Prezentare generală a nucleului monolitic și a lui Microkernel (μ-kernel)
Următorul articol oferă o diferență între sâmburele monolitic și Microkernel. Să vedem mai întâi ce este Kernel? În lumea de azi, toți suntem dependenți de computere și dispozitive mobile și le folosim în viața noastră de zi cu zi. V-ați întrebat vreodată cum funcționează aceste dispozitive minuscule pe plan intern? Ați încercat vreodată să înțelegeți un sistem de operare și s-a întâmplat să întâlniți termenul „kernel” și să vă întrebați de ce este sau de unde a venit? Ai folosit vreodată un mouse pentru prima dată și te-ai amuzat modul în care computerul îți recunoaște mișcarea mouse-ului? Acolo intră în joc Kernel.
Un kernel este un software care formează un strat între hardware și sistemul de operare. Este primul program care se încarcă la pornirea sistemului. Gestionează resursele de memorie, resursele procesorului și toate procesele / sarcinile de pe orice computer. Toate cererile către alte resurse trec prin sâmbure. Dacă dorim să tipărim, instrucțiunea de imprimare este procesată prin nucleu.
Fiecare clic al mouse-ului nostru este procesat prin sâmbure. Dacă un proces necesită executarea memoriei, nucleul va aloca memoria. Este în centrul fiecărei operații executate de computer. Este responsabil pentru managementul memoriei, rețelele, controlul dispozitivului, sistemele de fișiere pentru a numi câteva. Fiecare sistem de calculator folosește un nucleu. Toate sistemele de operare, cum ar fi Windows, Mac OS, Linux folosesc kernel. Nu se limitează doar la computere, chiar și sistemele de operare ale dispozitivelor mobile, cum ar fi Android, Windows mobil și iOS folosesc kernel.
Cum diferă Kernel de un sistem de operare?
Un nucleu face parte dintr-un sistem de operare sau ai putea spune că este inima unui sistem de operare. Un nucleu pus împreună cu aplicații utile devine un sistem de operare.
Important de menționat aici este că un sistem de operare este format din două părți:
- Spațiul kernel-ului (modul privilegiat)
- Spațiul de utilizare (modul fără privilegii)
Există diferite tipuri de sâmbure. Cele două tipuri principale sunt și anume:
- Nucleu monolitic
- microkernel
Aceste tipuri de kernel sunt separate în funcție de modul în care gestionează o solicitare dintr-un proces (cunoscut și sub denumirea de apeluri de sistem) și de resurse. Sâmburii monolitici sunt mult mai vechi decât microkernelurile. Microcernelurile au fost descoperite la sfârșitul anilor '80.
Comparație față în față între Kernel Monolithic și MicroKernel
Mai jos se află primele 10 diferențe între Kernel Monolithic și MicroKernel 
Diferențele cheie între Kernel Monolithic și MicroKernel
Să discutăm câteva dintre diferențele majore dintre Kernel Monolithic și MicroKernel.
- Utilizarea spațiului pentru execuție: Nucleul monolitic rulează toate instrucțiunile sistemului de operare în același spațiu de adrese care este spațiul kernelului, în timp ce Microkernel rulează majoritatea instrucțiunilor de sistem în userpace și doar câteva în spațiul kernel. Aceasta este în cazul microkernelurilor numai în procesele de comunicare au loc procese importante, cum ar fi comunicarea interproceselor, programarea și gestionarea memoriei.
- Mărimea nucleului: În monolitic, deoarece toate instrucțiunile de sistem sunt executate în spațiul kernel-ului, crește dimensiunea totală a nucleului. Aceasta duce la o creștere și a dimensiunii sistemului de operare.
- Viteza de execuție: Nucleul monolitic oferă o viteză mai bună în comparație cu Microkernel, deoarece rulează toate instrucțiunile sub același spațiu de adrese, ceea ce face executarea mai rapidă. În cazul Microkernel, execuția este mai lentă datorită mesajelor suplimentare care trec între diferitele servicii care rulează în spații de adrese diferite.
- Stabilitate: Dacă un proces se prăbușește într-un nucleu monolitic, are ca rezultat o oprire la nivelul întregului sistem. Acest lucru se datorează faptului că fiecare proces care rulează în același spațiu de adrese este afectat. În timp ce în cazul microkernel-ului datorat divizării funcționării sistemului între kernel și spațiul de utilizare, un crash service nu afectează alte servicii.
- Comunicare interproces: Nucleele monolitice folosesc semnale și prize pentru a realiza o comunicare interprocesară, în timp ce micro-nucleele folosesc cozi de mesagerie pentru a obține aceleași.
- Extensibilitate: Una dintre diferențele majore dintre cele două tipuri de kernel este extensibilitatea. Pentru a adăuga noi caracteristici la un nucleu monolitic, ar trebui să recompilăm întregul nucleu. Recompilarea ar duce la un consum mai mare de memorie și timp. Pe de altă parte, în cazul microkernel-ului, serviciile sunt izolate unele de altele, deoarece implementează cozi de mesagerie, ceea ce face mai flexibil pentru a adăuga sau elimina funcții.
- Mentenabilitate: Aceasta este similară cu extensibilitatea. Pentru a remedia eventualele erori din sâmburele monolitic, trebuie să recompilăm întregul nucleu. Întrucât acesta nu este cazul microkernel-ului.
- Debug: O prăbușire în modul privilegiat, care este spațiul kernel-ului, ar putea strică depanatorul în sine. Datorită acestui lucru, este dificil să depanați un nucleu monolitic în comparație cu un micro-nucleu.
- Securitate: Microcernelurile sunt mai sigure în comparație cu nucleul monolitic, deoarece nucleul monolitic își rulează întregul cod în mod privilegiat, crescând șansele unui dezastru.
Tabelul de comparație al nucleului monolitic și al lui Microkernel
Haideți să discutăm cele mai mari diferențe între Kernel Monolithic și MicroKernel.
| Baza de comparație între sâmburele monolitic și MicroKernel | Nucleu monolitic | microkernel |
| Stil de execuție | Toate procesele sunt executate în spațiul kernel-ului în modul privilegiat. | Doar cele mai importante procese au loc în spațiul Kernel. Toate celelalte procese sunt executate în spațiul utilizatorului. |
| mărimea | Mărimea nucleului este mai mare în comparație cu Microkernel. | Mărimea nucleului este mai mică în raport cu sâmburele monolit. |
| Viteză | Oferă executarea mai rapidă a proceselor. | Execuția procesului este mai lentă. |
| Stabilitate | O singură cădere a procesului va provoca blocarea întregului sistem. | O singură cădere a procesului nu va avea niciun impact asupra altor procese. |
| Comunicarea intraprocesuala | Folosiți semnale și prize pentru a realiza o comunicare interprocesă. | Utilizați cozi de mesagerie pentru a realiza o comunicare între proces. |
| Extensibilitate | Dificil de extins. | Ușor extensibil. |
| mentenabilitate | Întreținerea consumă mai mult timp și resurse. | Ușor de întreținut |
| debug | Mai greu de depanat | Mai ușor de depanat |
| Securitate | Mai puțin sigur. | Mai sigur |
| Exemplu | Linux | Mac OS |
Concluzie
Ambele arhitecturi ale kernel-ului vin cu propriul set de argumente pro și contra. Prin urmare, nu există un răspuns direct cu privire la care este mai bun și ar trebui utilizat. Stilul de sâmbure trebuie selectat în funcție de nevoile și cerințele pe care trebuie să le îndeplinească. Alte câteva tipuri de sâmbure sunt nucleul hibrid, nanokernel, exokernel.
Articole recomandate
Acesta a fost un ghid pentru Kernel Monolithic și MicroKernel. Aici vom discuta, de asemenea, despre diferențele cheie ale nucleului monolitic și MicroKernel cu infografia și tabelul de comparație. Puteți parcurge și alte articole sugerate pentru a afla mai multe -
- Nucleu monolitic
- Ubuntu vs Windows 10
- Nucleu monolitic
- Întrebări de interviu pentru sistem încorporat