可管理多媒體網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)測試

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發(fā)表于：2023-02-03來源：：點(diǎn)擊數(shù)：標(biāo)簽：計(jì)算機(jī)測試

引言近期，中國軟件評測中心對清華大研制的可管理的多媒體網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)MMNC(ManageableMultimediaNetworkComputer)進(jìn)行了測試。MMNC是一種基于普適計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，與傳統(tǒng)NC不同的是，它采用服務(wù)器進(jìn)行存儲和管理、客戶機(jī)進(jìn)行計(jì)算和交互的計(jì)算模式

引言近期，中國軟件評測中心對清華大研制的可管理的多媒體網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)MMNC(ManageableMultimediaNetworkComputer)進(jìn)行了測試。MMNC是一種基于普適計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)，與傳統(tǒng)NC不同的是，它采用服務(wù)器進(jìn)行存儲和管理、客戶機(jī)進(jìn)行計(jì)算和交互的計(jì)算模式。在該計(jì)算模式下，運(yùn)用了一種新的多操作系統(tǒng)遠(yuǎn)程啟動協(xié)議MRBP以及一種基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬交換和調(diào)度算法VSSA。用戶可以根據(jù)應(yīng)用需要選擇自己的操作系統(tǒng)，例如Windows、Linux等。VSSA通過虛擬交換和調(diào)度技術(shù)為用戶提供軟件按需加載，具有很好的靈活性和擴(kuò)展性。

MMNC的主要設(shè)計(jì)思想

普適計(jì)算(PervasiveComputing)正成為一種能夠把數(shù)字化家電設(shè)備、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備等智能設(shè)備互連和融合起來進(jìn)行計(jì)算的新網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式。普適計(jì)算模式把計(jì)算任務(wù)交給各種分布設(shè)備，而服務(wù)器或控制系統(tǒng)只負(fù)責(zé)資源管理和存儲?；谶@種思想，清華大學(xué)提出和開發(fā)了一種基于普適計(jì)算的軟件平臺SOPCA(SoftwarePlatformforConnectedAppliances)。圖1給出了該軟件平臺SOPCA的基本概念圖。如圖1所示，SOPCA可支持多種不同的通用或嵌入式操作系統(tǒng)。同時(shí)，它在上層通過SDK為應(yīng)用程序提供安裝或開發(fā)界面;在底層通過封裝來屏蔽硬件的動態(tài)性和多樣性，可以方便地支持包括電話、電視、計(jì)算機(jī)、smartdevice在內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)計(jì)算設(shè)備。SOPCA平臺也可支持網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)或相應(yīng)的終端設(shè)備。這些設(shè)備可從SOPCA平臺上獲取自己所需的操作系統(tǒng)和應(yīng)用，完成用戶的計(jì)算任務(wù)。

由于MMNC采用普適計(jì)算模式，其主要計(jì)算由客戶機(jī)完成，服務(wù)器只需進(jìn)行存儲和管理，因此，對連接MMNC的服務(wù)器性能要求較低。由MMNC和PC服務(wù)器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)如圖2所示，PC服務(wù)器以及多個(gè)MMNC通過100M以太網(wǎng)互聯(lián)。服務(wù)器在通用操作系統(tǒng)之上運(yùn)行有SOPCA軟件平臺，基于該平臺，啟動服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)分別為用戶提供相應(yīng)服務(wù)?？蛻舳藳]有操作系統(tǒng)，MMNC啟動后，通過SOPCABootAgent與服務(wù)器上的啟動服務(wù)交互，從服務(wù)器上下載操作系統(tǒng)鏡像進(jìn)行加載，進(jìn)而在MMNC上構(gòu)建SOPCA軟件平臺，隨后根據(jù)計(jì)算需要，通過SOPCA支撐平臺按需加載各種應(yīng)用軟件，進(jìn)行計(jì)算。服務(wù)器上的應(yīng)用服務(wù)可以為MMNC提供基于Windows系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)和Java虛擬機(jī)的各類應(yīng)用。

MMNC系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

A、支持多操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟動技術(shù)MRBPMRBP協(xié)議基于客戶/服務(wù)器模型，分為服務(wù)器和客戶端兩部分。服務(wù)器指提供遠(yuǎn)程啟動服務(wù)的PC機(jī),而客戶端指需要遠(yuǎn)程啟動的MMNC。在MMNC中，MRBP在啟動代理(BootAgent)中實(shí)現(xiàn)，啟動代理主要由四部分組成：網(wǎng)卡驅(qū)動以及相關(guān)協(xié)議;擴(kuò)展的DHCP客戶端代碼;APTP客戶端代碼;OS加載器。

B、虛擬交換與調(diào)度算法VSSA基于SOPCA軟件平臺支持，服務(wù)器為多臺MMNC提供服務(wù)，MMNC的程序調(diào)用過程與PC機(jī)顯著不同：在PC中，一個(gè)新的應(yīng)用程序開始執(zhí)行時(shí)，操作系統(tǒng)內(nèi)核為其創(chuàng)建進(jìn)程，同時(shí)在物理內(nèi)存中為該進(jìn)程分配相應(yīng)的進(jìn)程空間，存放該進(jìn)程的數(shù)據(jù)和指令。進(jìn)程執(zhí)行過程中，若所需的數(shù)據(jù)或指令頁面不在物理內(nèi)存中，調(diào)用缺頁中斷，首先查詢緩存區(qū)，若所需頁面在緩存區(qū)(swap)中，將其調(diào)入物理內(nèi)存進(jìn)行處理;若不在，則通過磁盤I/O從硬盤讀取;而在MMNC中，客戶端本地沒有硬盤，應(yīng)用和數(shù)據(jù)都存儲在服務(wù)器上，并通過一定的映射關(guān)系指明存儲位置。當(dāng)發(fā)生缺頁中斷時(shí)，MMNC內(nèi)核根據(jù)映射關(guān)系，通過網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器發(fā)出請求，服務(wù)器端運(yùn)行于SOPCA軟件平臺上的應(yīng)用服務(wù)接收到請求，按照一定的策略進(jìn)行調(diào)度，從緩存區(qū)或者服務(wù)器硬盤中取得用戶進(jìn)程所需的數(shù)據(jù)，對用戶請求做出應(yīng)答。這種數(shù)據(jù)不在本地﹑通過網(wǎng)絡(luò)映射遠(yuǎn)程存取的調(diào)用算法，就是虛擬交換與調(diào)度算法VSSA(VirtualSwapandSchedulingAlgorithm)。

C、MMNC集中式管理MMNC采用家電化設(shè)計(jì)理念，客戶端的維護(hù)操作較少。在MMNC中。幾乎所有的系統(tǒng)維護(hù)和管理都集中在服務(wù)器上進(jìn)行，這樣就大大減少了管理成本的開支。

MMNC集中式管理分為系統(tǒng)管理和用戶管理兩方面：

系統(tǒng)管理：首先，MMNC所使用的操作系統(tǒng)是經(jīng)過定制的，一方面裁減冗余功能，精簡系統(tǒng)，以提高性能;另一方面禁掉系統(tǒng)攻擊時(shí)常用到的一些協(xié)議(如ICMP、SNMP等)和系統(tǒng)相關(guān)服務(wù)，以增強(qiáng)系統(tǒng)安全。其次，通過服務(wù)器工具套件和SOPCA平臺，管理員可以對MMNC的系統(tǒng)和用戶進(jìn)行集中管理和控制，方便地實(shí)現(xiàn)軟件安裝、升級和系統(tǒng)維護(hù)。此外，MMNC本地不存儲任何數(shù)據(jù)，其操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序(系統(tǒng)數(shù)據(jù))以及計(jì)算結(jié)果(用戶數(shù)據(jù))都存儲在服務(wù)器上。為保障系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，服務(wù)器上的系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)和用戶數(shù)據(jù)區(qū)隔離是隔離的，系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)對用戶都是只讀的，客戶無權(quán)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。

用戶管理：用戶管理主要是基于用戶信息數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行的。MMNC用戶管理包括用戶的增刪﹑磁盤配額管理﹑用戶權(quán)限管理。所有用戶的數(shù)據(jù)集中存放在服務(wù)器上，由服務(wù)器統(tǒng)一進(jìn)行訪問控制。系統(tǒng)根據(jù)用戶角色及計(jì)算需求的不同將用戶分組，如管理員組、辦公用戶組、娛樂用戶組，各組都具有自己的用戶和管理員。管理員可針對用戶的不同角色和身份，賦予其不同的軟件運(yùn)行權(quán)限和用戶數(shù)據(jù)區(qū)訪問權(quán)限。用戶數(shù)據(jù)區(qū)分為公有數(shù)據(jù)區(qū)和私有數(shù)據(jù)區(qū)，公有數(shù)據(jù)區(qū)為所有用戶共享，私有數(shù)據(jù)區(qū)存放用戶的私人信息。各組分別享有自己的共享數(shù)據(jù)區(qū)，組內(nèi)用戶又擁有自己的個(gè)人私有數(shù)據(jù)區(qū)。各個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)根據(jù)用戶角色和身份進(jìn)行邏輯隔離，用戶按嚴(yán)格的權(quán)限限制對相應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行訪問。管理員還可根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)置工作組或單個(gè)用戶對特定數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限。

硬件設(shè)計(jì)

MMNC的硬件設(shè)計(jì)采用低功耗一體化設(shè)計(jì)，具體說來就是在一塊主板上集成所有部件，這樣就大大減少了功耗。MMNC采用VIAEdenESP5000芯片。這是一款X86體系架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)平臺CPU，整合了VIAApolloPLE133/ProSavagePN133T北橋芯片以及外圍支持規(guī)格齊備的VT8231南橋芯片?；镜腅den平臺已內(nèi)建AGP2X/4X的3D繪圖加速核心、輸入輸出控制、網(wǎng)絡(luò)支持以及多媒體音效功能，還可根據(jù)市場需求，彈性選擇搭配威盛的多款外圍芯片產(chǎn)品，進(jìn)一步增加IEEE1394、USB2.0、TV-Out、高速網(wǎng)絡(luò)連接等先進(jìn)的應(yīng)用能力。整體平臺的耗電量僅有六瓦特左右，發(fā)熱量芯片較低，無需風(fēng)扇散熱便能穩(wěn)定運(yùn)作。

MMNC硬件的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：

1、整合X86處理器核心，電壓低于1.05V。

2、整機(jī)功耗15W;整合192KBL1/L2Cache;支持MMX和3Dnow!;采用0.13和0.15微米制程。

3、北橋功能：高級內(nèi)存控制器，支持PC133SDRAM;整合低功耗AGP2X/4X圖形處理器，支持CRT/TFT/DSTN。

4、南橋功能：AC97音頻;USB1.1;SuperI/O;支持ATA-33/66/100;整合10/100MbpsEthernet;整合AC97Fax/Modem

另外還提供：EthernetMACPHY;TV-Out;IEEE1394;USB2.0;AudioCODEC;DVD;3D。

MMNC應(yīng)用測試

為檢驗(yàn)MMNC性能，中國軟件評測中心搭建了測試平臺(圖2)：28臺MMNC和PC服務(wù)器通過百兆以太網(wǎng)交換機(jī)互連，并通過路由器聯(lián)接到Internet。服務(wù)器配置為P41.8GCPU、512MDDR內(nèi)存、100MIntel以