Omówienie jądra monolitycznego a mikrokernelu (jądro μ)
Poniższy artykuł przedstawia różnicę między jądrem monolitycznym a mikrokernelem. Zobaczmy najpierw, co to jest jądro? W dzisiejszym świecie wszyscy jesteśmy zależni od komputerów i urządzeń mobilnych i używamy ich w codziennym życiu. Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak te małe urządzenia działają wewnętrznie? Czy kiedykolwiek próbowałeś zrozumieć system operacyjny i zdarzyło Ci się spotkać termin „jądro” i zastanowić się, co to jest lub skąd się wziął? Czy kiedykolwiek używałeś myszy po raz pierwszy i byłeś rozbawiony tym, jak komputer rozpoznaje twój ruch myszy? Właśnie tam wchodzi jądro.
Jądro to oprogramowanie, które tworzy warstwę między sprzętem a systemem operacyjnym. Jest to pierwszy program, który zostanie załadowany podczas uruchamiania systemu. Zarządza zasobami pamięci, procesorem i wszystkimi procesami / zadaniami na dowolnym komputerze. Wszystkie żądania do innych zasobów przechodzą przez jądro. Jeśli chcemy wydrukować, instrukcja drukowania jest przetwarzana przez jądro.
Każde kliknięcie naszej myszy jest przetwarzane przez jądro. Jeśli proces wymaga pamięci do wykonania, to jądro alokuje pamięć. Jest w centrum każdej operacji wykonywanej przez komputer. Jest odpowiedzialny za zarządzanie pamięcią, pracę w sieci, kontrolę urządzeń, systemy plików, aby wymienić tylko kilka. Każdy system komputerowy używa jądra. Wszystkie systemy operacyjne, takie jak Windows, Mac OS, Linux, używają jądra. Nie ogranicza się tylko do komputerów, nawet systemy operacyjne urządzeń mobilnych, takich jak Android, Windows Mobile i iOS, używają jądra.
Czym różni się jądro od systemu operacyjnego?
Jądro jest częścią systemu operacyjnego lub można powiedzieć, że jest sercem systemu operacyjnego. Jądro zestawione z użytecznymi aplikacjami staje się systemem operacyjnym.
Należy tutaj zauważyć, że system operacyjny składa się z dwóch części:
- Przestrzeń jądra (tryb uprzywilejowany)
- Przestrzeń użytkownika (tryb nieuprzywilejowany)
Istnieją różne rodzaje jądra. Dwa główne typy to:
- Jądro monolityczne
- MicroKernel
Te typy jądra są posegregowane na podstawie tego, jak zarządzają żądaniami z procesu (znanymi również jako wywołania systemowe) i zasobami. Jądra monolityczne są znacznie starsze niż mikrojądra. Mikrojądra odkryto pod koniec lat osiemdziesiątych.
Bezpośrednie porównanie między monolitycznym jądrem a MicroKernel
Poniżej znajduje się 10 najważniejszych różnic między Monolitycznym jądrem a MicroKernelem 
Kluczowe różnice między monolitycznym jądrem a MicroKernel
Omówmy niektóre z głównych różnic między Monolitycznym jądrem a MicroKernelem.
- Wykorzystanie miejsca do wykonania: Jądro monolityczne uruchamia wszystkie instrukcje systemu operacyjnego w tej samej przestrzeni adresowej, która jest przestrzenią jądra, podczas gdy Microkernel wykonuje większość instrukcji systemowych w przestrzeni użytkownika i tylko kilka w przestrzeni jądra. Tak jest w przypadku mikrojądra, tylko ważne procesy, takie jak komunikacja międzyprocesowa, planowanie i zarządzanie pamięcią, odbywają się w przestrzeni jądra.
- Rozmiar jądra: W Monolithic, ponieważ wszystkie instrukcje systemowe są wykonywane w przestrzeni jądra, zwiększa to ogólny rozmiar jądra. Prowadzi to również do zwiększenia rozmiaru systemu operacyjnego.
- Szybkość wykonania: Monolityczne jądro zapewnia lepszą prędkość w porównaniu z Microkernelem, ponieważ uruchamia wszystkie instrukcje w tej samej przestrzeni adresowej, co przyspiesza wykonanie. W przypadku Microkernel wykonanie jest wolniejsze z powodu dodatkowych wiadomości przesyłanych między różnymi usługami działającymi w różnych przestrzeniach adresowych.
- Stabilność: jeśli proces ulegnie awarii w monolitycznym jądrze, spowoduje to zatrzymanie całego systemu. Jest tak, ponieważ wpływa to na każdy proces działający w tej samej przestrzeni adresowej. Natomiast w przypadku mikrojądra z powodu podziału pracy systemu między jądro i przestrzeń użytkownika awaria usługi nie wpływa na inne usługi.
- Komunikacja międzyprocesowa: Jądra monolityczne wykorzystują sygnały i gniazda w celu uzyskania komunikacji międzyprocesowej, podczas gdy mikro-jądra używają kolejek wiadomości w celu osiągnięcia tego samego.
- Rozszerzalność: Jedną z głównych różnic między dwoma typami jądra jest rozszerzalność. Aby dodać nowe funkcje do monolitycznego jądra, trzeba będzie ponownie skompilować całe jądro. Rekompilacja doprowadziłaby do zwiększenia zużycia pamięci i czasu. Z drugiej strony, w przypadku mikrojądra, usługi są odizolowane od siebie, ponieważ implementuje kolejki przesyłania wiadomości, dzięki czemu jest bardziej elastyczny w dodawaniu lub usuwaniu funkcji.
- Konserwowalność: Jest to podobne do rozszerzalności. Aby naprawić wszelkie błędy w monolitycznym jądrze, trzeba będzie ponownie skompilować całe jądro. Jednak nie dotyczy to mikrojądra.
- Debugowanie: awaria w trybie uprzywilejowanym, czyli przestrzeń jądra, może uszkodzić sam debugger. Z tego powodu trudno jest debugować monolityczne jądro w porównaniu z mikrojądrem.
- Bezpieczeństwo: Mikrojądra są bardziej bezpieczne w porównaniu do jądra monolitycznego, ponieważ jądro monolityczne uruchamia cały swój kod w trybie uprzywilejowanym, zwiększając ryzyko katastrofy.
Tabela porównawcza jądra monolitycznego a mikrojądra
Omówmy najważniejsze różnice między Monolitycznym jądrem a MicroKernelem.
| Podstawa porównania między jądrem monolitycznym a jądrem MicroKernel | Jądro monolityczne | MicroKernel |
| Styl wykonania | Wszystkie procesy są wykonywane w przestrzeni jądra w trybie uprzywilejowanym. | Tylko najważniejsze procesy zachodzą w przestrzeni jądra. Wszystkie pozostałe procesy są wykonywane w przestrzeni użytkownika. |
| Rozmiar | Rozmiar jądra jest większy w porównaniu do Microkernel. | Rozmiar jądra jest mniejszy w porównaniu do jądra monolitycznego. |
| Prędkość | Zapewnia szybsze wykonywanie procesów. | Realizacja procesu przebiega wolniej. |
| Stabilność | Awaria jednego procesu spowoduje awarię całego systemu. | Awaria pojedynczego procesu nie będzie miała wpływu na inne procesy. |
| Komunikacja międzyprocesowa | Użyj sygnałów i gniazd, aby uzyskać komunikację międzyprocesową. | Użyj kolejek wiadomości, aby uzyskać komunikację między procesami. |
| Rozciągliwość | Trudne do przedłużenia. | Łatwo rozszerzalny. |
| Konserwowalność | Utrzymanie wymaga więcej czasu i zasobów. | Łatwy w utrzymaniu |
| Odpluskwić | Trudniej debugować | Łatwiejsze debugowanie |
| Bezpieczeństwo | Mniej bezpieczne. | Więcej Ochrony |
| Przykład | Linux | System operacyjny Mac |
Wniosek
Obie architektury jądra mają własny zestaw zalet i wad. Dlatego nie ma jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, która z nich jest lepsza i powinna być wykorzystana. Styl jądra powinien być wybierany na podstawie potrzeb i wymagań, które należy spełnić. Kilka innych rodzajów jąder to jądro hybrydowe, nanokernel, exokernel.
Polecane artykuły
Jest to przewodnik po Monolithic Kernel vs. MicroKernel. W tym miejscu omawiamy także kluczowe różnice w jądrze monolitycznym w porównaniu z mikro-jądrem za pomocą infografiki i tabeli porównawczej. Możesz także przejrzeć nasze inne sugerowane artykuły, aby dowiedzieć się więcej -
- Jądro monolityczne
- Ubuntu vs Windows 10
- Jądro monolityczne
- Pytania do wywiadu wbudowanego w system