Einfrieren und Neustarten von L4-basierten Betriebssyste­men auf nur mit nichtflüchtigem Hauptspeicher ausgestatteten Rechnern

Herkömmliche Computersysteme halten Laufzeitdaten im flüchtigen Hauptspeicher (DRAM), welcher schnell und direkt adressierbar ist.
Allerdings verliert er bei einem Stromausfall auch alle seine gehaltenen Daten.
Daher müssen Systeme typischerweise wichtige Daten auf nichtflüchtigem Sekundärspeicher (Festplatten, SSDs, ...) sichern.
Dieser ist allerdings langsamer und komplexer in der Ansteuerung.
Nichtflüchtiger Hauptspeicher (NVM) verspricht die Vorteile beider Speicherarten zu kombinieren, da er wie klassischer Hauptspeicher genutzt werden kann aber seinen Inhalt auch ohne Strom hält.
Allerdings ist die korrekte Benutzung von NVM in Anwendungen und dem Betriebssystem nicht trivial.

Dieser Vortrag baut auf dem Konzept "Whole-System Persistence" (WSP) auf.
WSP ist eine transparente, NVM-basierte Lösung, um Laufzeitdaten vor Stromausfällen zu schützen.
Die Kernidee ist, ein Systemabbild aller relevanten, flüchtigen Daten des Prozessors im nichtflüchtigen Hauptspeicher während eines Stromausfalles abzuspeichern.
Dieses Systemabbild kann dann beim nächsten Hochfahren wiederhergestellt werden, ohne dass Laufzeitdaten verloren gehen oder Anwendungen angepasst werden müssen.
WSP kann zudem die Latenzzeiten in Anwendungen reduzieren, da langsamer Sekundärspeicher weniger für das Sichern von Daten benötigt wird.
In dieser Präsentation wird eine Umsetzung von WSP für "L4Re", ein Mikrokern-basiertes Betriebssystem, vorgestellt.
Diese Umsetzung schafft es, den Zustand eines Serversystems innerhalb von nur 62 Millisekunden zu sichern.
Da WSP transparent gegenüber Anwendungen und auch gegenüber einem großen Teil des Betriebssystems ist, ermöglicht diese Implementierung eine Nutzung der Vorteile von NVM in L4Re ohne großen Entwicklungsaufwand.

(Verteidigung Masterarbeit)