mikrokernelontwerpen

Mikrokernelontwerpen verwijzen naar een benadering van kernellarchitectuur waarin de kern van het besturingssysteem minimaal blijft en alleen de fundamentele diensten biedt. De kern regelt basale functies zoals interprocess communicatie (IPC), geheugenbeheer, procesplanning en beveiliging. Alle overige OS-services, zoals drivers, bestandssystemen en netwerkprotocollen, draaien doorgaans als afzonderlijke servers in gebruikersruimte of als aparte processen.

Voordelen van mikrokernelontwerpen zijn onder meer verbeterde foutisolatie en modulariteit: mislukken van een server lokt minder snel een systeemcrash, en de kernel blijft klein en beter onderhoudbaar. Deze structuur vergroot ook de portabiliteit naar verschillende hardware en maakt formele verificatie van kritieke onderdelen mogelijk in bepaalde ontwerpen, zoals seL4. Nadelen betreffen vaak hogere IPC- en context-switch-overhead, waardoor de prestaties onder hoge belasting of strikte real-time-eisen kunnen afnemen. Ontwikkelaars moeten bovendien rekening houden met de communicatie- en synchronisatiepatronen tussen vele gebruikersruimte-services.

Bekende voorbeelden en familieën die mikrokernelontwerp gebruiken of hebben gebruikt, zijn MINIX, QNX, de L4-family en seL4. Deze systemen illustreren doorgaans een strikte scheiding tussen kernel en services, met een IPC-gedreven samenwerking tussen componenten.

Toepassingen van mikrokernelontwerpen bevinden zich vooral in embedded en real-time systemen, en in veiligheid-kritische omgevingen waar betrouwbaarheid en beveiliging voorop staan. Ontwerpen kiezen vaak voor modulariteit en verifieerbaarheid, terwijl ze bereid zijn enige afname in prestatie op de koop toe te nemen in vergelijking met monolithische kernels. Een belangrijk verschil met monolithische ontwerpfilosofie is de nadruk op minimale kernelruimte en uitgebreide in gebruikersruimte draaiende services.