Микроядерная архитектура

Современная тенденция в разработке ОС это перенесение значительной части системного кода на уровень пользователя и одновременной минимизации ядра. Речь идет о подходе к построению ядра, называемом микроядерной архитектурой (microkernel architecture) ОС, когда большинство ее составляющих являются самостоятельными программами. В этом случае взаимодействие между ними обеспечивает специальный модуль ядра, называемый микроядром. Микроядро работает в привилегированном режиме и обеспечивает взаимодействие между программами, планирование использования процессора, первичную обработку прерываний, операции ввода-вывода и базовое управление памятью (рис.1.4).

Остальные компоненты системы взаимодействуют друг с другом путем передачи сообщений через микроядро.

Рисунок 1.4 - Микроядерная архитектура операционной системы

Основное достоинство микроядерной архитектуры высокая степень модульности ядра ОС. Это существенно упрощает добавление в него новых компонент. В микроядерной ОС можно, не прерывая ее работы, загружать и выгружать новые драйверы, файловые системы и т.д. Существенно упрощается процесс отладки компонент ядра, так как новая версия драйвера может загружаться без перезапуска всей ОС. Компоненты ядра операционной системы ничем принципиально не отличаются от пользовательских программ, поэтому для их отладки можно применять обычные средства. В то же время, микроядерная архитектура ОС вносит дополнительные накладные расходы, связанные с передачей сообщений, что существенно влияет на производительность. Для того чтобы микроядерная ОС по скорости не уступала ОС на базе монолитного ядра, требуется очень аккуратно проектировать разбиение ОС на компоненты, стараясь минимизировать взаимодействие между ними. Таким образом, основная сложность при создании микроядерных ОС необходимость очень аккуратного проектирования.

Например, Windows NT содержит элементы монолитных систем.