Клиент-сервер және микроядро үлгісі

Клиент-сервер үлгісі – бұл ОЖ-ді құрылымдастырудың тағы бір әдісі. Кең мағынада клиент-сервер үлгісі бағдарламалық компоненттің, қандай да бір сервисті тұтынушының, клиенттің және бағдарламалық компоненттің, осы сервисті жабдықтаушының, сервердің бар болуын болжайды. Клиент пен сервер арасындағы өзара әрекеттестік стандартталады, сондықтан сервер әр түрлі әрекеттермен, мүмкін әр түрлі өндірушілермен жүзеге асырылған клиенттерге қызмет көрсете алады. Бұл жағдайда басты талап – олардың сервер қызметтерін оған түсінікті тәсілмен қажет ететіні. Айырбастың бастаушысы әдетте сұранысты күту күйінде тұрған серверге қызмет көрсетуге сұраныс жіберетін клиент болып табылады. Бір және сол бағдарламалық компонент қызметтің бір түріне қатысты клиент және қызметтің басқа түрі үшін сервер болуы мүмкін. Клиент-сервер үлгісі тек ОЖ-нің құрылысында ғана емес, сонымен бірге бағдарламалық қамтамасыз етудің барлық деңгейлерінде табысты қолданылады.

ОЖ-нің құрылымдастырылуына сәйкес негізгі ой оның бірнеше процестерге – әрқайсысы сервистік функциялардың жеке жиынын, мысалы, жадымен басқаруды, процестерді жасау немесе жоспарлауды орындайтын серверлерге бөлшектелуінде жатыр. Әрбір сервер пайдаланушылық тәртіпте орындалады. Не ОЖ-нің басқа компоненті не қолданбалы бағдарлама бола алатын клиент-серверге хабарлама жібере отырып сервисті сұрайды. ОЖ-нің ядросы (мұнда микроядро деп аталатын) басымдық (привилегированном) тәртіпте жұмыс істей отырып, хабарламаны керек серверге жеткізеді, сервер амалды орындайды, бұдан кейін ядро нәтижелерді басқа хабарламаның көмегімен клиентке қайтарады (6.2-сурет).

Микроядроны қолданумен әдіс операциялық жүйенің функцияларының тік таратылуын көлденңге ауыстырды. Микроядрода арқылы қайта жіберілетін хабарламаларды пайдаланса да, бір-бірімен тікелей өзара әрекеттеседі. Микроядро жөнге салушы рөлін атқарады. Ол хабарламаларды тексереді, оларды серверлер мен клиенттер арасында жіберіп отырады және аппаратты пайдалануға рұқсат береді.

Берілген теориялық үлгі ядросы тек хабарламаларды жіберу құралдарынан тұратын клиент-сервер жүйесінің идеализацияланған суреттеуі болып табылады. Шын мәнінде, ОЖ құрылымындағы клиент-сервер үлгісінің жүзеге асырылуының әр түрлі нұсқалары ядро тәртібінде орындалып жатқан жұмыс көлемі бойынша елеулі өзгеше болуы мүмкін.

Осы спектрдің бір шетінде ОЖ-нің барлық мәнсіз функциялары ядро тәртібінде емес, пұрсатталмаған тәртіпте орындалуы керек дегеннен тұратын таза микроядролық доктринаны қолдайтын Масһ микроядросының негізінде IBM фирмасымен өндірілетін Workplace OS операциялық жүйесі орын алады. Басқа шетінде – құрамында ядро тәртібінде жұмыс істейтін және қауіпсіздікті қамтамасыз ету, енгізі-шығару және басқа функцияларды орындайтын негізгі жүйесі (NT executive) бар Windows NT.

Микроядро мен оның айналасындағы модульдар ара- сындағы жұмыстың бөлінуінің негізгі принципі - мик- роядроға тек супервизор тәртібінде және пұрсатты кеңіс- тікте орындалуы өте ңажет функцияларды ғана қосу ке- рек. Әдетте бұл машиналық тәуелді бағдарламаларды (бірнеше процессорлардың ңолдауын ңосқанда), процес- термен басқарудың кейбір функцияларын, үзілулерді өңдеуді, хабарламаларды жіберуді қолдауды, құрылғы- лардың регистріне командаларды жүктеумен байланыс- ты енгізу-шығару құрылғыларымен басңарудың кейбір функцияларын білдіреді. Операциялық жүйенің бұл функцияларын пайдаланушының кеңістігінде жұмыс істейтін бағдарламаларға орындау қиын (егер мүлдем мүмкін болмаса).

Қазіргі кезде нақ клиент-сервер үлгісін және микро­ядро тұжырымдамасын пайдаланумен жасалынған опе- рациялың жүйелер ең үлкен дәрежеде қазіргі ОЖ-ге қойылатын талаптарды қанағаттандырады.

Көшірімділіктің үлкен дәрежесі барлық машиналық тәуелді код микроядрода оңашаланғандықпен шартталған, сондықтан жүйенің жаңа процессорға көшірілуі үшін аз өзгертулер керек және де олардың барлығы логикалық түрде бірге топтастырылған.

Микроядролар технологиясы әр түрлі ОЖ үшін жазылған бағдарламалардың үйлесімділігін қамтамасыз ететін көптеген қолданбалы орталарды құрудың негізі болып табылады. Төменде орналасңан операциялық жүйелерден қолданбалы бағдарламалардың интерфейстерін абстракциялай отырып, микроядролар қолданбалы бағдарламаларға салынғандар бірнеше жыл бойы жоғалып кетпейтініне кепілдік беруге дайын, тіпті егер операциялық жүйелер мен процессорлар алмасса да.

Әдетте операциялың жүйе тек ядро тәртібінде ғана орындалады, ал қолданбалы бағдарламалар ядроға жүйелік функцияларды орындауға жүгінгендегі жағдайлардан басқа тек пайдаланушы тәртібінде ғана. Микроядрода құрастырылған жүйе әдеттегі жүйелерге қарағанда өзінің серверлік ішкі жүйелерін пайдаланушы тәртібінде әдеттегі қолданбалы бағдарламалар сияқты орындайды. Мұндай құрылым микроядроның бүтіндігіне әсер етпей серверлерді өзгертуге және қосуға рұқсат етеді.

Клиент-сервер үлгісін пайдалану сенімділікті жоғарылатады. Әрбір сервер бөлек процесс түрінде өзінің меншікті жады облысында орындалады, осылай басқа процестерден қорғалған. Сонымен бірге, серверлер пайдаланушы кеңістігінде орындалатындықтан, олардың аппаратураға тікелей рұқсаты жоқ және басқару бағдарламасы сақталатын жадыны модификациялай алмайды. Егер де бөлек сервер күйреуге ұшыраса, онда ол тоқтатылусыз немесе ОЖ қалған бөліктерінің зақымдануысыз қайта жүктелуі мүмкін.

Бұл үлгі таратылған есептеулер үшін жақсы, себебі бөлек серверлер мультипроцессорлық компьютердің әр түрлі процессорларында немесе тіпті әр түрлі компьютерлерде жұмыс істей алады. Процестен хабарлама алынғаннан кейін микроядро оны өз бетімен өңдей алады немесе басқа процеске қайта жібере алады. Локальді немесе жойылған процестен хабарлама келсе де микроядроға бәрібір болғандықтан, мүндай хабарламаларды жіберу сызбасы RРС үшін элегантты базис болып табылады.