Преимущества и недостатки микро и макро ядерной архитектуры

Преимущества и недостатки микро и макро ядерной архитектуры

Микроядерная архитектура альтернатива классическому способу построения операционной системы. Суть микро ядерной архитектуры состоит в следующем. В привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром

Классическая архитектура Классическая Под классической архитектурой в данном случае понимается структурная организация ОС, в соответствии с которой все основные функции операционной системы, составляющие многослойное ядро, выполняются в привилегированном режиме.

Преимущества микроядерной архитектуры ОС, основанные на концепции микроядра, в высокой степени удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к современным ОС, обладая следующими преимуществами: • • Переносимость Расширяемость Надежность Поддержка распределенности

• Переносимость - высокая степень переносимости обусловлена тем, что весь машинно. Переносимость зависимый код изолирован в микроядре. • Расширяемость - присуща микроядерной ОС в очень высокой степени. В традиционных системах сложно удалить один слой и поменять его на другой по причине множественности и размытости интерфейсов между слоями. Обычно традиционные ОС позволяют динамически добавлять в ядро или удалять только драйвера устройств. При микроядерном подходе конфигурировать ОС не вызывает никаких проблем и не требует особых мер - достаточно изменить файл с начальной конфигурации системы или остановить ненужные серверы. • Надежность - Использование микроядра повышает надежность ОС. Каждый сервер Надежность выполняется в виде отдельного процесса в своей собственной области памяти и таким образом защищен от других серверов. Если отдельный сервер терпит крах, то он может быть просто перезапущен. И кроме того небольшой размер ядра позволяет снизить вероятность возникновения ошибок. • Поддержка распределенности - модель с микроядром хорошо подходит для реализации распределенных вычислений, так как использует механизмы, аналогичные сетевым: взаимодействие клиентов и серверов путем обмена сообщениями. Серверы микроядерной архитектуры могут работать как на одном так и на разных системах.

Основным недостатком микроядерной архитектуры является: • Снижение производительности

Снижение производительности - производительность при классической организации ОС выполнение системного вызова сопровождается двумя переключениями режимов, а при микроядерной - четыре. При прочих равных условиях классическая модель будет всегда быстрее чем микроядерная.

Макроядерная архитектура Монолитное ядро, или, как его иногда называют в противоположность микроядру, макроядро есть тип ядра, которое включает в себя весь набор средств для взаимодействия прикладных программ с аппаратным окружением и друг с другом.

Монолитное ядро – это такая схема операционной системы, при которой все ее компоненты являются составными частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействуют друг с другом путем непосредственного вызова процедур. Для монолитной операционной системы ядро совпадает со всей системой.

Преимущества макроядерной архитектуры • взаимодействие компонентов ОС, так как они находятся в одном контексте может быть реализовано весьма просто (сравнимо с вызовом функций в обычном приложении); • все или большинство случаев взаимодействия прикладных программ не требует переключения между процессами, и как следствие «тяжеловесность» процессов некритична, и может быть весьма большой, что обеспечивает хорошую защищённость; • монолитное ядро теоретически имеет минимальные накладные расходы, необходимые для организации взаимодействия между собой различных компонентов операционной системы, поскольку отсутствует необходимость переключения контекстов.

Недостатки макроядерной архитектуры • неправильное функционирование одного из компонентов может нанести ущерб всей системе, что — опять-таки теоретически — делает систему с монолитным ядром менее надёжной, чем микроядерная система и требует большей тщательности в разработке компонентов ОС; • большой объём кода, исполняемого в не вытесняемом режиме негативно влияет время отклика приложений на внешние события, что нежелательно или недопустимо в системах работающих в реальном времени; • значительно затруднено расширение функций ОС, так как часто требует вмешательства в ядро (частично решается переходом на модульное ядро).

Спасибо за внимание!