Ekzokernel - Exokernel - Wikipedia

Exokernel'in grafik genel görünümü. Ekzokerneller normal bir çekirdekten çok daha küçüktür (monolitik çekirdek ). Donanıma daha doğrudan erişim sağlarlar, böylece çoğu soyutlamayı ortadan kaldırırlar

Ekzokernel bir işletim sistemi çekirdek tarafından geliştirildi MIT Paralel ve Dağıtık İşletim Sistemleri grubu,[1] ve ayrıca benzer işletim sistemleri sınıfı.

İşletim sistemleri genellikle donanım kaynaklarını yüksek seviyeli uygulamalara sunar soyutlamalar (sanal) dosya sistemleri gibi. Ekzokernellerin arkasındaki fikir, uygulama geliştiricilere mümkün olduğunca az soyutlamayı zorlamak ve onların donanım soyutlamaları hakkında olabildiğince çok karar almalarını sağlamaktır.[2] Ekzokerneller küçüktür, çünkü işlevsellik koruma sağlamakla sınırlıdır ve çoğullama geleneksel kaynaklardan çok daha basit olan mikro çekirdekler 'mesaj geçişinin uygulanması ve monolitik çekirdekler üst düzey soyutlamaların uygulanması.

Uygulanan uygulamalar kitaplık işletim sistemleri olarak adlandırılır; belirli bellek adresleri, disk blokları, vb. talep edebilirler. Çekirdek yalnızca istenen kaynağın ücretsiz olmasını ve uygulamanın ona erişmesine izin verilmesini sağlar. Bu düşük seviyeli donanım erişimi, programcının özel soyutlamalar uygulamasına ve gereksiz olanları atlamasına izin verir, çoğunlukla bir programın performansını iyileştirmek için. Ayrıca, programcıların hangi düzeyde, yüksek veya düşük soyutlama istediklerini seçmelerine olanak tanır.

Ekzokerneller, bir uygulama olarak görülebilir. uçtan uca ilke bir uygulama programını, farklı gereksinimler göz önünde bulundurularak tasarlanmış diğer soyutlamaların üzerine kendi soyutlamalarını katmanlandırmaya zorlamadıkları için işletim sistemlerine. Örneğin, MIT Exokernel projesinde, Cheetah Web sunucusu önceden biçimlendirilmiş mağazalar internet protokolü disk üzerindeki paketler, çekirdek yetkisiz okuma ve yazmayı engelleyerek diske güvenli erişim sağlar, ancak diskin nasıl soyutlanacağı uygulamanın kullandığı uygulamaya veya kitaplıklara bağlıdır.

Motivasyon

Geleneksel olarak çekirdek tasarımcıları, programların bazı soyutlama modelleriyle donanımla etkileşime girmesini zorunlu kılarak, bireysel donanım kaynaklarını uygulama programlarına görünmez kılmaya çalışmışlardır. Bu modeller disk depolama için dosya sistemlerini, bellek için sanal adres alanlarını, planlayıcılar görev yönetimi için ve prizler ağ iletişimi için. Donanımın bu soyutlamaları, genel olarak program yazmayı kolaylaştırır, ancak performansı sınırlar ve yeni soyutlamalarda deneyi bastırır. Güvenlik odaklı bir uygulama, diskte eski verileri bırakmayan bir dosya sistemine ihtiyaç duyabilirken, güvenilirlik odaklı bir uygulama, hata kurtarma için bu tür verileri tutan bir dosya sistemine ihtiyaç duyabilir.

Bir seçenek, çekirdeği tamamen kaldırmak ve doğrudan donanıma programlamaktır, ancak daha sonra tüm makine, yazılan uygulamaya ayrılacaktır (ve tersine, tüm uygulama kod tabanı bu makineye tahsis edilecektir). Exokernel kavramı bir uzlaşmadır: çekirdeğin makinenin temel fiziksel kaynaklarını tahsis etmesine izin verin (örn. disk bloklar hafıza sayfaları ve işlemci süresi) birden çok uygulama programına aktarın ve her programın bu kaynaklarla ne yapılacağına karar vermesine izin verin. Program daha sonra ihtiyaç duyduğu soyutlamaları uygulayan bir destek kitaplığına bağlanabilir (veya kendi başına uygulayabilir).

MIT ekzokernelleri

MIT, iki çekirdek kullanarak iki exokernel tabanlı işletim sistemi geliştirdi: Aegis, sınırlı depolama desteği olan bir kavram kanıtı ve ekzokernel konseptini daha kapsamlı bir şekilde uygulayan XOK.

MIT exokernel sisteminin temel bir fikri, işletim sisteminin, uygulama yazılımı tarafından sağlanan küçük programlar için bir yönetici olarak hareket etmesi gerektiğidir; bu, yalnızca exokernelin donanımı güvenli bir şekilde kullanmalarını garanti edebilmesi gerekliliği ile sınırlandırılmıştır.

Tasarım

MIT exokernel, donanım kaynaklarını şu şekilde yönetir:

İşlemci
Çekirdek, programların zaman aralıklarını ayırabileceği bir zaman çizelgesi olarak işlemci kaynaklarını temsil eder. Bir program geri kalan zaman dilimini başka bir belirlenmiş programa verebilir. Çekirdek, programlara aşağıdakiler gibi işlemci olaylarını bildirir: keser, donanım istisnaları ve bir zaman diliminin başlangıcı veya sonu. Bir programın bir olayı işlemesi uzun sürerse, çekirdek onu sonraki zaman dilimi tahsislerinde cezalandırır; aşırı durumlarda çekirdek programı iptal edebilir.
Hafıza
Çekirdek, fiziksel bellek sayfalarını programlara ayırır ve çeviri görünüm arabelleği. Bir program, bir sayfayı başka bir programa göndererek paylaşabilir. kabiliyet o sayfaya erişmek için. Çekirdek, programların yalnızca yetenekleri olan sayfalara erişmesini sağlar.
Disk kapasitesi
Çekirdek, disk bloklarını uygulama programına fiziksel blok adresleriyle tanımlar ve uygulamanın veri yerleşimini optimize etmesine izin verir. Program disk kullanımını başlattığında, çekirdeğe, programın hangi blokları kontrol ettiğini belirlemek için çekirdeğin kullanabileceği bir işlev sağlar. Çekirdek, bu geri aramayı, yeni bir blok tahsis ettiğinde, programın zaten kontrol ettiği bloklara ek olarak yalnızca tahsis edilmiş bloğu talep ettiğini doğrulamak için kullanır.
Ağ oluşturma
Çekirdek, programlanabilir bir paket filtresi, programları bir bayt kodu çekirdek tarafından kolay güvenlik denetimi için tasarlanmış dil.

Başvurular

Exokernel için mevcut kütüphane işletim sistemleri, özel ExOS sistemini ve aşağıdakiler için bir emülatör içerir: BSD. Bunlara ek olarak, exokernel ekibi Cheetah'ı yarattı. Web sunucusu, çekirdeği doğrudan kullanan.

Tarih

MINIX 3 Mimarisi

Exokernel konsepti en az 1994 yılından beri var.[3] ama 2010 itibariyle ekzokerneller hala bir araştırma çabasıdır ve herhangi bir büyük ticari işletim sisteminde kullanılmamıştır.

Ekzokernel sistemi çalıştıran bir konsept Nemesis, tarafından yazılmıştır Cambridge Üniversitesi, Glasgow Üniversitesi, Citrix Sistemleri, ve İsveç Bilgisayar Bilimleri Enstitüsü. MIT ayrıca ExOS dahil olmak üzere birkaç exokernel tabanlı sistem kurdu.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "MIT Exokernel İşletim Sistemi". pdos.csail.mit.edu. Alındı 2018-01-25.
  2. ^ Engler, D. R .; Kaashoek, M. F .; O'Toole Jr., J .; Engler, D. R .; Kaashoek, M. F .; O'Toole Jr., J. (1995-12-03). "Exokernel: uygulama düzeyinde kaynak yönetimi için bir işletim sistemi mimarisi". ACM SIGOPS İşletim Sistemleri İncelemesi. 29 (5): 251, 251–266, 266. doi:10.1145/224056.224076. ISSN  0163-5980.
  3. ^ Engler, Kaashoek ve O’Toole 1995.

Kaynakça

Dış bağlantılar