Технологии микроядра
Технологии микроядра
Микроядро — одна из наиболее горячо обсуждаемых сегодня тем в информатике. Сторонники микроядра утверждают, что эта небольшая центральная часть ОС — основа для модульных, переносимых ОС. Оппоненты же говорят, что микроядро ограничивает возможности многопользовательской ОС. Чуть ли не каждый специалист имеет свою собственную точку зрения на то, как сервисы ОС должны быть распределены относительно микроядра. И все же по одному из положений критики, кажется, договорились — это используемая микроядром схема взаимодействия на основе передачи сообщений. Большинство экспертов считает, что это направление — будущее всех ОС, независимо от того, используют они микроядро или нет.
Чтобы лучше понять схему взаимодействия на основе передачи сообщений, рассмотрим кратко, как традиционно осуществлялось взаимодействие в ОС. Отличным примером может служить ОС Unix.
И первоначальная версия Unix, и большинство современных ее вариантов используют слоеную архитектуру. Группы функций ОС, такие как файловая подсистема, подсистема управления процессами и подсистема ввода-вывода, разделены в ней на слои. Само по себе подобное деление не так уж необычно: большинство ОС, включая ОС AS/ 400, состоят из слоев ПО. Различия между ОС заключаются в способах обмена информацией и взаимодействия между слоями. В системах Unix каждый слой взаимодействует только со слоями, расположенными непосредственно под и над ним. Преимущество такой структуры, на первый взгляд, очевидно: каждый слой «знает» только непосредственных «соседей» снизу и сверху; запросы и отклики передаются от слоя к слою вверх и вниз, как по лестнице. Именно таким образом приложения и сама ОС взаимодействуют с различными компонентами. Такой подход хорошо работает. Лучшее доказательство тому — число Unix-подобных ОС, доживших до сегодняшних дней.
Однако такое решение усложняет введение новых или изменение существующих элементов структуры — мешает монолитность конструкции. Иерархия слоев объединяет систему в единое целое. Нелегко вынуть один слой и заменить его новым, так как интерфейсов между слоями много, и они разные. Так что изменения требуют глубокого знания ОС и массы времени. Кроме того, многие API между слоями не документированы, что ставит под вопрос корректность работы кода после внесения изменений. То есть добавить новые функции или перенести их с одного уровня на другой становится настоящей проблемой.
Микроядро заменяет описанную вертикальную иерархию взаимосвязей горизонтальной. Все компоненты ОС выше микроядра взаимодействуют друг с другом напрямую, используя проходящие через микроядро сообщения. Микроядро проверяет сообщения, обеспечивает их передачу от одного компонента к другому, контролирует доступ к аппаратным ресурсам. ОС на основе микроядра имеет очень большие возможности расширения. Такая модульная архитектура дает возможность легко подключать новые компоненты, о которых даже и не думали разработчики ОС. При этом работа остальных частей системы не будет нарушена.
Однако все имеет свою цену. В ОС на основе микроядра даже тщательно оптимизированная передача сообщений выполняется не столь быстро, как вызов функции в типичной системе Unix. Но производительность системы все равно может быть выше, если удастся избежать прохода через лишние уровни.
Все, что было сказано о характере взаимодействий в архитектуре микроядра, применимо и к AS/400. Структура задач как System/38, так и AS/400 использует сообщения, точно так же, как и микроядро. Сообщения хорошо знакомы пользователям OS/ 400: с их помощью взаимодействуют приложения и компоненты системы, в результате этих взаимодействий осуществляется все распределение работ. Подобно микроядру, структура задач AS/400 реализована на самом нижнем уровне системы. В System/38 и ранних моделях AS/400 управление задачами было реализовано в HLIC, а на RISC-системах AS/400 для достижения оптимальной производительности — в SLIC. В основе SLIC — не микроядро, но аналогичные архитектурные концепции.
История микроядра началась в середине 80-х в Университете Карнеги-Меллон с разработки микроядра Mach. Технологию микроядра используют многие ОС, созданные в последние годы, например, Windows NT, но впервые она появилась в System/
38, а затем — в AS/400.
Важно отметить, что микроядро — это гораздо больше, чем просто основанный на передаче сообщений механизм взаимодействия и диспетчеризации. Чтобы лучше это понять, мы начнем изучать управление процессами в AS/400 с нижних уровней системы.
Более 800 000 книг и аудиокниг! 📚
Получи 2 месяца Литрес Подписки в подарок и наслаждайся неограниченным чтением
ПОЛУЧИТЬ ПОДАРОКЧитайте также
Обмен сообщениями микроядра
Обмен сообщениями микроядра Модель обмена сообщениями — это тот фундамент, на котором стоит архитектура любой микроядерной ОС, как на трех китах: SEND — RECEIVE — REPLY. Обмен сообщениями микроядра построен на трех группах вызовов native API QNX (рис. 5.1):1. Принять сообщение. Процесс[38],
ТЕХНОЛОГИИ: Информационные технологии Древней Руси
ТЕХНОЛОГИИ: Информационные технологии Древней Руси Автор: Ваннах МихаилИнформационные технологии Древней Руси? Ну да, конечно. Когда при раскопках античности обнаружили проволоку, то сделали вывод, что у древних был телеграф. Тем археологическим культурам, где
ТЕХНОЛОГИИ: IT-технологии Бога Войны
ТЕХНОЛОГИИ: IT-технологии Бога Войны Автор: Анатолий СорокинВ наши дни первым (а иногда и единственным) приложением результатов развития хайтека является военное дело. Впрочем, так было в любую историческую эпоху. Высокими технологиями в разное время были (и не потеряли
ТЕХНОЛОГИИ: 2G, 3G, 3.5G, 3.75G… Технологии мобильной связи дробятся и множатся
ТЕХНОЛОГИИ: 2G, 3G, 3.5G, 3.75G… Технологии мобильной связи дробятся и множатся Автор: Родион НасакинНи один аналитик не возьмется со стопроцентной уверенностью указать технологию, по которой будет работать подавляющее большинство сетей мобильной связи через пять-десять лет.
Технологии
Технологии Шесть самых необычных в истории способов защиты видеоигр от пиратства Олег Нечай Опубликовано 14 февраля 2014 Системы DRM — современный вариант классической защиты от копирования, не позволяющей делать точные копии контента,
Технологии
Технологии Джипег, подвинься! Веппи как единственный необходимый графический формат Евгений Золотов Опубликовано 29 апреля 2013 Возможно, вы никогда не слышали словечка «веппи», но теперь будьте готовы встречать его всё чаще — до тех пор, пока оно
Технологии
Технологии Защита удалённых хранилищ: ключи в руках и в облаках Андрей Васильков Опубликовано 02 апреля 2014 Основанная в 2005 году фирма Box предоставляет услуги облачного хранения данных миллионам частных клиентов и корпоративным заказчикам, число
Технологии
Технологии Рейс MH370: поиски продолжаются Евгений Золотов Опубликовано 21 марта 2014 Ровно две недели прошло с момента исчезновения «Боинга 777», выполнявшего рейс MH370 из столицы Малайзии в столицу Китая. Ни чёрных ящиков, ни обломков до сих пор не
Технологии
Технологии Век разведки в стиле open source: мы можем и должны вскрывать чужие тайны! Евгений Золотов Опубликовано 19 февраля 2014 Окажись в нашем времени человек из 80-х годов, он был бы особенно впечатлён случившейся за тридцать лет качественной
Технологии
Технологии Экскурсия по дата-центру SAFEDATA «Москва-II» Компьютерра Опубликовано 28 апреля 2014 Машинные залы с серверами — это лишь малая часть современного дата-центра. Сложная инфраструктура, которая обеспечивает его функционирование, чаще всего остаётся за кадром. А
Технологии
Технологии Банки и Сети: бурное распространение интернет-банкинга в России и растущие требования к информационным системам Михаил Ваннах Опубликовано 09 сентября 2013 Четвёртым по значимости изобретением великого итальянского народа — после
Технологии
Технологии Facebook устраивает крестовый поход против офлайна Андрей Васильков Опубликовано 21 августа 2013 Компания Facebook объявляет о сотрудничестве с ведущими технологическими компаниями, направленном на предоставление дешёвого доступа в интернет
Технологии
Технологии Как сломали пальцевый сенсор iPhone 5s — и чем это аукнется для мультифакторной аутентификации? Евгений Золотов Опубликовано 30 сентября 2013 Мультифакторная аутентификация (МА) — одна из тех немногочисленных тем, светлое будущее которых
Технологии
Технологии Пластиковый сейф: исследование уязвимости в системах цифровой сертификации Андрей Васильков Опубликовано 17 сентября 2013 Многие смарт-карты обладают низкой криптографической защитой либо не имеют её вовсе. Это утверждение
Технологии
Технологии Смартфон за $20: а что хорошего? Евгений Золотов Опубликовано 08 мая 2014 Смартфон шагает по планете. Пусть из каждых шести землян, пользующихся мобильной связью, пока лишь двое (по самым смелым оценкам — больше трёх) делают это с помощью
ТЕХНОЛОГИИ: Контроллер контроллеру рознь: Паровозные технологии XXI века
ТЕХНОЛОГИИ: Контроллер контроллеру рознь: Паровозные технологии XXI века Автор: Анатолий СорокинВ своей предыдущей статье «IT-технологии Бога Войны» («КТ» #644-645) автор попытался сделать анализ применения и применимости современного хайтека к реалиям современной