mikrokernel építészet
Eszközök, megmunkálás programok és alkalmazása - a felső réteg (3.6 ábra.).
Készülék - egy belső réteg,
A többrétegű szerkezet OS
A számítógépes rendszer alatt futó OS alapú mag, lehet tekinteni, mint egy olyan rendszer, amely három rétegből található hierarchikusan:
§ mag - a közbenső réteg,
A réteges szerkezet a számítógépes rendszer hozott, hogy képviselje a rendszer koncentrikus körök, amely szemlélteti a tény, hogy egyes szálak csak kommunikálni a szomszédos rétegek. Valóban, egy ilyen elrendezés OS alkalmazások nem közvetlenül kölcsönhatásba a hardver, de csak a belső réteg.
Minden réteg szolgál egy felső réteget, teljesítő neki olyan funkciót,
Mivel a mag egy komplex, több-funkciós komplex, a réteges megközelítés általában kiterjed a mag szerkezetét.
A mag állhat a következő rétegeket.
1. Means hardver támogatás OC az a része, a berendezés, amely közvetlenül együttműködik az operációs rendszer (a támogatási eszközök privilegizált módban megszakítás rendszer, folyamatok, területek memória védelem)
2. A gép-függő részeit az OS. Ez a réteg alkotja szoftver modul, amely a sajátosságait tükrözik a számítógépes hardver platformokon. Ez a réteg védi (képernyők) fekvő rétegben függően hardver kernel.
3. Az alapvető mag mechanizmusokat. Ez a réteg végzi a legegyszerűbb, de a legtöbb masszív mag műveleteket, mint például a szoftver váltási folyamat egy ütemező interrupt mozgó oldalak a memóriából a lemezre, majd vissza és így tovább. N.
4. Resource Manager. Ez a réteg modulokból áll, hogy hajtsa végre a politikai feladatok fő számítógépes rendszer erőforrásait
5. A rendszer hívás felület. Ez a réteg a legfelső réteg a mag és a kölcsönhatásba közvetlenül alkalmazások, rendszer segédprogramok, képező operációs rendszer alkalmazás programozási interfész.
A fent megadott partíciót az operációs rendszer kernel a rétegek kellően feltételes
1. koncepció
Mikrokernel építészet egyik alternatívája a klasszikus építési mód az operációs rendszer, amelyben a laminált mag, végre a privilegizált módban.
A lényege a mikrokernel architektúra a következő. A privilegizált módban üzemel csak egy nagyon kis része az operációs rendszer. nevezett mikrokernel (ábra. 3.10). A mikrokernel védve van a többi operációs rendszer és alkalmazások. A szerkezet a mikrokernel általában gépi-függő modulok. valamint modulokat, amelyek végrehajtják az alap (de nem az összes!) funkciók folyamatmenedzsment mag, szakítsa meg a kezelés, a virtuális memória kezelése, üzenetek továbbítása és kezelése bemeneti és kimeneti eszközök kapcsolódó be- vagy olvassa a készülék bejelentkezik. Állítsa mikrokernel funkciók általában megfelel a funkciók a hagyományos magréteg mögöttes mechanizmusok. Ezek az operációs rendszer funkcióit nehéz, ha nem lehetetlen, hogy végre a felhasználói térben.
Minden más, magasabb szintű kernel funkciókhoz formájában alkalmazások futnak a felhasználói módban. Egyértelmű döntést, amely a rendszer funkcióit meg kell hagyni a privilegizált módba, amelyeket a felhasználónak kell vállalnia, nem létezik. Általában sok erőforrás menedzserek, amelyek szerves részei a hagyományos mag - file rendszer, az alrendszerek és a folyamat virtuális memória kezelése, a biztonság kezelése stb - .. Legyen „periférikus” moduljait felhasználói módban.
erőforrás menedzserek működő felhasználói módban alapvető különbségek vannak a hagyományos közművek és feldolgozása az operációs rendszer szoftver. Ezek az igényeknek a helyi alkalmazások, és ezért nevezik OS szervereket. Nyilvánvaló, hogy végre egy mikrokernel építészet előfeltétele jelenlétében operációs rendszer, a hatékony eljárás, eljárás hívás egy másik folyamat. Támogatás egy ilyen mechanizmus, és az egyik fő feladata a mikrokernel.
2. Előnyök és hátrányok mikrokernel építészet
Operációs rendszer alapja egy mikrokernel fogalom, mint az előző, jobb hordozhatóság, a skálázhatóság, megbízhatóság, és hozzon létre a jó előfeltételeket, hogy támogassa az elosztott alkalmazások. Ezekre fizetendő ellátások a termelékenység csökkenése, és ez a fő hátránya mikrokernel építészet.
A nagyfokú hordozhatóság annak a ténynek köszönhető, hogy a készülék összes függő kód különítjük el mikrokernel, így át a rendszer egy új processzort igényel kevesebb változás és mindegyik logikailag csoportosítva.
Bővíthetőség rejlő mikrokernelt igen magas fokú. A hagyományos rendszerekben, még a többrétegű szerkezet nem könnyű eltávolítani egy réteget, és a változás, hogy egy másik miatt elmosódás és a sok interfészek a rétegek között. Új funkciókat és módosítja a meglévő operációs rendszer megköveteli a jó ismerete és időigényes. Ugyanakkor, korlátozott számú, jól definiált interfészek mikrokernel egyengeti az utat a szabályos növekedését és fejlődését az operációs rendszer. Új alrendszer megköveteli a fejlesztés egy új alkalmazás, amely nem befolyásolja a integritását a mikrokernel. Mikrokernel szerkezete lehetővé teszi nem csak add, hanem csökkenti a számos operációs rendszer komponensek is előfordul, hogy nagyon hasznos. Például nem minden felhasználónak szüksége van a biztonsági eszközök vagy támogatást elosztott számítási, és eltávolítja őket a hagyományos mag gyakran lehetetlen. Általában a hagyományos operációs rendszerek dinamikusan hozzá a kernel, vagy eltávolítják a kernel járművezetőknek csak külső eszközök - tekintettel a gyakori változások konfigurációjú számítógépre csatlakoztatott külső eszközök IO alrendszer kernel lehetővé teszi a be- és kirakodás vezetők „on the fly”, hanem azt, hogy a tervezett különleges módon (például, patakok Környezetvédelmi UNIX vagy IO menedzser Windows NT). Amikor mikrosejtmag megközelítés konfigurálhatóságra OS nem okoz semmilyen problémát, és nem igényel különleges intézkedéseket.
A mikrokernel modell javítja a megbízhatóságot az operációs rendszer. Minden szerver fut egy külön folyamat a saját memóriát használ, és így védve van a többi OS szerverek, amelyek nem láthatók a hagyományos operációs rendszer, ahol az összes modul is befolyásolják egymást. És ha egy szerver nem sikerül, akkor újra lehet indítani megállás nélkül, vagy kárt a többi OS szervereket. Továbbá, mivel a szerverek futnak a felhasználói módban, nem rendelkeznek közvetlen hozzáféréssel a hardver, és nem módosítja a memóriát, amely tárolja és fut egy mikrokernel. Másik lehetséges megbízhatóságának növelése érdekében az operációs rendszer a csökkentett mennyiségű kódot mikronukleuszok, mint a hagyományos kernel - ez csökkenti a valószínűségét a programozási hibák.
Teljesítmény. A klasszikus üzemeltető cég (. Ábra 3,12, a) a végrehajtás a rendszer hívás kíséri két váltási mód, és a szervezet a mikrokernel (3.12, b.) - négy. Így az operációs rendszer alapja egy mikrokernel, ceteris paribus mindig kevésbé termelékeny, mint az operációs rendszer a klasszikus mag. Ez az oka mikrosejtmag megközelítés nem kapott ilyen széles körű terjesztése, amit előre.
A súlyosság ezt a hiányosságot jól szemlélteti a történelem, a fejlesztés a Windows NT. A változatok 3.1 és 3.5 az ablakkezelő, egy grafikus könyvtár és a magas szintű grafikus eszközmeghajtók szerepelnek a szerver felhasználói módban, és telefonálási funkciókat ezek a modulok szerint megvalósított áramkör mikrokernel. Hamarosan azonban a Windows NT fejlesztők felismerték, hogy ez a mechanizmus felhívja a gyakran használt funkciók a grafikus felület jelentősen lelassítja a kérelmet, és teszi az operációs rendszer sebezhető egy nagyon versenyképes környezetet. Ennek eredményeként, a Windows NT 4.0 verziója a jelentős változások történtek - az összes modul fent felsorolt átkerültek a kernel az operációs rendszer, elhatárolódott az ideális mikrokernel architektúra, de drámaian növelte termelékenységét.
Ez a példa a fő probléma, amivel az operációs rendszer a fejlesztők úgy döntött, hogy alkalmazza a mikrokernel megközelítés - mit kell tartalmaznia a mikrokernel, és amelyek lehetővé teszik a felhasználó számára helyet. Ideális esetben a mikrokernel csak állnak a kommunikációs eszközök, olyan kölcsönhatás a berendezés, ideértve az mechanizmusokhoz való hozzáférést a kiváltságos védelmet. Azonban sok fejlesztő nem mindig szigorúan tartsák be a minimalizálás elve alapvető funkciók, gyakran feláldozza azt kedvéért termelékenységet. Ennek eredményeként az operációs rendszer alkotnak spektrum egyik végén, amelyben a rendszer a lehető legalacsonyabb mikrokernel, és a másik - a rendszer, mint a Windows NT, amely mikrokernel végez jelentős mennyiségű funkciók.