Mikrokärnor

Mikrokärna är en kernel-design där kärnan endast innehåller ett fåtal grundläggande funktioner, till exempel trådfördelning, kommunikation mellan processer och minneshantering. Resten av operativsystemstjänsterna körs i användarrum som separata processer. Denna uppdelning gör kärnan liten och portabel samt ökar modulariteten och isoleringen mellan komponenter, så att fel i en användarprocess inte nödvändigtvis påverkar kärnan.

Historiskt utvecklades mikrokärnor för att förbättra tillförlitlighet, säkerhet och verifierbarhet jämfört med tidiga monolitiska kärnor. Tidiga projekt som Mach visade hur mycket funktionalitet som kunde ligga utanför kärnan. Senare versioner inom L4-familjen och senare seL4 har fokuserat på prestanda och formell verifiering.

Arkitektur och funktioner: Den kärna ansvarar för trådar, schemaläggning, grundläggande minneshantering och IPC. All övrig systemlogik – drivrutiner, filsystem och nätverksprotokoll – körs som separata användarprocesser och kommunicerar via IPC. Vissa mikrokärnor använder eller stödjer capability-baserade säkerhetsmodeller. SeL4 har exempelvis formell verifiering av kritiska egenskaper.

Användning och kritik: Mikrokärnor används ofta inom inbyggda och säkerhetskritiska system där modularitet och isolering är viktigare än maximal råprestanda. Kritiken fokuserar på IPC- och kontextväxlingsoverhead, även om moderna lösningar minimerar detta genom optimerad IPC och bättre verktyg.

Exempel: Mach, QNX, MINIX 3, L4 och seL4 är framstående mikrokärnor.