ไมโครเคอร์เนลใน Operaระบบติ้ง: Archiเทคเจอร์ข้อดี

ก่อนที่เราจะเรียนรู้ MicroKernel มาทำความเข้าใจกันก่อน:

เคอร์เนลคืออะไร?

เคอร์เนลเป็นส่วนสำคัญของระบบปฏิบัติการที่จัดการทรัพยากรระบบ นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์ เป็นหนึ่งในโปรแกรมแรกๆ ที่ถูกโหลดเมื่อเริ่มต้นระบบหลังจากบูตโหลดเดอร์ เคอร์เนลยังรับผิดชอบในการเสนอการเข้าถึงฮาร์ดแวร์ของเครื่องอย่างปลอดภัยสำหรับโปรแกรมต่างๆ นอกจากนี้ยังตัดสินใจว่าแอปพลิเคชันบางตัวจะใช้ฮาร์ดแวร์เฉพาะเมื่อใดและนานแค่ไหน

เคอร์เนลเสาหินคืออะไร?

Monolithic Kernel รันบริการระบบพื้นฐานทั้งหมดเช่น การจัดการกระบวนการ, การจัดการหน่วยความจำ, การสื่อสาร I/O และการจัดการการขัดจังหวะ, ระบบไฟล์ ฯลฯ ในพื้นที่เคอร์เนล

ในแนวทางเคอร์เนลประเภทนี้ ระบบปฏิบัติการทั้งหมดจะทำงานเป็นโปรแกรมเดียวในโหมดเคอร์เนล ระบบปฏิบัติการเขียนขึ้นเป็นชุดของขั้นตอนที่เชื่อมโยงกันเป็นโปรแกรมไบนารีที่สามารถทำงานได้ขนาดใหญ่

ไมโครเคอร์เนล Archiเทคเจอร์

ไมโครเคอร์เนลเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดสำหรับการนำระบบปฏิบัติการไปใช้อย่างถูกต้อง คุณจะเห็นได้จากแผนภาพด้านล่างว่าไมโครเคอร์เนลทำหน้าที่พื้นฐาน เช่น หน่วยความจำ กลไกการจัดตารางกระบวนการ และการสื่อสารระหว่างกระบวนการ

Microkernel เป็นซอฟต์แวร์เดียวที่ทำงานในระดับสิทธิพิเศษ ฟังก์ชันที่สำคัญอื่นๆ ของระบบปฏิบัติการจะถูกลบออกจากโหมดเคอร์เนลและทำงานในโหมดผู้ใช้ ฟังก์ชันเหล่านี้อาจเป็นไดรเวอร์อุปกรณ์ แอปพลิเคชัน ไฟล์เซิร์ฟเวอร์ การสื่อสารระหว่างกระบวนการ ฯลฯ

ส่วนประกอบของไมโครเคอร์เนล

ไมโครเคอร์เนลประกอบด้วยฟังก์ชันหลักของระบบเท่านั้น ส่วนประกอบจะรวมอยู่ใน Microkernel เฉพาะในกรณีที่การวางไว้ด้านนอกจะขัดขวางการทำงานของระบบ ส่วนประกอบที่ไม่จำเป็นอื่นๆ ทั้งหมดควรอยู่ในโหมดผู้ใช้

ฟังก์ชันขั้นต่ำที่จำเป็นใน Microkernel คือ:

• การจัดการหน่วยความจำ กลไกเช่นช่องว่างที่อยู่ควรรวมอยู่ใน Microkernel นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติการป้องกันหน่วยความจำ
• กลไกการกำหนดเวลาตัวประมวลผลควรมีตัวกำหนดเวลากระบวนการและเธรด
• การสื่อสารระหว่างกระบวนการจัดการเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้พื้นที่ที่อยู่ของตนเอง

ความแตกต่างระหว่างไมโครเคอร์เนลและเคอร์เนลเสาหิน

ข้อดีของไมโครเคอร์เนล

นี่คือข้อดี/ประโยชน์ของการใช้ Microkernel

• สถาปัตยกรรมไมโครเคอร์เนลมีขนาดเล็กและแยกตัวออกจากกัน ดังนั้นจึงสามารถทำงานได้ดีขึ้น
• ไมโครเคอร์เนลมีความปลอดภัย เนื่องจากมีเพียงส่วนประกอบที่รวมอยู่ซึ่งจะรบกวนการทำงานของระบบเท่านั้น
• การขยายระบบสามารถเข้าถึงได้มากขึ้น จึงสามารถเพิ่มลงในแอปพลิเคชันระบบได้โดยไม่รบกวนเคอร์เนล
• ไมโครเคอร์เนลเป็นแบบแยกส่วน และโมดูลต่างๆ สามารถเปลี่ยน โหลดใหม่ และแก้ไขได้โดยไม่ต้องสัมผัสเคอร์เนลด้วยซ้ำ
• ระบบล่มน้อยลงเมื่อเปรียบเทียบกับระบบเสาหิน
• อินเทอร์เฟซ Microkernel ช่วยให้คุณสามารถบังคับใช้โครงสร้างระบบแบบแยกส่วนได้มากขึ้น
• เพิ่มคุณสมบัติใหม่โดยไม่ต้องคอมไพล์ใหม่
• ความผิดปกติของเซิร์ฟเวอร์ยังถูกแยกออกจากการทำงานผิดปกติของโปรแกรมผู้ใช้อื่นๆ
• ระบบไมโครเคอร์เนลมีความยืดหยุ่น ดังนั้นกลยุทธ์และ API ที่แตกต่างกันจึงถูกนำไปใช้โดยเซิร์ฟเวอร์ที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถอยู่ร่วมกันในระบบได้
• ความปลอดภัยและความเสถียรที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลให้จำนวนโค้ดที่ทำงานในโหมดเคอร์เนลลดลง

ข้อเสียของไมโครเคอร์เนล

นี่คือข้อเสียเปรียบ/ข้อเสียของการใช้ Microkernel:

• การให้บริการในระบบไมโครเคอร์เนลมีราคาแพงเมื่อเทียบกับระบบเสาหินปกติ
• สวิตช์บริบทหรือการเรียกใช้ฟังก์ชันที่จำเป็นเมื่อมีการใช้ไดรเวอร์เป็นขั้นตอนหรือกระบวนการตามลำดับ
• ประสิทธิภาพของระบบไมโครเคอร์เนลอาจไม่แยแสและอาจนำไปสู่ปัญหาบางอย่าง

สรุป

• เคอร์เนลเป็นส่วนสำคัญของระบบปฏิบัติการที่จัดการทรัพยากรระบบ
• ไมโครเคอร์เนลคือซอฟต์แวร์หรือโค้ดที่ประกอบด้วยฟังก์ชัน ข้อมูล และคุณลักษณะขั้นต่ำที่จำเป็นในการใช้งานระบบปฏิบัติการ
• ในแนวทางเคอร์เนลโมโนลิธิก ระบบปฏิบัติการทั้งหมดจะทำงานเป็นโปรแกรมเดียวในโหมดเคอร์เนล
• ไมโครเคอร์เนลเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดสำหรับการใช้งานระบบปฏิบัติการอย่างถูกต้อง
• ไมโครเคอร์เนลประกอบด้วยฟังก์ชันหลักของระบบเท่านั้น
• เคอร์เนลเสาหินเป็นกระบวนการขนาดใหญ่ที่ทำงานในพื้นที่ที่อยู่เดียว ในขณะที่ไมโครเคอร์เนลสามารถแบ่งออกเป็นกระบวนการที่แยกจากกันที่เรียกว่าเซิร์ฟเวอร์
• สถาปัตยกรรมไมโครเคอร์เนลมีขนาดเล็กและแยกตัวออกจากกัน จึงสามารถทำงานได้ดีกว่า
• การให้บริการในระบบไมโครเคอร์เนลมีราคาแพงเมื่อเทียบกับระบบเสาหินปกติ