النواة الدقيقة في Operaنظام تينج: Archiالبنية، المزايا

قبل أن نتعلم النواة المصغرة، دعونا نفهم:

ما هو Kernel؟

النواة جزء أساسي من نظام التشغيل، فهي تُدير موارد النظام، وتُشكّل حلقة وصل بين البرمجيات والمكونات المادية للحاسوب. وهي من أوائل البرامج التي يتم تحميلها عند بدء التشغيل بعد مُحمّل الإقلاع. كما تُوفّر النواة وصولاً آمناً لمختلف البرامج إلى مكونات الجهاز المادية، وتُحدّد أيضاً متى وكم من الوقت يستخدم تطبيقٌ ما مكوناتٍ مُحدّدة من الجهاز.

ما هو ميكروكيرنل؟

النواة المصغرة هي برنامج أو شفرة تحتوي على الحد الأدنى من الوظائف والبيانات والميزات اللازمة لتشغيل نظام التشغيل. توفر النواة المصغرة عددًا محدودًا من الآليات، وهو ما يكفي لتشغيل الوظائف الأساسية لنظام التشغيل. كما أنها تتيح تنفيذ أجزاء أخرى من نظام التشغيل نظرًا لعدم فرضها قيودًا كثيرة.

عادةً ما يتم تنفيذ Microkernels وبيئات المستخدم الخاصة بها في ملف C++ or لغات البرمجة سي مع القليل من التجميع. ومع ذلك، من الممكن استخدام لغات تنفيذ أخرى مع بعض الترميز عالي المستوى.

ما هي النواة المتجانسة؟

تقوم نواة النظام المتجانسة بتشغيل جميع خدمات النظام الأساسية مثل ادارة العملياتإدارة الذاكرة، واتصال الإدخال/الإخراج، ومعالجة المقاطعات، ونظام الملفات، وما إلى ذلك، في مساحة النواة.

في هذا النوع من نهج النواة، يعمل نظام التشغيل بأكمله كبرنامج واحد في وضع النواة. يُكتب نظام التشغيل كمجموعة من الإجراءات المرتبطة معًا في برنامج تنفيذي ثنائي كبير.

النوية Architecture

النواة المصغرة هي الجزء الأهم لتنفيذ نظام التشغيل بشكل صحيح. وكما هو موضح في الرسم البياني أدناه، تتولى النواة المصغرة العمليات الأساسية مثل إدارة الذاكرة، وآليات جدولة العمليات، والتواصل بين العمليات.

على أساس ميكروكيرنل Operaنظام تينج

النواة المصغرة هي البرنامج الوحيد الذي يعمل على مستوى الصلاحيات. أما الوظائف المهمة الأخرى لنظام التشغيل فتُزال من وضع النواة وتُشغّل في وضع المستخدم. قد تشمل هذه الوظائف برامج تشغيل الأجهزة، والتطبيقات، وخوادم الملفات، والتواصل بين العمليات، وما إلى ذلك.

مكونات النواة الدقيقة

تتألف النواة المصغرة من الوظائف الأساسية للنظام فقط. ولا يُضمّن أي مكون في النواة المصغرة إلا إذا كان وضعه خارجها سيؤدي إلى تعطيل وظائف النظام. أما جميع المكونات الأخرى غير الأساسية، فينبغي وضعها في وضع المستخدم.

الحد الأدنى من الوظائف المطلوبة في النواة المصغرة هي:

• إدارة الذاكرة ينبغي تضمين آليات مثل مساحات العناوين في النواة المصغرة. كما أنها تحتوي على ميزات لحماية الذاكرة.
• يجب أن تحتوي آليات جدولة المعالج على برامج جدولة العمليات والخيوط.
• يدير الاتصال بين العمليات الخوادم التي تقوم بتشغيل مساحات العناوين الخاصة بها.

الفرق بين Microkernel و Monolithic Kernel

مميزات الميكروكيرنل

فيما يلي مزايا/فوائد استخدام النواة المصغرة:

• تتميز بنية النواة المصغرة بأنها صغيرة ومعزولة، وبالتالي يمكنها العمل بشكل أفضل.
• تعتبر النوى المصغرة آمنة لأنها لا تتضمن إلا المكونات التي من شأنها أن تعطل وظائف النظام.
• إن توسيع النظام أكثر سهولة، لذا يمكن إضافته إلى تطبيق النظام دون التأثير على النواة.
• تتميز النوى المصغرة بأنها معيارية، ويمكن استبدال الوحدات المختلفة أو إعادة تحميلها أو تعديلها دون الحاجة حتى إلى لمس النواة.
• عدد أقل من أعطال النظام بالمقارنة مع الأنظمة المتجانسة.
• تساعدك واجهة النواة المصغرة على فرض بنية نظام أكثر نمطية.
• يمكن إضافة ميزات جديدة دون الحاجة إلى إعادة تجميع البرنامج.
• يتم عزل عطل الخادم أيضًا، تمامًا مثل أي عطل آخر في برنامج المستخدم.
• نظام النواة المصغرة مرن، لذا يمكن أن تتعايش استراتيجيات وواجهات برمجة تطبيقات مختلفة يتم تنفيذها بواسطة خوادم مختلفة في النظام.
• ينتج عن انخفاض كمية التعليمات البرمجية التي تعمل في وضع النواة زيادة في الأمان والاستقرار.

عيوب النواة المصغرة

فيما يلي عيوب/سلبيات استخدام النواة المصغرة:

• إن توفير الخدمات في نظام النواة المصغرة مكلف مقارنة بالنظام المتجانس العادي.
• يلزم تبديل السياق أو استدعاء دالة عندما يتم تنفيذ برامج التشغيل كإجراءات أو عمليات، على التوالي.
• يمكن أن يكون أداء نظام النواة الدقيقة غير مبالٍ وقد يؤدي إلى بعض المشاكل.

الأسئلة الشائعة