Microkernels - Introducción Sistemas Operativos 2 – Usac 2009

Contenido Definición Características Primera generación Ventajas potenciales Problemas L4 - Segunda generación Conclusiones

Microkernel Un kernel que solo provee funciones básicas para los demas servidores: Comunicación de procesos (IPC) Manejo de threads Espacios de direcciones Manejo de identificadores unicos Todo lo demas se gestiona independientemente

Ejemplo Drivers Programas de usuario Administradores de memoria Mapeo de espacios De direcciones Manejo de hilos E IPC UID's

Espacios de direcciones Un mapeo que asocia una pagina virtual hacia una pagina fisica (ver VAS arqui 1) Los microkernel proveen al menos Map Grant Flush

IPC Compartir datos entre dos procesos (duh!) IPC: Una via RCP (remote procedure call) logrando round trip Threads e IPC van de la mano

IPC Agreement El emisor decide si envia informacion y que informacion enviar El receptor decide si recibir la información y como la interpreta Mensaje a hilo 2: Hola compa Hilo 1Hilo 2

Manejo de interrupciones En un microkernel las interrupciones son a traves de mensajes e IPC El microkernel interrumpe con mensajes los cuales no administra En lugar de eso se comunica con la capa de usuario y el driver lo administra (he aqui donde estan los mensajes)

Control de identificadores unicos El microkernel debe asignar identificadores unicos para comunicaciones seguras. El emisor quiere siempre conocer si el receptor adecuado capto el mensaje Y a su ves el receptor quiere saber si el mensaje vino del emisor correcto Mucho mejor que la criptografia ;)

Primeros intentos Kernel Mach Carnegie Mellon – 1985 Un creador termino en Microsoft y otro en nextstep que seria posteriormente Mac OS Chorus Kernel Chorus Systems – 1987 HURD (el kernel que jamas termina)

Ventajas Flexibilidad Muchas aplicaciones pueden ser implementadas sobre el microkernel

Flexibilidad Flexibles Administradores de memoria Paginadores Drivers No flexibles Caches de primer nivel Codigo de procesador

Ventajas Flexibilidad Muchas aplicaciones pueden ser implementadas sobre el microkernel Seguridad Procesos de usuario restringidos al acceso de recursos del sistema Configurabilidad Teóricamente se pueden agregar funciones sin reiniciar (sin embargo ver el caso windows U_U)

Desventajas Sobrecarga de intercambios

Sobrecargas Alrededor de 800 ciclos para cambiar de espacio Con un costo tan bajo de Q por Flops ya no es tan importante

Sobrecargas Kernel-Usuario: Alrededor de 800 ciclos para cambiar de espacio Direcciones El cambio de paginas y segmentos al no estar integrado suele ser sobrecargado derivando en un mal funcionamiento IPC Los primeros microkernels y las llamadas consumian 115 microsegundos y las llamadas de Unix tan solo 18 microsegundos

Gasto de memoria Por ejemplo Mach utilizaba mayor carga por instrucción que Unitrix (un kernel molotitico) Y esto es porque se necesita más cache para comunicar servidores independientes

Un proyecto prometedor - L4 Asume que los microkernel son dependientes de procesador Introdujo abstracciones como: Paso de mensajes cortos Copia de mensajes largos Planificación perezosa (lazy scheduling)

Un proyecto prometedor - L4 Seguridad mejorada Jefes y clanes Los hijos pueden enviar mensajes al jefe o miembros del clan Si se necesitan procesos de otros clanes todo es a traves del jefe

Un proyecto prometedor - L4

En resumen El microkernel supone buena flexibilidad, seguridad y confianza Sin embargo en la practica es bastante complicado, en especial con sistemas a gran escala L4 es un caso de una buena implementación a futuro Los microkernels aun necesitan investigación (por favor solicitenlo a la DIGI y Murphy :D)