الكاتب | RT-الموضوع
ذبيان | وو Xingling
[ملاحظة المحرر] CSDN الروبوت هو متجانسة، وهواوي منغ معلقة على نظام التشغيل النواة الصغيرة الحر في الاونة الاخيرة. ما هو النوية؟ كيف هو وضع النواة الصغرى؟ ما هي مزايا وعيوب ما هو عليه؟ مع نظرة.
UNIX الخلفية العائلية ضخمة
التطور السريع للتكنولوجيا الكمبيوتر بعد الحرب العالمية الثانية، التي تتكون أساسا من الوحدة الأساسية للتطوير الكمبيوتر من أنابيب إلى الترانزستورات المنفصلة، ثم في وقت لاحق LSI. مع تطور تكنولوجيا الحاسوب، وأكثر وأكثر قوة أداء الكمبيوتر، والأجهزة أكثر تعقيدا، والناس يجدون صعوبة في الكمبيوتر إدارة مباشرة، حتى بدأ الناس لتصميم برامج لإدارة أنظمة الكمبيوتر، أنظمة البرمجيات التي تزداد تعقيدا المعروفة باسم برنامج المستوى.
منذ البداية من أنظمة دفعة وأنظمة متعدد البرامج، بدأ النظام ل1960s تقاسم الوقت نظام التشغيل للأغراض العامة، ونظام الكمبيوتر تلو الآخر، حتى لا تظهر 1970s ليكون مقبولا على نطاق واسع المستخدمة على نطاق واسع نظام التشغيل للأغراض العامة. واحدة من أكثر الكلاسيكية بالطبع، هو نظام UNIX.
على PDP-11/24 آلات نظام UNIX، الذي ولد في عام 1971، مختبرات بيل الشهيرة، من خلال التطوير المستمر وانتشار لاحق في 1980s مع نجاحا كبيرا، وقد استدار UNIX للعديد من بنيات المعالج، و تستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات، وتؤثر حتى أصبحت صناعة المعيار.
UNIX مثل أنظمة مثل UNIX و Linux هي نموذجية من تصميم متجانسة، وهذا هو، كل خدمات النظام في النواة، ولأن هناك الكثير من تبادل البيانات بين عدد كبير من رموز نظام الخدمة طلبات الخدمة في قطاع نفس رمز المكالمات جعل وظيفة (لغة C) أو القفز (المجمع أو رمز آلة العصر) هي الطريقة الأكثر مباشرة وفعالة، مساحة عنوان لتسهيل تبادل البيانات مع، لذلك هذا التصميم متجانسة أمر طبيعي جدا.
ولكن مع التوسع في وظائف UNIX نواة (نظام الملفات، TCP / IP مكدس البروتوكول الشبكة، وإدارة العملية، إدارة الذاكرة، والسائقين، الخ)، UNIX كود نواة المقابلة زيادة كثيرا، وبعد ذلك في الصيانة والاستقرار والأمن واجهتنا بعض التحديات. في محاولة للتصدي لهذه التحديات، بدأ الناس في محاولة لاستخدام فكرة النوية لتصميم نواة النظام.
ما هو النوية؟
والفكرة الأساسية هي لتبسيط تصميم وظيفة النوية النواة، وضع المستخدم خارج نواة قدر الإمكان لخدمات النظام، في حين اضاف الأمني بين بعضها البعض. توفر نواة فقط معظم الخدمات الأساسية، مثل الاتصالات متعددة عملية الجدولة، عملية متعددة (IPC) وهلم جرا. حيث يتم تطبيق عملية الاتصال كجسر يربط بين نظام لخدمة وضع المستخدم.
متجانسة التخطيطي المقارن والنوية
توضع الخدمات ذات الصلة نظام متجانسة إلى حد كبير نواة نواة واسطة، مثل أنظمة الملفات، برامج تشغيل الأجهزة، وإدارة الذاكرة الظاهرية، ومكدس البروتوكول شبكة أخرى، وضعت أكثر خدمات النظام النواة الصغرى (مثل نظام الملفات، خدمة POSIX، كومة شبكة بروتوكول حتى محرك المحيطية) في التطبيق وضع المستخدم، وتشكيل الخدمة، في انتظار طلبات من التطبيقات الأخرى. وبعد ذلك، من أجل تجنب نقاط الضعف بين متجانسة والنوية، وقد وضعت مختلط التشكل الأساسية وسيطة، سيتم وضع جزء من الخدمة في النواة.
تاريخ تطور الصغرى بين النواة
وضع مفهوم النوية إلى الأمام منذ البداية في تطوير مستمر، وتحسين والتقدم بقدر ما يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أجيال.
أول النوية جيل: الصفر
النوية الجيل الأول تمثل أساسا ماخ، النظام السائد وضعتها جامعة كارنيجي ميلون أفي تيفانيان الولايات المتحدة وريتشارد راشد. بدأت ماخ فقط في تصميم وتطوير UNIX تزدهر، لذلك ماخ في الهدف الرئيسي من تصميم متوافق مع UNIX، مع UNIX ولكن الفرق هو محاولة لاستخدام ماخ العمارة النوية إلى التصميم. IPC ماخ هي الآلية الأساسية لخدمات kernel وتبادل البيانات لكافة الأنظمة، والاستفادة الكاملة من قانون العقوبات العراقي، وخصائص الذاكرة الظاهرية، عملية متعددة وغيرها من الخدمات من نواة نظام تشغيل زائدة كعملية.
في عام 1986، بعد عامين من التطوير، وبعد سنة الثانية على الافراج عن النسخة الأولى من ماخ، الذي صدر ماخ الطبعة الثانية، ولكن نظرا لضيق الوقت، إلى جانب غياب القوى العاملة وأموال كافية، حتى في هذه الحالة لا توفر نواة ماخ خدمة النظام كاملة.
من أجل دعم نظام التشغيل العلوي، نسخة النواة يحتوي على عدد كبير من الإصدارات 4.3 أنظمة BSD (UNIX هي فرع) رمز لتوفير خدمات النظام وخدمات النظام تشغيل في ولاية نواة BSD، الذي النتائج في حجم متاحة أكثر من نواة ماخ UNIX التقليدية النواة.
الأولى والثانية الطبعات ماخ إنجاز العمل التالية:
1. التحقق من جدوى من النواة الصغيرة؛
2. زرع التحقق النوية التي تعمل على جهاز كمبيوتر متعدد المعالجات على جهاز كمبيوتر متعدد المعالجات.
3. وأخيرا، من أجل تحسين كفاءة IPC، تقاسمت الاستخدامات ماخ آلية الذاكرة لإكمال IPC.
مشترك ماخ يتم تطبيق آلية ذاكرة بدعم من الذاكرة الظاهرية، وتحتاج فقط إلى أن تكون مكتوبة إلى الذاكرة عند نسخ. هكذا في كل مرة عملية من نسخها مرة أخرى الذاكرة يحفظ استخدام الذاكرة حين تسريع الوقت اللازم لتجهيز IPC آلية، ويسمى هذا التحسن النسخ عند الكتابة، وأنظمة التشغيل مثل لينكس وكثيرا ما يستخدم في جنرال موتورز اليوم.
بعد الاختبار، وكفاءة 2.5 ماخ تصل إلى 25 أقل من UNIX، ولكن بالنظر إلى الموثوقية ماخ يجلب، والتدرجية، والأمن، وهذا فقدان الكفاءة لا تزال مقبولة.
وبطبيعة الحال، هذه النقطة ليست كلها ماخ النواة أيضا النوية. وبعد الأخذ في الاعتبار النواة الصغيرة يمكن أن تكون أكثر كفاءة استخدام موارد المعالج على أجهزة الكمبيوتر متعددة النواة، وغيرهم من الناس يتطلعون إلى خدمات النظام ماخ قد انتقلت خارج نواة يمكن أن تعمل باستمرار على فقدان الكفاءة.
وفي الوقت نفسه ماخ النوية من حيث مجرد محاولة سرعان ما اجتذبت انتباه عدد كبير من الشركات والمؤسسات، أعلنت مؤسسة البرمجيات المفتوحة (مؤسسة البرمجيات المفتوحة، OSF) نظام الجيل المقبل من صندوق الاستقرار النفطي / 1 وسوف يستند على نواة ماخ، وصممته أيضا استخدام MACH2. 5، تعتزم حتى ماخ IBM أيضا لاستخدامها لبناء مكان العمل OS. أبل إطلاق النار هذه المرة أيضا، وأيضا من نظام التشغيل المستندة إلى أبل لبناء نواة لها Mach2.5 XNU، تكوين XNU كما هو مبين أدناه، ماخ النواة باعتبارها الحلقة الداخلية، والطوق الخارجي على الجانب الأيمن من إطار حملة أبل (I / O كيت)، وعلى الجانب الأيسر من الحلقة الخارجية هي خدمة نظام BSD UNIX رمز إلى توفير طبقة خدمات متوافقة، وهذه النظم الثلاثة تعمل معا لتوفير خدمة متكاملة لطبقة العليا. XNU تستخدم على نطاق واسع في أبل OSX، IOS وغيرها من النظم.
هذه المرة بسبب الاستخدام الواسع النطاق للUNIX فوائد نظم الأعمال، ثم BSD UNIX نظام مطور ومالك AT & T في معركة قانونية، BSD ماخ كود ذات الصلة استخدامها مع المخاطر القانونية.
تعزيز الخصائص المطلوبة وتجنب احتياجات المخاطر القانونية لتعزيز التنمية ماخ 3.0 الهدف الإنمائي ماخ 3.0 هو أساسا لاستبدال خدمات النظام BSD، في حين قدر الإمكان في خدمات النظام لتشغيل خارج النواة، والنوية الحقيقية تصميم.
بعد العديد من المطورين ثلاث سنوات من الجهود، صدر ماخ 3.0 في عام 1990، ولكن نظرا إلى الاستخدام الكامل للاتصال IPC بين النظم والخدمات، وليس مباشرة على المكالمات وظيفة النواة الكلية، حتى يعمل على آلات متعددة المعالجات أيضا فقدان الأداء الثقيلة، ماخ 3.0 كفاءة التشغيل UNIX تصل إلى نسبة الخسارة 67، مما يؤدي إلى ماخ 3.0، وأنها تمثل الجيل الأول من نواة صغيرة تصميم نظرة سيئة. وبما أن هناك محاولات متقطعة لتحسين أداء ماخ أن يقوم على أساس، ولكنها ليست مثالية، ليصل النوية ماخ أصبح الجيل الأول من الرواد.
الجيل الثاني والصغرى نواة: مشاكل الأداء العزم
الجيل الثاني الصغرى نواة تمثل أساسا L3 و L4، وأنظمة نواة النيوترينو QNX. أمام الجيل الأول ماخ النوية نظرا لكفاءة فشلت، ولكن لم يتم التخلي عن فكرة النوية، عالم الكمبيوتر الألماني يوخن لييدتك أعتقد أن السبب في انخفاض كفاءة ماخ IPC IPC لأن جزءا من تبسيط ليست كافية، لذلك طور L3 و L4 النوية، وهي جزء من IPC تبسيط دقيق جدا:
1. آلية النواة IPC هي ببساطة لنقل المعلومات، مثل الاختيار أذونات الأمان وظيفة من هذه الرموز يتم حذف، حذف جميع عمليات التعامل معها من قبل المستخدم نفسه. وهكذا وقت تنفيذ التعليمات البرمجية IP C هو تقصير كبير القسم وظيفة.
ينتقل 2. رسالة IPC دون استخدام الذاكرة، وأحال استخدام الرسالة السجل، مع الحد من طول كل نقل رسالة IPC، مما يلغي الحاجة لوقت الوصول إلى الذاكرة. وقد تم اختبار سرعة ماخ IPC L4 النوية في 20 مرات أسرع من ذلك، تم تحسين هذا التأثير المدهش لجذب الكثير من الاهتمام، والنوية دراسة قطف مرة أخرى حتى. وراء نواة L4 قد وضعت عددا من النظم ذات الصلة، مثل الفستق، L4 / MIPS والفشل الذريع، وما إلى ذلك، التي تشكل جوهر عائلة كبيرة L4.
الدقيقة نواة الجيل الثاني، بالإضافة إلى ممثلين عن L4 النواة، وهناك غيرها الصغيرة نواة مثل Exokernel، قائمة Rambler وغيرها، ولكن الأكثر نجاحا تجاريا حاليا بلاك QNX النيوترينو نواة الشركة المستخدمة من قبل نظام (QNX، ولد 1980 في البداية اسم QUICK UNIX، تغير لاحقا إلى QNX، في عام 2004 QNX التي حصل عليها هارمان الدولي؛ دولي تحت اقتناء 2010 من هارمان التي كتبها بلاك بيري، أصبح QNX أصول بلاك بيري)، QNX يوفر أساسا حلول للمناطق موثوق بها للغاية، مثل حركة المرور والطاقة، والطبية، والفضاء وغيرها من المجالات.
الجيل الثالث الصغرى نواة: التركيز الرئيسي على القضايا الأمنية
وبناء على الأجيال السابقة، وهما النوية الجيل الثالث مزدهرة، وقد وضعت العديد من النوية، الممثلين الرئيسيين: seL4، Fiasco.OC، NOVA وهلم جرا.
كتبت الجيل الأول من التصميم نواة صغيرة يعزل الأساسية يقلل خدمات النظام الأمني، وضعف النظام لا يؤثر على الخدمات الأساسية، وتحسين النواة الأمنية، يمكن القول أن تغلق الباب تدمير النظام، ولكن النظام الجيل الثاني لكن المهاجم فتح النافذة.
منذ الجيل الثاني الصغرى نواة يزيل خطوة في kernel على عمليات التفتيش على السلامة، سلامة الشيكات على ندرك جميعا تم تسليم وظيفة لأكثر من الأنظمة والخدمات الخاصة بها لتحقيق، والذي يسبب خدمات النظام واجهة الاتصالات يتعرض مباشرة لوضع المستخدم، أي عملية قد طلب خدمات النظام غير محدودة، وخدمات النظام، وكان لقضاء ثمن إضافي للتمييز طلب شرعي، فمن المرجح أن يتسبب في الحرمان من الخدمة الهجوم.
على سبيل المثال، يجب أن تكون خدمة الملفات العادية من خدمات نظام الملفات الافتراضية - > ملف النظام - > خدمة محرك الأقراص لإتمام هذه العملية، ولكن إذا مهاجم يتجاوز نظام الملفات الافتراضي إذا طلب الخدمة مباشرة المهاجم غير مقيد لا يحصلون على خدمات نظام الملفات، بحيث خدمات نظام الملفات في ظروف كامل الحمولة على المدى الطويل، بحيث عمليات أخرى لا يمكن من خلال نظام الملفات العادي للحصول على خدمات نظام الملفات الافتراضية. لتعزيز الأمن، دون أن يؤثر ذلك على نحو غير ملائم الأداء، وبدأ الناس على تطوير الجيل الثالث من الدقيقة النواة.
ويستند seL4 على جوهر الجيل الثاني تطورت L4. ليس فقط الأداء العالي ملامح ورثت الأسرة الأساسية seL4 L4، مما تتألف من (enndpoint) IPC آلية القائم على نقطة النهاية.
أكبر ميزة لهذه الآلية IPC هي القدرة على استخدام مفهوم الفضاء، وعملية عند استخدام خدمة نظام IPC يجب أن لديها القدرة على طلب المقابلة لعملية حاصل للتزوير رمز لتمثيل لديها القدرة على طلب بعض الخدمات. رمز يمكن تكرارها، يمكن نقلها، ويمكن أيضا أن تنتقل عن طريق IPC. في الواقع، الرمز المميز هو مؤشر موجود في لب الأشياء الفضاء النواة، وبالتالي فإن عملية عادية في حد ذاته لا تعديل الأذونات وغيرها من العمليات التوزيع، ولكن نواة يمكن السيطرة على السلطة رمز محدد، وبالتالي ضمان المستخدم القدرة على تجاوز لا يمكن للدولة تسببت هذه الآلية عن سوء استخدام خدمات النظام الفضاء.
seL4 هي الاولى التي يقوم بها التحقق الرسمي الكامل للنواة، شعبية القول التحقق رسمي يستخدم اللغة الرياضية مع مساعدة من برنامج رياضي لاشتقاق الآلي من كل شيك الوضع التشغيلي للنظام. seL4 التحقق الرسمي الأوراق ذات الصلة.
غيرها من نظام نواة صغيرة: ضارب الى الحمرة، مينيكس
ضارب الى الحمرة جوجل هو تطوير نظام التشغيل الجديد، وتهدف إلى تغطية الهاتف والجهاز اللوحي أو حتى جهاز كمبيوتر محمول وسلسلة من المجالات. تم تجهيز جوجل VULKAN للنظام مع واجهة الرسومات، 3D جعل سطح المكتب ذات المناظر الطبيعية الخلابة، إطار تطوير التطبيقات الرفرفة، هناك النوية دعا الزركون.
الزركون بووتلوأدر النواة هو مشروع من منصة كوالكوم: تطورت ليتل النواة. الزركون جزءا أساسيا من تصميم النوية، وتوفير IPC فقط، وإدارة العملية، عنوان وظائف إدارة الفضاء. تختلف الزركون من عملية أو تصميم ملف النواة، تم تصميم الزركون باعتبارها الذاكرة الأساسية، والذاكرة موجودة في الزركون في الطريق كائن، لا يمكن للكائن تمرير الذاكرة الظاهرية (الظاهري الكائن الذاكرة) من خلال قناة من التعامل مع آليات الاتصال بعد انتهاء عملية الحصول على مؤشر إلى هذه الذاكرة يمكن تعيينها إلى مساحة خاصة بهم.
نظام مينيكس البروفيسور أندرو S.Tanenbaum هولندا جامعة فريجي في أمستردام تطويرها.
أكبر ميزة لهذا النظام هو العزلة خطأ، فشل إعادة التشغيل التلقائي الخدمات.
مينيكس باستخدام تصميم الطبقات، والجزء السفلي من النواة الصغرى المقاطعة معالجة وإدارة العمليات وخدمات الاتصالات بين العمليات التي تدير طبقة في وضع النواة، وتقدم دورة طبقة وسيطة الخدمات (التناسخ الخادم)، ملف الخدمات وإدارة العمليات والخدمات الرسومات X والسائقين، وما إلى ذلك، هذه الطبقة يعمل في وضع المستخدم، عملية المستخدم العليا.
وهو المسؤول عن دائرة الخدمة عند تحطم خدمة طبقة وسيطة لإعادة تشغيل هذه الخدمات، وذلك لضمان توفير خدمات إصلاح الذات. ويتم اختيار مينيكس لما له من خصائص الشفاء الذاتي لها من محرك إدارة إنتل (ME)، وحدة إدارة المحرك هي المسؤولة عن الإدارة الداخلية للرقائق إنتل.
مزايا وعيوب من نواة صغيرة
الأولى، ومزايا
الثاني، والعيب
تنويه: هذه المادة هي تقديم، وينتمي إلى المؤلف.
5G صالون القادمة! بالإضافة إلى بريد إلكتروني الصغير مساعد csdnai3 رد "5G"، والحصول على رابط مباشر مجموعة!
