Ha llegado el momento de dar una mirada al interior de los Sistemas Operativos. En las siguientes secciones examinaremos cuatro estructuras distintas que se han probado, a fin de tener una idea de como han ido evolucionando las estructuras de los Sistemas Operativos.

La Arquitectura estará influida en alguna medida por el hardware que manejará. Sin embargo es posible identificar algunos componentes comunes como el núcleo y las llamadas al sistema. Las siguientes estructuras que veremos, no son de manera las únicas posibles, pero nos darán una idea de algunos diseños que se han llevado a la práctica. Los cuatro diseños son: 1.Los sistemas monolíticas 2.Los sistemas por capas 3.Los sistemas de Micronúcleo 4.Los sistemas cliente-servidor

Los sistemas monolíticos son los más comunes puesto que su implementación y diseño son los menos complejos. Todos los componentes de gestión y programas del sistema están escritos en un solo código. Pueden decirse que el núcleo es el Sistema Operativo. La división más evidente que puede hacerse es entre procesos de aplicación o usuario y procesos del sistema.

Ventaja La ventaja principal es la velocidad, ya que todos los componentes del Sistema Operativo comparten los privilegios y direcciones y la separación funcional solo se hace entre procesos del sistema y los de aplicación, la demora para ejecutar las llamadas al sistema es mínima. Desventaja La desventaja es que como todo el sistema se ejecuta en el mismo nivel de privilegio que el núcleo (el Sistema Operativo es el núcleo) es muy probable que haya problemas (el sistema se apague, se bloquee o se cuelguen procesos, por ejemplo) si ocurre algún fallo del hardware o existe algún error, se depurará en el código del sistema.

En la medida que el hardware se desarrolló para incorporar mecanismos de protección para la gestión de procesos, memoria y entrada/salida, los Sistemas Operativos se adaptaron a este diseño. El objetivo de la arquitectura por capas o niveles de privilegio, es separar la acción del código de los procesos del sistema, del núcleo y de los procesos de usuario. Es decir crear restricciones en cuanto a las llamadas al sistema que puedan ejecutar los procesos de determinados niveles, esto evita que un proceso pueda efectuar una llamada al sistema que requiera la atención de un componente de menor privilegio

Se describió como una serie de anillos concéntricos, en donde los interiores tenían más privilegios que los exteriores. El hardware hace posible que se designaran procedimientos individuales (en realidad, segmentos de memoria) para proteger la información contra lectura, escritura o ejecución.

Ventaja Depuración y verificación de procesos por capas, (tras depurar la 1era. capa su funcionamiento seria correcto, mientras se trabaja en la 2da. capa). Desventaja Exceso consumo de recursos (hardware), ya que cada capa exige un gasto extra. Llamadas entre capas, exige el envió de parámetros entre capas, equivalente a una llamada al sistema.

En esta, se trata de combinar el rendimiento y sencillez de la arquitectura monolítica con la protección y organización de la arquitectura por capas. La idea fundamental es obtener un núcleo lo más pequeño y rápido posible y tratar el resto de las funciones y componentes como procesos de aplicación. El resto se ejecutan como aplicaciones de usuario; es decir, con el nivel mínimo de privilegios. En alguna medida deben incluirse en el núcleo otras funciones como el manejo de hardware y algunos drivers.

Ventaja La descentralización de los fallos (un fallo en una parte del sistema no se propagaría al sistema entero). La facilidad para crear y depurar controladores de dispositivos. Desventaja La complejidad en la sincronización de todos los módulos que componen el Micronúcleo y su acceso a la memoria. Mayor complejidad en el código, menor rendimiento y limitaciones en diversas funciones.

En esta arquitectura, el objetivo fundamental del núcleo es garantizar la comunicación entre procesos. En cada sistema independiente solo estarán presentes el núcleo y los componentes mínimos para la ejecución de uno o algunos procesos. En esta arquitectura, se manifiesta con mayor peso la necesidad de establecer llamadas al sistema robustas, para la comunicación entre procesos. Se escoge el modelo cliente - ­servidor para esta comunicación, porque se establece que cada proceso (independiente o no) actúa como servidor del resto.

Centralización del control: Los accesos, recursos y la integridad de los datos son controlados por el servidor de forma que un programa cliente defectuoso o no autorizado no pueda dañar el sistema. Escalabilidad: Se puede aumentar la capacidad de clientes y servidores por separado. Fácil mantenimiento: Al estar distribuidas las funciones y responsabilidades entre varios ordenadores independientes, es posible reemplazar, reparar, actualizar, o incluso trasladar un servidor, mientras que sus clientes no se verán afectados por ese cambio.

La congestión del tráfico ha sido siempre un problema en el paradigma de C/S. El paradigma de C/S clásico no tiene la robustez de una redP2P, cuando un servidor está caído, las peticiones de los clientes no pueden ser satisfechas. Se necesita software y hardware específico, sobre todo en el lado del servidor, para satisfacer el trabajo. Por supuesto, esto aumentará el costo.

Hemos visto como evoluciono la manera de manejar la estructura de los S.O. a través del tiempo y como se adaptaron a las necesidades del usuario de la mano del hardware que se manejaba. Actualmente la tendencia es desarrollar aplicaciones distribuidas en vez de Sistemas Operativos distribuidos, aprovechando las redes de computadoras, permitiendo que los procesos se ejecuten en entornos separados, normalmente en diferentes plataformas conectadas a una red.