mikrokernelbasierten

Mikrokernelbasierte Systeme verwenden einen Mikrokern, der nur die grundlegendsten Betriebssystemdienste bereitstellt. Typische Aufgaben des Kerns umfassen Prozessverwaltung, Interprozesskommunikation (IPC) und grundlegende Speicherverwaltung. Alle weiteren Betriebssystemdienste wie Treiber, Dateisysteme, Netzwerkprotokolle oder grafische Oberflächen laufen als unabhängige Server im Benutzermodus. Durch diese Trennung sollen Fehler isoliert, Stabilität erhöht und Sicherheitsrisiken minimiert werden, da Abstürze oder Angriffe in einem Server nicht den gesamten Kernel betreffen.

Architekturmerkmale umfassen eine minimale Kernel-Schicht, stärkere Betonung von IPC und Nachrichtenaustausch, Portabilität über Hardwareabstraktionen sowie die Möglichkeit, Kernel- und Serversoftware unabhängig voneinander zu entwickeln, zu testen und zu aktualisieren. Einige Mikrokernel-Implementierungen bieten formale Verifikation bestimmter Teile, um Korrektheit sicherzustellen.

Historischer Kontext: Das Konzept wurde maßgeblich von Jochen Liedtke vorangetrieben. Frühe Mikrokerne wie Mach und die L4-Familie beeinflussten Forschung und Industrie. Praktische Anwendungen kamen mit MINIX 3, QNX und HelenOS. Moderne Akzente setzen verifizierte Mikrokerne wie seL4 und kommerzielle Systeme wie QNX in eingebetteten Echtzeitumgebungen sowie Fuchsia mit dem Zircon-Mikrokernel.

Vorteile und Herausforderungen: Zu den Vorteilen zählen bessere Fehlertoleranz, verbesserte Modularität, einfachere Wartung und potenzielle Sicherheitsvorteile durch Isolierung. Nachteile sind IPC-Overhead, Leistungseinbußen gegenüber monolithischen Kernen, erhöhte Komplexität der Systemintegration sowie die Notwendigkeit, Treiber und Dienste neu zu strukturieren.

Anwendungsgebiete: Mikrokernelbasierte Systeme finden sich in eingebetteten Geräten, in Echtzeit- und sicherheitskritischen Umgebungen wie Automotive, Medizin oder Luftfahrt, sowie in Forschungs- und Prototypenplattformen.