统一般不会提供动态存储方式。但在静态存储方式下，必须按照最坏的情况来分配有储空间。而从传感器节点的特点来看，它的存储空间又是十分有限的，如何利用好这有限的资源是一个问题。SOS提供了动态内存分配机制，动态内存分配模块在内核中维持了一块堆区域，应用模块可以动态地去申请这部分内存。所有已经分配的内存块由一个SOS的模块所有，这个模块充当了所有动态分配的内存的管理者，并且实现了基本的内存碎片回收机制。在内存的使用上，SOS比TinyOS更灵活。SOS为上层应用程序的设计提供了丰富的API，如读取面板信息、时钟计时、网络传输等。利用这些API，可以组织成功能强大的应用程序。在SOS系统中，用户开发的应用程序被编译为*．sos文件装载到内核上，应用程序的功能通过内核调用系统API与底层设备硬件进行交互来实现。
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