2.2 Организация ядра

В этом разделе мы рассматриваем организацию ядра 4.4BSD с двух точек зрения:

1. Как статический блок программного обеспечения, категоризуемый по функциональности модулей, составляющих ядро

2. В его динамике, категоризуемой по услугам, предоставляемым пользователям

Самая большая часть ядра реализует системные услуги, к которым приложения обращаются через системные вызовы. В 4.4BSD это программное обеспечение организуется по следующим принципам:

• Базовые услуги ядра: обработка таймеров и системного таймера, управление дескрипторами и процессами

• Поддержка управления памятью: подкачка и выгрузка

• Общесистемные интерфейсы: ввод/вывод, управление и мультиплексирование операций, выполняемых над дескрипторами

• Файловая система: файлы, каталоги, преобразование маршрутов, блокировка файлов и управление буфером ввода/вывода

• Поддержка работы с терминалами: драйвер терминального интерфейса и режимы работы терминального канала

• Службы межпроцессного взаимодействия: сокеты

• Поддержка сетевых коммуникаций: коммуникационные протоколы и общесетевые службы, такие, как маршрутизация

Большая часть программного обеспечения в этих категориях является машинно-независимой и переносима между различными аппаратными архитектурами.

Машинно-зависимые аспекты ядра отделены от основного кода. В частности, ни в одной части машинно-независимого кода не содержится кода, зависимого от конкретной архитектуры. Когда требуется произвести действия, зависимые от архитектуры, машинно-независимый код вызывает функцию, зависимую от архитектуры машины, которая находится в машинно-зависимой части кода. Машинно-зависимое программное обеспечение включает в себя

• Низкоуровневые действия по запуску системы

• Обработка исключительных ситуаций и прерываний

• Низкоуровневые манипуляции процессом во время работы

• Конфигурация и инициализация аппаратных устройств

• Поддержка устройств ввода/вывода во время работы

Table 2-1 суммаризует машинно-независимый код, который составляет ядро 4.4BSD для HP300. Числа во второй колонке обозначают количество строк исходного кода на языке C, заголовочных файлов и ассемблерного кода. Практически весь код ядра написан на языке программирования C; менее двух процентов написано на языке ассемблера. Как показывает статистика в Table 2-2, машинно-зависимый код, не включающий поддержку HP/UX и устройств, составляет менее 6.9 процента ядра.

Лишь малая часть ядра отвечает за инициализацию системы. Этот код используется при начальной загрузке системы для перехода в рабочий режим и отвечает за настройку аппаратного и программного окружения ядра (обратитесь к Главе 14). Некоторые операционные системы (особенно те, что ограничены объемом физической памяти) выполняют действия по выгрузке или перекрытию программного кода, выполняющего эти функции, после окончания его работы. Ядро 4.4BSD не работает повторно с памятью, использованной начальным кодом, потому что этот объем памяти составляет менее 0.5 процентов ресурсов ядра, используемых на типичной машине. Также начальный код не находится только в одном месте ядра -- он рассредоточен везде, и обычно появляется там, где логически связан с объектом инициализации.