2.3. Архитектура микроядра qnx

QNX обязана своей уникальной степенью эффективности, модульности и простоты двум фундаментальным принципам:

• микроядерной архитектуре;

• межпроцессному взаимодействию с помощью сообщений.

QNX состоит из маленького ядра, отвечающего за группу взаимодействующих процессов. Как показано на следующих иллюстрациях, его структура напоминает скорее "команду", чем иерархию, поскольку несколько игроков равного ранга взаимодействуют друг с другом и с "защитником" - ядром.

Рис.10. Микроядро QNX, координирующее менеджеров системы

2.3.1. Микроядро

Ядро - основа любой операционной системы. В некоторых системах "ядро" включает та много функций, что является полной операционной системой!

Но микроядро QNX - действительно ядро. Во-первых, как ядро операционной системы реального времени, микроядро QNX очень маленькое. Во-вторых, оно обеспечивает только две необходимых функции:

Передачу сообщений (message passing) - микроядро обрабатывает поток всех сообщений всех процессов во всей системе;

Планирование (scheduling) - планировщик является частью микроядра и вызывается всякий раз, когда изменяется состояние процесса в результате сообщения или прерывания.

В отличие от процессов, выполнение самого микроядра никогда не планируется. Вход в микроядро - только прямой результат вызовов его или процессом, или аппаратным прерыванием.

2.3.2. Системные процессы

Все услуги QNX, кроме обеспечиваемых микроядром, обеспечиваются стандартными процессами QNX. Типичная конфигурация QNX имеет следующие системные процессы:

Менеджер процессов (Proc)

Менеджер файловой системы (Fsys)

Менеджер устройств (Dev)

Менеджер сети (Net)

2.3.3. Системные и пользовательские процессы

Системные процессы фактически не отличаются от любой пользовательской программы - они не имеют никаких недоступных процессам пользователя частных или скрытых интерфейсов. Именно эта архитектура обеспечивает QNX беспрецедентную расширяемость.

Единственное реальное различие между системными процессами и приложениями - то, что системные процессы распределяют ресурсы для приложений.

2.3.4. Драйверы устройств

Драйверы устройств - процессы, которые избавляют операционную систему от необходимости иметь дело со всеми деталями, требуемыми для поддержки определенных аппаратных средств.

Поскольку драйверы запускаются как стандартные процессы, добавление нового драйвера к QNX не затрагивает любую другую часть операционной системы. Единственное изменение, которое нужно среде QNX - запуск нового драйвера.

2.3.5. Межпроцессное взаимодействие

Когда несколько процессов выполняется одновременно, как в типичных многозадачных средах в реальном масштабе времени, операционная система должна обеспечить механизмы для связи процессов друг с другом.

QNX была первой коммерческой операционной системой, использовавшей передачу сообщений как фундаментальное средство межпроцессного взаимодействия.

Сообщение в QNX - пакет байтов, передающийся от одного процесса к другому. Передача сообщений позволяет процессам не только передавать данные друг другу, но также и обеспечивает средства синхронизации выполнения нескольких процессов. Когда процессы посылают, принимают и отвечают на сообщения, они подвергаются различным "изменениям состояния", которые влияют на то, когда, и как долго, они могут выполняться. Зная их состояния и приоритеты, микроядро может распланировать все процессы настолько эффективно, насколько возможно использовать доступные ресурсы центрального процессора.

QNX обеспечивает простой, но мощный набор средств межпроцессного взаимодействия, которые очень упрощают работу по созданию приложений, состоящих из взаимодействующих процессов.

QNX обязана многим из своей мощности, простоты и элегантности законченной интеграции метода передачи сообщений во всю систему.