マイクロカーネル Operaティンシステム: Archi構造、利点

MicroKernel について学ぶ前に、次のことを理解しましょう。

カーネルとは？

カーネルは、システムリソースを管理する OS の重要な部分です。また、コンピュータのソフトウェアとハードウェアの間の橋渡しとしても機能します。これは、起動時にブートローダーの後にロードされる最初のプログラムの XNUMX つです。カーネルは、さまざまなプログラムに対してマシンのハードウェアへの安全なアクセスを提供する責任もあります。また、特定のアプリケーションが特定のハードウェアをいつ、どのくらいの時間使用するかも決定します。

マイクロカーネルとは何ですか?

マイクロカーネル オペレーティングシステムを実装するために必要な最小限の機能、データ、および特徴を含むソフトウェアまたはコードです。最小限のメカニズムを提供し、オペレーティングシステムの最も基本的な機能を実行するのに十分です。多くのポリシーを課さないため、オペレーティングシステムの他の部分を実装できます。

マイクロカーネルとそのユーザー環境は通常、 C++ or Cプログラミング言語アセンブリ言語を少し使用すれば可能です。ただし、高度なコーディングを使用すれば、他の実装言語でも可能です。

モノリシックカーネルとは何ですか?

モノリシックカーネルは、次のようなすべての基本的なシステムサービスを実行します。プロセス管理, カーネル空間におけるメモリ管理、I/O通信、割り込み処理、ファイルシステムなど。

このタイプのカーネルアプローチでは、オペレーティングシステム全体がカーネルモードで単一のプログラムとして実行されます。オペレーティングシステムは、一連のプロシージャとして記述され、それらがリンクされて大きな実行可能なバイナリプログラムになります。

マイクロカーネル Archi構造

マイクロカーネルは、オペレーティングシステムを正しく実装するための最も重要な部分です。以下の図から、マイクロカーネルがメモリ、プロセススケジューリングメカニズム、プロセス間通信などの基本的な操作を実行していることがわかります。

マイクロカーネルは、特権レベルで実行される唯一のソフトウェアです。 OS の他の重要な機能はカーネルモードから削除され、ユーザーモードで実行されます。これらの機能には、デバイスドライバー、アプリケーション、ファイルサーバー、プロセス間通信などが含まれます。

マイクロカーネルのコンポーネント

マイクロカーネルは、システムのコア機能のみで構成されます。コンポーネントがマイクロカーネルに組み込まれるのは、コンポーネントを外部に置くとシステムの機能が中断される場合のみです。他のすべての必須ではないコンポーネントはユーザーモードにする必要があります。

マイクロカーネルに必要な最小限の機能は次のとおりです。

メモリ管理アドレス空間などのメカニズムはマイクロカーネルに含める必要があります。メモリ保護機能も含まれています。
プロセッサのスケジューリングメカニズムには、プロセススケジューラとスレッドスケジューラが含まれている必要があります。
プロセス間通信は、独自のアドレス空間を実行するサーバーを管理します。

マイクロカーネルとモノリシックカーネルの違い

Parameters	モノリシックカーネル	マイクロカーネル
Basic	単一のアドレス空間で実行される大規模なプロセスです	これは、サーバーと呼ばれる個別のプロセスに分割できます。
Code	モノリシックカーネルを作成するために必要なコードは少なくなります。	マイクロカーネルを作成するには、さらに多くのコードが必要です
セキュリティ	サービスがクラッシュすると、モノリシックカーネル内のシステム全体が崩壊します。	サービスがクラッシュしても、マイクロカーネルの動作には影響しません。
コミュニケーション	単一の静的バイナリファイルです	サーバーはIPCを介して通信します。
例	Linux、BSD、 Microsoft Windows (95,98、私)、 Solaris、OS-9、AIX、DOS、XTS-400など。	L4Linux、QNX、SymbianK42、Mac OS X、 Integrity, etc.

マイクロカーネルの利点

Microkernel を使用する利点と利点は次のとおりです。

マイクロカーネルアーキテクチャは小さく、分離されているため、より適切に機能します。
マイクロカーネルは、システムの機能を妨げるコンポーネントのみが含まれているため安全です。
システムの拡張はより容易になり、カーネルを妨げることなくシステムアプリケーションに追加できます。
マイクロカーネルはモジュール式であり、カーネルに触れることなく、さまざまなモジュールを交換、再ロード、変更できます。
モノリシックシステムと比較すると、システムクラッシュが少なくなります。
マイクロカーネルインターフェイスは、よりモジュール化されたシステム構造を強制するのに役立ちます。
再コンパイルせずに新機能を追加
サーバーの誤動作も、他のユーザープログラムの誤動作と同様に分離されます。
マイクロカーネルシステムは柔軟であるため、さまざまなサーバーによって実装されたさまざまな戦略と API がシステム内で共存できます。
セキュリティと安定性が向上すると、カーネルモードで実行されるコードの量が減少します。

マイクロカーネルのデメリット

Microkernel を使用する場合の欠点/短所は次のとおりです。

マイクロカーネルシステムでサービスを提供することは、通常のモノリシックシステムと比較して費用がかかります。
ドライバーがそれぞれプロシージャまたはプロセスとして実装される場合に必要なコンテキストスイッチまたは関数呼び出し。
マイクロカーネルシステムのパフォーマンスは重要ではないため、何らかの問題が発生する可能性があります。

まとめ

カーネルは、システムリソースを管理する OS の重要な部分です。
マイクロカーネルは、オペレーティングシステムを実装するために必要な最小限の機能、データ、および特徴を含むソフトウェアまたはコードです。
モノリシックカーネルアプローチでは、オペレーティングシステム全体がカーネルモードで単一のプログラムとして実行されます。
マイクロカーネルは、オペレーティングシステムを正しく実装するための最も重要な部分です。
マイクロカーネルは、システムのコア機能のみで構成されます。
モノリシックカーネルは単一のアドレス空間で実行される大規模なプロセスですが、マイクロカーネルはサーバーと呼ばれる個別のプロセスに分割できます。
マイクロカーネルアーキテクチャは小さく、分離されているため、より効率的に機能します。
マイクロカーネルシステムでのサービスの提供は、通常のモノリシックシステムに比べて高価です

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