Измерения производительности
Производительность является проблемой, сопутствующей минимальным ядрам на протяжении десятилетий. Поэтому немедленно встает вопрос: во что обходятся обсуждавшиеся выше изменения? Чтобы разобраться в этом, мы создали прототип, состоящий из небольшого ядра и поддерживаемого им набора драйверов устройств и серверов, работающих в режиме пользователя. В качестве основы прототипа мы начали с использования системы MINIX 2 из-за ее небольшого размера и долгой истории. Код системы изучался многими десятками тысяч студентов в сотнях университетов в течение 18 лет, и в последние 10 лет почти не поступали сообщения об ошибках, имеющих отношение к ядру; по-видимому, отсутствие ошибок связано с малыми размерами ядра. Затем мы значительно изменили код, удалив из ядра драйверы устройств и добавив средства повышения надежности, обсуждавшиеся в разд. 3. Таким образом, мы получили практически новую систему MINIX 3 без потребности в написании большого объема кода, не существенного для данного проекта, такого как драйверы и файловая система.
Поскольку нас интересует стоимость изменений, обсуждавшихся в данной статье, мы сравниваем свою систему с базовой системой, в которой драйверы устройств являются частью ядра, путем запуска одних и тех же тестов на обеих системах. Это гораздо более чистая проверка, чем сравнение нашей системы с Linux или Windows, которое напоминало бы сравнение яблок с ананасами. Таким сравнениям часто мешают различия в качестве компиляторов, в стратегиях управления памятью, в файловых системах, в объеме выполненной оптимизации, в зрелости систем и во многих других факторах, которые могут полностью затенить все остальное.
Тестовой системой был 2.2 GHz Athlon (более точно, AMD64 3200+) с 1 Гб основной памяти и 40 гигабайтным диском IDE. Ни один из драйверов не был оптимизирован для работы в пользовательском режиме. Например, мы ожидаем, что на Pentium сможем обеспечить защищенным образом прямой доступ драйверов устройств к требуемым им портам ввода-вывода, устраняя, таким образом, многие вызовы ядра. Однако для поддержания переносимости интерфейс не будет изменяться. Кроме того, в настоящее время в драйверах используется программируемый ввод-вывод, что гораздо медленнее использования DMA. После реализации этих оптимизаций мы ожидаем существенного повышения эффективности. Тем не менее, даже при использовании существующей системы ухудшение производительности оказалось вполне разумным.
