Mikroydin sisään Operating-järjestelmä: Architecture, edut
Nathaniel Brooks
Ennen kuin opimme MicroKernelin, ymmärrämme:
Mikä on ydin?
Ydin on tärkeä osa käyttöjärjestelmää, joka hallitsee järjestelmäresursseja. Se toimii myös siltana tietokoneen ohjelmiston ja laitteiston välillä. Se on yksi ensimmäisistä ohjelmista, jotka ladataan käynnistyksen yhteydessä käynnistyslataimen jälkeen. Ydin vastaa myös suojatun pääsyn tarjoamisesta koneen laitteistoon eri ohjelmille. Se myös päättää, milloin ja kuinka kauan tietty sovellus käyttää tiettyä laitteistoa.
Mikä on Microkernel?
Mikroydin on ohjelmisto tai koodi, joka sisältää vaaditun vähimmäismäärän toimintoja, tietoja ja ominaisuuksia käyttöjärjestelmän toteuttamiseksi. Se tarjoaa minimaalisen määrän mekanismeja, mikä on riittävän hyvä käyttöjärjestelmän perustoimintojen suorittamiseen. Se sallii käyttöjärjestelmän muiden osien toteuttamisen, koska se ei vaadi paljon käytäntöjä.
Mikroytimet ja niiden käyttäjäympäristöt on yleensä toteutettu C++ or C-ohjelmointikielet pienellä kokoonpanolla. Muut toteutuskielet ovat kuitenkin mahdollisia korkean tason koodauksella.
Mikä on monoliittinen ydin?
Monolithic Kernel käyttää kaikkia perusjärjestelmän palveluita, kuten prosessinhallinta, Muistinhallinta, I/O-viestintä ja keskeytysten käsittely, tiedostojärjestelmä jne. ydintilassa.
Tämän tyyppisessä ytimen lähestymistavassa koko käyttöjärjestelmä toimii yhtenä ohjelmana ydintilassa. Käyttöjärjestelmä on kirjoitettu kokoelmaksi proseduureja, jotka on linkitetty yhteen suureksi suoritettavaksi binääriohjelmaksi.
Mikroydin Archirakenne
Mikroydin on käyttöjärjestelmän oikean toteutuksen tärkein osa. Alla olevasta kaaviosta näet, että Microkernel suorittaa perustoiminnot, kuten muisti, prosessien ajoitusmekanismit ja prosessien välinen viestintä.
Microkernel on ainoa ohjelmisto, joka toimii etuoikeutetulla tasolla. Muut käyttöjärjestelmän tärkeät toiminnot poistetaan kernel-tilasta ja ne suoritetaan käyttäjätilassa. Näitä toimintoja voivat olla laiteohjaimet, sovellukset, tiedostopalvelimet, prosessien välinen viestintä jne.
Microkernelin komponentit
Mikroydin sisältää vain järjestelmän ydintoiminnot. Komponentti sisällytetään mikroytimeen vain, jos sen laittaminen ulkopuolelle häiritsisi järjestelmän toimintaa. Kaikki muut ei-välttämättömät komponentit tulee asettaa käyttäjätilaan.
Microkernelissä vaadittavat vähimmäistoiminnot ovat:
- Muistinhallinta mekanismit, kuten osoiteavaruudet, tulisi sisällyttää mikroytimeen. Se sisältää myös muistin suojausominaisuuksia.
- Prosessorin ajoitusmekanismien tulisi sisältää prosessi- ja säiettäajastimia.
- Prosessien välinen viestintä hallitsee palvelimia, jotka käyttävät omia osoiteavaruuksiaan.
Ero mikroytimen ja monoliittisen ytimen välillä
| parametrit | Monoliittinen ydin | MicroKernel |
|---|---|---|
| Perus | Se on suuri prosessi, joka toimii yhdessä osoiteavaruudessa | Se voidaan jakaa erillisiin prosesseihin, joita kutsutaan palvelimiksi. |
| Koodi | Monoliittisen ytimen kirjoittamiseen tarvitaan vähemmän koodia. | Mikroytimen kirjoittamiseen tarvitaan enemmän koodia |
| Turvallisuus | Jos palvelu kaatuu, koko järjestelmä romahtaa monoliittisessa ytimessä. | Jos palvelu kaatuu, se ei koskaan vaikuta mikroytimen toimintaan. |
| Viestintä | Se on yksi staattinen binääritiedosto | Palvelimet kommunikoivat IPC:n kautta. |
| esimerkki | Linux, BSD, Microsoft Windows (95,98, minä), Solaris, OS-9, AIX, DOS, XTS-400 jne. | L4Linux, QNX, SymbianK42, Mac OS X, Integrity, Jne |
Microkernelin edut
Tässä on Microkernelin käytön edut/edut
- Mikroytimen arkkitehtuuri on pieni ja eristetty, joten se voi toimia paremmin.
- Mikroytimet ovat turvallisia, koska mukana on vain ne komponentit, jotka muuten häiritsevät järjestelmän toimintaa.
- Järjestelmän laajennus on helpommin saavutettavissa, joten se voidaan lisätä järjestelmäsovellukseen ydintä häiritsemättä.
- Mikroytimet ovat modulaarisia, ja eri moduuleita voidaan vaihtaa, ladata uudelleen, muokata koskematta ytimeen.
- Vähemmän järjestelmän kaatumisia verrattuna monoliittisiin järjestelmiin.
- Mikrokernel-käyttöliittymä auttaa sinua toteuttamaan modulaarisemman järjestelmärakenteen.
- Lisää uusia ominaisuuksia ilman uudelleenkääntämistä
- Palvelimen toimintahäiriö on myös eristetty kuten minkä tahansa muun käyttäjäohjelman toimintahäiriö.
- Mikrokernel-järjestelmä on joustava, joten järjestelmässä voi esiintyä rinnakkain erilaisia strategioita ja eri palvelimien toteuttamia API:ita.
- Lisääntynyt tietoturva ja vakaus vähentävät ydintilassa toimivaa koodia
Microkernelin huono puoli
Tässä on Microkernelin käytön haittoja/haittoja:
- Palvelujen tarjoaminen mikroydinjärjestelmässä on kallista verrattuna normaaliin monoliittiseen järjestelmään.
- Kontekstikytkin tai toimintokutsu tarvitaan, kun ajurit toteutetaan proseduureina tai prosesseina.
- Mikroydinjärjestelmän suorituskyky voi olla välinpitämätön ja voi johtaa joihinkin ongelmiin.
Yhteenveto
- Ydin on tärkeä osa käyttöjärjestelmää, joka hallitsee järjestelmäresursseja.
- Mikroydin on ohjelmisto tai koodi, joka sisältää vaaditun vähimmäismäärän toimintoja, dataa ja ominaisuuksia käyttöjärjestelmän toteuttamiseksi.
- Monolithic Kernel -lähestymistavassa koko käyttöjärjestelmä toimii yhtenä ohjelmana ydintilassa
- Mikroydin on käyttöjärjestelmän oikean toteutuksen tärkein osa.
- Mikroydin sisältää vain järjestelmän ydintoiminnot.
- Monoliittinen ydin on suuri prosessi, joka toimii yhdessä osoiteavaruudessa, kun taas mikroydin voidaan jakaa erillisiin prosesseihin, joita kutsutaan palvelimiksi.
- Mikroytimen arkkitehtuuri on pieni ja eristetty, joten se voi toimia paremmin
- Palvelujen tarjoaminen mikroydinjärjestelmässä on kallista verrattuna normaaliin monoliittiseen järjestelmään
