Архітектура qnx

Архітектура - це те, чим QNX, незважаючи на велику зовнішню схожість, відрізняється від операційних систем сімейства UNIX. Саме архітектура робить QNX операційною системою жорсткого реального часу.

Центральним поняттям в QNX є мікроядро. Мікроядро(Neutrino) майже нічого сама не робить, а є свого роду комутуючим елементів - те, до якого за допомогою додаткових програмних модулів додається та чи інша функціональність. Крім мікроядра в ОСРВ QNX є ще один важливий компонент - адміністратор процесів. Мікроядро Neutrino скомпоновано з адміністратором процесів в єдиний модуль procnto - головний (і єдиний безумовно необхідний) компонент QNX. Якщо нам треба, щоб система реально робила якусь роботу, ми повинні запустити процес. Програми, що реалізують сервісні функції, називають адміністраторами ресурсів. Є адміністратори ресурсів, що забезпечують доступ до дисків, мережі і т. д. Всі ці программ пов'язані мікроядром і злагоджено взаємодіють за допомогою механізму повідомлень.

Рис 1. Мікроядро QNX Neutrino

Слід зауважити, що існують різні додаткові варіанти модуля procnto:

□ procnto ~ smp - варіант модуля procnto з підтримкою симетричної багато процесорності;

□ procnto-instr - варіант модуля procnto, обладнаний засобами трасування подій;

Насправді функціональність ОС може розширюватися не тільки за допомогою процесів, але і за допомогою динамічно приєднуваних бібліотек (Dynamic Link Library, DLL). Правильно буде сказати, що функціональність ОС розширюється за допомогою процесів, так функціональність процесів розширюється за допомогою DLL. Більш того, адміністратор ресурсів може бути реалізований або як програма, або як DLL.

Таким чином, в загальному випадку QNX складається:

□ з мікооядоа Neutrino:

□ адміністратора процесів;

□ адміністраторів ресурсів;

□ прикладних програм.

Процес (process) - це програма, що виконується. Процес (або "задача") включає код і дані програми, а також різну додаткову інформацію - змінні системного оточення і т. п.

Крім процесу важливим поняттям є "потік управління" (thread, він же просто "потік"). Потік управління - це фрагмент процесу, що містить безперервну послідовність команд, які можуть виконуватись паралельно з іншими потоками того ж і інших процесів.

Процес є, по суті справи, контейнером потоків і має мінімум один потік.

Для чого взагалі потрібні потоки? Вони дуже корисні в ряді випадків, тому підтримка потоків - обов'язкова властивість POSIX-сумісних ОС. Зазвичай потоки використовують:

□ для розпаралелювання задачі на багатопроцесорних ЕОМ;

□ для більш ефективного використання процесора (коли один потік чекає введення даних користувача, другий може виконувати розрахунки);

□ для полегшення спільного використання даних (всі потоки процесу мають вільний доступ до даних процесу).

Механізми мікроядра

Отже, мікроядро Neutrino - головний і обов'язковий компонент ОСРВ QNX. Воно виконує такі функції:

□ створення і знищення потоків;

□ диспетчеризація потоків;

□ синхронізація потоків;

□ механізми ІРС (Inter Process Communication);

□ підтримка механізму обробки переривань;

□ підтримка годин, таймерів та таймаутів.

Більше Neutrino не робить нічого. Вся решта функціональність QNX забезпечується адміністраторами ресурсів. Зверніть увагу на те, що мікроядро Neutrino працює тільки з потоками і нічого не знає про процеси. За процеси відповідає адміністратор процесів.

На етапі виконання потік може знаходитися в одному з трьох станів: виконання на процесорі (RUNNING), очікування процесора, або готовність до виконання (READY) і блокування в очікуванні звільнення деякого ресурсу (назва блокованого стану залежить від того, в очікуванні якого ресурсу заблокований потік). Є ще стан DEAD (в UNIX його називають ZOMBIE) - коли фізично потік знищений, але адміністратор процесів ще зберігає деякі структури даних з інформацією про нього, щоб передати батьківському потоку код завершення.