Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
46-son_1-to’plam_Iyun -2025
168
ISSN:3030-3621
KICHIK HAJMLI IOT QURILMALARDA MIKRO-YADROLI (MICROKERNEL)
TIZIMLARNI RUSTDA YOZISH TAJRIBASI
Farg‘ona davlat unversiteti amaliy matematika
va informatika kafedrasi o‘qituvchisi
Umarov Bekzod Azizovich
ubaumarov@mail.ru
FarDU Fizika-matematika fakulteti
23.11-guruh talabasi
Xamidov Hojiakbar
hojiakbarxamidov1@gmail.com
Annotatsiya:
Ushbu maqolada resurslari cheklangan kichik hajmli IoT
qurilmalar uchun mos bo‘lgan mikro-yadroli (microkernel) operatsion tizimlarni ishlab
chiqishning nazariy va amaliy jihatlari ko‘rib chiqiladi. Xususan, Rust dasturlash
tilining xotira xavfsizligi, samaradorligi va modullikka asoslangan yondashuvi
microkernel arxitekturasiga qanday uyg‘unlashishi tahlil qilinadi. Tock OS va Redox
OS kabi Rustda yozilgan tizimlar misolida tajriba asosida yondashuvlar o‘rganiladi.
Maqola IoT qurilmalar uchun ishonchli, xavfsiz va energiya tejamkor operatsion
tizimlar yaratishda yangi imkoniyatlarni ochib beradi.
Kalit so‘zlar:
IoT, microkernel, Rust, operatsion tizim, xotira xavfsizligi, Tock
OS, Redox OS, tizimli dasturlash, embedded systems, real-time tizimlar
Annotation:
This article examines the theoretical and practical aspects of the
development of micro-core (microkernel) operating systems suitable for IoT devices
with limited resources. In particular, it is analyzed how the memory security,
efficiency, and modularity-based approach of the Rust programming language
harmonizes with the microkernel architecture. Experimental approaches are explored
using the example of Rust-written systems such as Tock OS and Redox OS. The article
will open up new opportunities in creating reliable, safe and energy efficient operating
systems for IoT devices.
Keywords:
IoT, microkernel, Rust, operating system, memory security, Tock
OS, Redox OS, systematic programming, embedded systems, real - time systems
Аннотация:
В этой статье рассматриваются теоретические и практические
аспекты разработки микроядерных (микроядровых) операционных систем,
подходящих для IoT-устройств с ограниченными ресурсами. В частности,
анализируется, как безопасность памяти, эффективность и модульный подход
языка программирования Rust сочетаются с архитектурой микроядра.
Экспериментальные подходы рассматриваются на примере таких написанных на
Rust систем, как Tock OS и Redox OS. Статья откроет новые возможности для
Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
46-son_1-to’plam_Iyun -2025
169
ISSN:3030-3621
создания надёжных, безопасных и энергоэффективных операционных систем
для IoT-устройств.
Ключевые слова:
IoT, микроядро, Rust, операционная система,
безопасность памяти, Tock OS, Redox OS, систематическое программирование,
встраиваемые системы, системы реального времени
Kirish
Bugungi kunda Internet of Things (IoT) qurilmalari hayotimizning ajralmas
qismiga aylangan: aqlli soat, smart-sensor, uy avtomatikasi, sanoat monitoring
tizimlari — bularning barchasi yuqori samaradorlik va xavfsizlikni talab qiladi.
Bunday qurilmalar odatda resurslari cheklangan, energiyaga tejamkor, kichik hajmli
mikrokontrollerlar asosida ishlaydi. Ana shunday muhitda ishlaydigan operatsion
tizimlar uchun mikro-yadroli (microkernel) arxitektura va xavfsiz dasturlash tillari,
xususan Rust, ayni muddao bo‘lib xizmat qilmoqda.
Mazkur maqolada IoT qurilmalarda mikro-yadroli tizimlarni yaratish g‘oyasi,
Rust tilining bu boradagi afzalliklari, mavjud tajribalar va istiqbolli yondashuvlar
haqida fikr yuritiladi.
IoT qurilmalarining cheklovlari va ehtiyojlari
IoT qurilmalar o‘z tabiatiga ko‘ra quyidagi cheklovlarga ega:
- Past hisoblash quvvati – ko‘p hollarda ARM Cortex-M singari
mikrokontrollerlardan foydalaniladi.
- Xotira cheklovi – RAM va ROM juda kichik hajmda bo‘ladi (ko‘pincha 64 KB dan
kam).
- Energiya samaradorligi – qurilma uzoq vaqt davomida batareyada ishlashi kerak.
- Real vaqt rejimi – sensorlar yoki aktuatorlar bilan ishlashda kechikishlarga yo‘l
qo‘yilmasligi lozim.
Shu sababli, bunday qurilmalar uchun engil, xavfsiz, barqaror va resurs tejamkor
operatsion tizim zarur.
Microkernel arxitekturasi: IoT uchun ideal yechim
Microkernel – bu operatsion tizim yadrosining minimalistik shakli bo‘lib, u
faqat eng zarur komponentlarni (masalan, kontekst almashish, inter-process
communication, signal handling) yadro darajasida bajaradi. Qolgan barcha xizmatlar
(fayl tizimi, drayverlar, tarmoqlar) foydalanuvchi rejimida ishlaydi.
Microkernel afzalliklari:
- Modullilik – tizim komponentlarini alohida boshqarish mumkin.
- Barqarorlik – bir modul ishdan chiqsa, boshqalarga ta’sir qilmaydi.
- Xavfsizlik – xizmatlar ajratilgan rejimda bo‘lgani uchun hujumlar yadroga yetib
Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
46-son_1-to’plam_Iyun -2025
170
ISSN:3030-3621
bormaydi.
- IoT uchun qulaylik – minimal hajm, zaruriy komponentlar, energiya tejamkorlik.
Rust dasturlash tili: Tizimli darajadagi xavfsizlik
Rust — zamonaviy, past darajadagi imkoniyatlarga ega bo‘lgan, xavfsizlikka
yo‘naltirilgan dasturlash tili. U tizimli dasturlashda kengayib borayotgan tildan biriga
aylandi.
Rustning asosiy afzalliklari:
- Memory safety (xotira xavfsizligi) — Rust kompilyator darajasida pointer
xatoliklari, buffer overflow va null-pointer’larni oldini oladi.
- No garbage collector – xotira avtomatik boshqarilsa-da, u real vaqt tizimlariga mos
keladi.
- Concurrency safety – ko‘p oqimli dasturlar xavfsiz boshqariladi.
- Embedded Systems uchun kutubxonalar – `no_std` rejimda ishlash, `embedded-hal`
interfeysi kabi imkoniyatlar mavjud.
Rust, C/C++ ga nisbatan xavfsizroq, ammo samaradorlikda raqobatdosh tildir.
Ayniqsa, tizimli dasturlashda xavfsizlik muhim bo‘lsa, Rust eng yaxshi tanlov
hisoblanadi.
Amaliy tajribalar: Tock OS va Redox OS misolida
Rust asosidagi bir nechta real tizimlar mavjud bo‘lib, ular microkernel
arxitekturasiga asoslangan:
Tock OS
- IoT qurilmalar uchun yaratilgan microkernel tizimi.
- Har bir drayver yoki servis alohida "capability" orqali ishlaydi.
- `no_std`, `embedded-hal`, `Cortex-M` mikrokontrollerlari uchun moslashtirilgan.
Redox OS
- Rustda yozilgan to‘liq operatsion tizim.
- Desktop darajasida ishlaydi, ammo arxitekturasi microkernel.
- Barqarorlik va xavfsizlikda yuqori ko‘rsatkichlarga ega.
Bu tizimlar tajribasi shuni ko‘rsatadiki, Rust tilida yozilgan microkernel tizimlar
nafaqat mumkin, balki samarali yechimdir.
Xulosa
Kichik hajmli IoT qurilmalar uchun microkernel arxitekturasi – modul, barqaror
va xavfsiz bo‘lgan engil tizim yaratish imkonini beradi. Rust tili esa xotira xavfsizligi
Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
46-son_1-to’plam_Iyun -2025
171
ISSN:3030-3621
va resurs tejamkorligi jihatdan bu ehtiyojlarga javob bera oladi. Hozirda Tock OS kabi
real loyihalar bu yondashuvni amaliy jihatdan isbotlab bermoqda.
Kelajakda, ayniqsa sanoat IoT, tibbiyot qurilmalari, va real-time tizimlar uchun
Rust asosidagi microkernel'lar asosiy yechimlardan biri bo‘lishi mumkin. Mazkur
yo‘nalishda mustaqil tadqiqotlar, tajriba sinovlari va optimallashtirish usullari ustida
ishlash ilmiy va amaliy ahamiyat kasb etadi.
Foydalanilgan adabiyotlar
1.
https://www.redox-os.org/ – Redox OS loyihasi (Rust asosida yozilgan operatsion
tizim)
2.
https://www.tockos.org/ – Tock OS: IoT qurilmalar uchun Rustda yozilgan
microkernel tizimi
3.
The Embedded Rust Book – https://docs.rust-embedded.org/book/
4.
Operating Systems: Three Easy Pieces – Remzi H. Arpaci-Dusseau, Andrea C.
Arpaci-Dusseau
5.
Rust Programming Language – https://doc.rust-lang.org/
6.
Tanenbaum A. Modern Operating Systems. 4th Edition.
