2.1.1 Ядро

Ядро является частью системы, которая работает в защищенном режиме и управляет доступом всех пользовательских программ к низкоуровнему аппаратному обеспечению (к примеру, ЦПУ, дискам, терминалам, сетевым связям) и программным компонентам (к примеру, файловой системе, сетевым протоколам). Ядро предоставляет основные системные услуги; оно создает процессы и управляет ими, предоставляет функции для доступа к файловой системе и службам связи. Такие функции, называемые системными вызовами, доступны процессам пользователей в виде библиотечных подпрограмм. Эти системные вызовы являются единственным способом доступа к таким услугам. Подробно механизм работы системных вызовов дается в Главе 3, вместе с описанием некоторых механизмов ядра, работа которых не является прямым результатом процесса, выполняющего системный вызов.

Ядро, по традиционной терминологии операционных систем, является маленьким куском программного обеспечения, которое предоставляет только минимальный набор услуг, необходимый для реализации дополнительных служб операционной системы. В современных исследовательских операционных системах -- таких, как Chorus Rozier et al, 1988, Mach Accetta et al, 1986, Tunis Ewens et al, 1985, и V Kernel Cheriton, 1988 -- такое разделение функциональности выполнено не только логически. Такие службы, как файловые системы и сетевые протоколы, выполнены в виде прикладных процессов клиентов ядра или микроядра.

Ядро 4.4BSD не разбивается на несколько процессов. Это основополагающее архитектурное решение было сделано в самых ранних версиях UNIX. В первых двух реализациях Кена Томпсона (Ken Thompson) не было отображаемой памяти, и поэтому не было аппаратного различия между адресным пространством пользователя и ядра Ritchie, 1988. Могла бы быть придумана система обмена сообщениями как реально реализуемая модель процессов ядра и пользователя. Для простоты и увеличения производительности было выбрано монолитное ядро. К тому же ранние ядра были маленькими; включение таких служб, как сетевые коммуникации, в ядро увеличило его размер. Современные тенденции в области операционных систем сводятся к уменьшению размера ядра за счет перевода таких служб в пользовательское адресное пространство.

Пользователи обычно общаются с системой через интерпретатор языка команд, называемый оболочкой (shell), и, может быть, через дополнительные прикладные пользовательские программы. Такие программы и оболочка реализованы в виде процессов. Подробное описание таких программ выходит за рамки этой книги, которая практически полностью посвящена работе ядра.

В разделах 2.3 и 2.4 описываются сервисы, предоставляемые ядром 4.4BSD, и дается обзор их архитектуры. Последующие главы описывают подробности архитектуры и реализации этих сервисов в 4.4BSD.