Referaat - Hübriidtuum (1)

Tallinna Polütehnikum
Hübriidtuum
Referaat
Andres Möll
PA-11B
Tallinn 2012

Sisukord

Sissejuhatus 3
Mikrotuum 4
Monoliittuum 4
Hübriidtuum 5
Näiteid 6
NT tuum 6
XNU Tuum 6
DragonFly BSD 6
Kokkuvõte 7
Allikad 8

Sissejuhatus

Hübriidtuum koosneb põhimõtteliselt Mikro – ja Monoliittuumast. Tuumale on antud minimaalsed ülesanded kuid oskus teha rohkemat. Ülesanded on antud moodulitena mis saavad töötada nii operatsioonisüsteemi kui tuuma mäluruumis. Lahendus vähendab riski tuuma kokku jooksmiseks juhul kui moodulis tekib viga. Samuti annab see tuum parima võimaluse teha tuum ja operatsioonisüsteem väga erinevad ja teineteisest sõltumatud. See omakorda annab väga hea tagasiühilduvuse vanemate programmidega. Riistvara või failisüsteemi haldus ning muu sarnane on lahendatud teenustega .

Mikrotuum

Mikrotuumaks loetakse minimaalset tarkvara millega on võimalik siduda operatsioonisüsteemi riistvaraga ( Protsessor , mälu ja lisaseadmed).
Mikrotuuma ülesanneteks on juhtida protsessori tööaega, hallata mälu adresseerimist ning muud riistvara. Kõik ülejäänud ülesanded nagu protsesside haldus, mälu haldus, failisüsteemi ja riistvara juhtimine jäetakse operatsioonisüsteemi ja kasutaja kanda. Sellise ehitusega tuuma lähtekood on tavaliselt alla 10 000 rea.

Monoliittuum

Monoliittuumaks loetakse tarkvara, mis annab kasutaja või operatsioonisüsteemi hallata ainult rakendused . Mälu halduse ja adresseerimise , protsesside ajastamise ja haldamise, failisüsteemi juhtimise ja riistvara haldamisega tegeleb tuum ise. Kusjuures riistvara haldamine toimub läbi ajurite ( driver ) ning moodulitena mida saab sisse ja välja lülitada operatsioonisüsteem või kasutaja.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:OS-structure.svg

Hübriidtuum

Hübriidtuum koosneb nii mikro- kui monoliittuuma iseloomustavatest osadest. Tema ülesanneteks on hallata protsessoriaega, mälu adresseerimist, mälu ennast ning kõiki seadmeid läbi ajurite (driver). Nagu Mikrotuumas on talle antud minimaalselt ülesandeid mida ta peab täitma, samas saab operatsioonisüsteem vahele segada ning võtta üle teatud ülesandeid. See on võimalik, sest nagu Monoliittuumas on Hübriidtuumas enamik ülesandeid või oskusi kaasatud moodulitena, mida operatsioonisüsteem või kasutaja saavad muuta, sisse ja välja lülitada.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:OS-structure2.svg

Näiteid

NT tuum

Kõige paremaks näiteks Hübriidtuumale võib tuua NT tuuma mida kasutab Microsofti Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, Windows Vista , Windows Server 2008 ja Windows 7. Nendes operatsioonisüsteemides on näiteks riistvara ja failisüsteemi haldamine viidud teenustesse ( services ) mis teenindavad nii programme kui operatsioonisüsteemi. Selline ülesehitus on seotud nende operatsioonisüsteemide erinevusega. Eesmärgiks sellel lahendusel on võimalus teha tuum ja operatsioonisüsteem täiesti erineva ülesehituse ja tagasiühilduvatena. Riistvara haldus toimub läbi ajurite millele on ligipääs antud nii operatsioonisüsteemil kui tõstetud õigustega rakendustel. Sellise riistvara haldamise eesmärgiks on kiirus, emmaödades vahelülid ning lubades otse suhelda riistvaraga läheb käskude saatmiseks oluliselt vähem aega, sest neid ei ole vahepeal vaja nii palju ümber tõlgendada.

XNU Tuum

Teise näitena saab tuua XNU tuuma mida kasutavad Apple Mac tüüpi arvutid Mac OS X ehk UNIX operatsioonisüsteemil. Sarnaselt NT tuumale on ka siin riistvaraga suhtlemine lahendatud ajurite ja teekidega.

DragonFly BSD

DragonFly BSD on kõrvalharu FreeBSD operatsioonisüsteemile mis kasutab hübriidtuuma. Põhiline eelis selle tuuma kasutamisel on võimalus kasutada kaitstud mäluosa operatsioonisüsteemi osana ning Monoliittuuma kiirust teatud käskude täitmisel. Suurem modulaarsus lubab moodulite vigade parandamisel ja arendamisel kiiremini ja lihtsamini vigade tekkeallikateni jõuda. Enamus mooduleid on viidud tuumast välja mis tähendab, et kui tekib viga mõnes riistvara halduse moodulis siis välistab see terve tuuma hangumise ning selle mooduli saab kinni keerata ning uuesti käivitada.

Kokkuvõte

Monoliittuuma kiireid funktsioone ning modulaarsust ära kasutades on loodud tuum mille võimalused on oluliselt paremad kui teistel tuumadel. Ainus mis siin pidurdama võib jääda on arvuti riistvaraline võimsus. Oskuslikult on lahendatud Moodulid ning võimalus neid tuumast väljaspool käitada. Hübriidtuumale on ehitatud tänapäeval parimad ning paindlikuimad operatsioonisüsteemid ning saavutatud suurepärane stabiilsus ning töökindlus.

Allikad

DragonFly BSD - http://www.dragonflybsd.org/features/
Monoliittuum - http://en.wikipedia.org/wiki/Monolithic_kernel
Mikrotuum - http://en.wikipedia.org/wiki/Microkernel
Hübriidtuum - http://en.wikipedia.org/wiki/Hybrid_kernel
NT tuum - http://www.ntkernel.com/
XNU tuum - http://osxbook.com/book/bonus/ancient/whatismacosx/arch_xnu.html
8