Рис. 45. Багатошарова структура ядра ОС

Приведена розбивка ядра ОС на шари є досить умовним. У реальній системі кількість шарів і розподіл функцій між ними може бути й іншим. У системах, призначених для апаратних платформ одного типу, наприклад ОС NetWare, шар машинно-залежних модулів звичайно не виділяється, зливаючи із шаром базових механізмів і, частково, із шаром менеджерів ресурсів. Не завжди оформляються в окремий шар базові механізми — у цьому випадку менеджери ресурсів не тільки планують використання ресурсів, але і самостійно реалізують свої плани.

Спосіб взаємодії шарів у реальної ОС також може відхилятися від описаної вище схеми. Для прискорення роботи ядра в деяких випадках відбувається безпосереднє звертання з верхнього шару до функцій нижніх шарів, минаючи проміжні. Типовим прикладом такої «неправильної» взаємодії є початкова стадія обробки системного виклику. На багатьох апаратних платформах для реалізації системного виклику використовується інструкція програмного переривання. Цим додаток фактично викликає модуль первинної обробки переривань, що знаходиться в шарі базових механізмів, а вже цей модуль викликає потрібну функцію із шару системних викликів. Самі функції системних викликів також іноді порушують субординацію ієрархічних шарів, звертаючи прямо до базових механізмів ядра.

Вибір кількості шарів ядра є відповідальною і складною справою: збільшення числа шарів веде до деякого уповільнення роботи ядра за рахунок додаткових накладних витрат на міжшарову взаємодію, а зменшення числа шарів погіршує розширюваність і логічність системи. Звичайно ОС, що пройшли довгий шлях еволюційного розвитку, наприклад багато версій UNIX, мають неупорядковане ядро з невеликим числом чітко виділених шарів, а в порівняно «молодих» ОС, таких як Windows NT, ядро розділене на більше число шарів і їхня взаємодія формалізована в набагато більшому ступені.

5. Монолітні операційні системи

Монолітні ОС є прямою протилежністю мікроядерним ОС. При цьому можна погодитися з тим, як трактується архітектура монолітних ОС. У монолітної ОС, незважаючи на її можливу сильну структуризацію, дуже важко видалити один з рівнів багаторівневої модульної структури. Додавання нових функцій і зміна існуючих для монолітних ОС вимагає дуже гарного знання всієї архітектури ОС і надзвичайно більших зусиль. Тому більше сучасний підхід до проектування ОС, що може бути умовно названий як «клієнт-серверна» технологія, дозволяє в більшій мері й з меншими трудозатратами: реалізувати перераховані вище принципи проектування ОС.

Модель клієнт-сервер припускає наявність програмного компонента, що є споживачем якого-небудь сервісу — клієнта, і програмного компонента, що служить постачальником цього сервісу — сервера. Взаємодія між клієнтом і сервером стандартизується, так що сервер може обслуговувати клієнтів, реалізованих різними способами й, може бути, різними розроблювачами. При цьому головною вимогою є використання однакового інтерфейсу. Ініціатором обміну звичайно є клієнт, що надсилає запит на обслуговування серверу, що перебуває в стані очікування запиту. Той самий програмний компонент може бути клієнтом стосовно одного виду послуг і сервером для іншого виду послуг. Модель клієнт-сервер є скоріше зручним концептуальним засобом ясного подання функцій того або іншого програмного елемента в якої-небудь ситуації, ніж технологією. Ця модель успішно застосовується не тільки при побудові ОС, але й на всіх рівнях ПЗ й має в деяких випадках більше вузький, специфічний зміст, зберігаючи, природно, при цьому всі свої загальні риси.

За підтримкою монолітних ОС виникає ряд проблем, пов'язаних з тим, що всі функції макроядра працюють у єдиному адресному просторі. По-перше, це небезпека виникнення конфлікту між різними частинами ядра; по-друге - складність підключення до ядра нових драйверів. Перевага мікроядерної архітектури перед монолітною полягає в тім, що кожний компонент системи являє собою самостійний процес, запуск або зупинка якого не відбивається на працездатності інших процесів.