Überblick über den monolithischen Kernel im Vergleich zum Mikrokernel (μ-Kernel)
Der folgende Artikel enthält einen Unterschied zwischen dem monolithischen Kernel und dem Mikrokernel. Mal sehen, was ist der Kernel? In der heutigen Welt sind wir alle auf Computer und mobile Geräte angewiesen und setzen sie in unserem täglichen Leben ein. Haben Sie sich jemals gefragt, wie diese winzigen Geräte intern funktionieren? Haben Sie jemals versucht, ein Betriebssystem zu verstehen, und sind zufällig auf den Begriff „Kernel“ gestoßen und haben sich gefragt, was es ist oder woher es stammt? Haben Sie jemals eine Maus zum ersten Mal benutzt und waren amüsiert darüber, wie der Computer Ihre Mausbewegung erkennt? Hier kommt der Kernel ins Spiel.
Ein Kernel ist eine Software, die eine Schicht zwischen der Hardware und dem Betriebssystem bildet. Es ist das erste Programm, das beim Systemstart geladen wird. Es verwaltet Speicherressourcen, CPU-Ressourcen und alle Prozesse / Aufgaben auf jedem Computer. Alle Anfragen an andere Ressourcen gehen über den Kernel. Wenn wir drucken möchten, wird die Druckanweisung über den Kernel verarbeitet.
Jeder Mausklick wird durch den Kernel verarbeitet. Wenn für die Ausführung eines Prozesses Speicher erforderlich ist, ist dies der Kernel, der den Speicher zuweist. Es steht im Mittelpunkt aller Vorgänge, die von Ihrem Computer ausgeführt werden. Es ist verantwortlich für Speicherverwaltung, Netzwerkbetrieb, Gerätesteuerung und Dateisysteme, um nur einige zu nennen. Jedes Computersystem verwendet einen Kernel. Alle Betriebssysteme wie Windows, Mac OS, Linux verwenden den Kernel. Es ist nicht nur auf Computer beschränkt, sondern auch auf Betriebssysteme für Mobilgeräte wie Android, Windows Mobile und iOS, die den Kernel verwenden.
Wie unterscheidet sich der Kernel von einem Betriebssystem?
Ein Kernel ist Teil eines Betriebssystems oder man könnte es als das Herz eines Betriebssystems bezeichnen. Ein Kernel mit nützlichen Anwendungen wird zum Betriebssystem.
Wichtig hierbei ist, dass ein Betriebssystem aus zwei Teilen besteht:
- Der Kernel-Space (privilegierter Modus)
- Der Benutzerraum (nicht privilegierter Modus)
Es gibt verschiedene Arten des Kernels. Die beiden Haupttypen sind nämlich:
- Monolithischer Kernel
- MicroKernel
Diese Kerneltypen werden anhand der Art und Weise, wie sie eine Anforderung von einem Prozess (auch als Systemaufrufe bezeichnet) und von Ressourcen verwalten, getrennt. Monolithische Kerne sind viel älter als Mikrokerne. Mikrokerne wurden Ende der 1980er Jahre entdeckt.
Head to Head Vergleich zwischen Monolithic Kernel und MicroKernel
Nachfolgend sind die 10 wichtigsten Unterschiede zwischen Monolithic Kernel und MicroKernel aufgeführt 
Hauptunterschiede zwischen Monolithic Kernel und MicroKernel
Lassen Sie uns einige der Hauptunterschiede zwischen Monolithic Kernel und MicroKernel diskutieren.
- Speicherplatznutzung für die Ausführung: Der monolithische Kernel führt alle Betriebssystemanweisungen im selben Adressraum aus wie der Kernelraum, während der Microkernel die meisten Systemanweisungen im Benutzerbereich und nur wenige im Kernelraum ausführt. Das heißt, im Fall von Mikrokernen finden nur wichtige Prozesse wie Interprozesskommunikation, Zeitplanung und Speicherverwaltung im Kernelraum statt.
- Kernelgröße: In Monolithic erhöht sich die Gesamtgröße des Kernels, da alle Systemanweisungen unter Kernelspeicher ausgeführt werden. Dies führt auch zu einer Vergrößerung des Betriebssystems.
- Ausführungsgeschwindigkeit: Der monolithische Kernel bietet im Vergleich zum Microkernel eine höhere Geschwindigkeit, da alle Anweisungen unter demselben Adressraum ausgeführt werden, wodurch die Ausführung beschleunigt wird. Im Fall von Microkernel ist die Ausführung langsamer, da zusätzliche Nachrichten zwischen den verschiedenen Diensten übertragen werden, die in verschiedenen Adressräumen ausgeführt werden.
- Stabilität: Wenn ein Prozess in einem monolithischen Kernel abstürzt, führt dies zu einem systemweiten Stopp. Dies liegt daran, dass jeder Prozess im selben Adressraum betroffen ist. Während bei Mikrokernen aufgrund der Aufteilung des Systembetriebs zwischen Kernel und Userspace andere Dienste von einem Dienstabsturz nicht betroffen sind.
- Interprozesskommunikation: Monolithische Kernel verwenden Signale und Sockets, um eine Interprozesskommunikation zu erreichen, während Mikrokerne Messaging-Warteschlangen verwenden, um dies zu erreichen.
- Erweiterbarkeit: Einer der Hauptunterschiede zwischen den beiden Kerneltypen ist die Erweiterbarkeit. Um einem monolithischen Kernel neue Funktionen hinzuzufügen, müsste man den gesamten Kernel neu kompilieren. Neukompilierung würde zu mehr Speicher und Zeitverbrauch führen. Andererseits sind die Dienste im Fall des Mikrokerns voneinander isoliert, da Messaging-Warteschlangen implementiert werden, wodurch das Hinzufügen oder Entfernen von Features flexibler wird.
- Wartbarkeit: Dies ähnelt der Erweiterbarkeit. Um Fehler im monolithischen Kernel zu beheben, müsste man den gesamten Kernel neu kompilieren. Dies ist beim Mikrokernel nicht der Fall.
- Debuggen: Ein Absturz im privilegierten Modus, dh im Kernelspeicher, kann den Debugger selbst beschädigen. Aus diesem Grund ist es schwierig, einen monolithischen Kernel im Vergleich zu einem Mikrokernel zu debuggen.
- Sicherheit: Mikrokerne sind im Vergleich zum monolithischen Kernel sicherer, da der gesamte Code des monolithischen Kernels im privilegierten Modus ausgeführt wird, was die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls erhöht.
Monolithic Kernel vs Microkernel Vergleichstabelle
Lassen Sie uns die wichtigsten Unterschiede zwischen Monolithic Kernel und MicroKernel diskutieren.
| Vergleichsbasis zwischen Monolithic Kernel und MicroKernel | Monolithischer Kern | MicroKernel |
| Ausführungsstil | Alle Prozesse werden im privilegierten Modus unter dem Kernel-Space ausgeführt. | Im Kernelraum finden nur die wichtigsten Prozesse statt. Alle anderen Prozesse werden im User Space ausgeführt. |
| Größe | Kernelgröße ist im Vergleich zu Microkernel größer. | Die Kerngröße ist im Vergleich zum monolithischen Kernel kleiner. |
| Geschwindigkeit | Es ermöglicht eine schnellere Ausführung von Prozessen. | Die Prozessausführung ist langsamer. |
| Stabilität | Ein einzelner Prozessabsturz führt zum Absturz des gesamten Systems. | Ein einzelner Prozessabsturz hat keine Auswirkungen auf andere Prozesse. |
| Interprozesskommunikation | Verwenden Sie Signale und Buchsen, um eine Interprozesskommunikation zu erreichen. | Verwenden Sie Messaging-Warteschlangen, um eine Kommunikation zwischen Prozessen zu erreichen. |
| Erweiterbarkeit | Schwer zu erweitern. | Leicht erweiterbar. |
| Wartbarkeit | Die Wartung ist zeit- und ressourcenintensiver. | Einfach zu warten |
| Debuggen | Schwieriger zu debuggen | Einfacher zu debuggen |
| Sicherheit | Weniger sicher. | Sicherer |
| Beispiel | Linux | Mac OS |
Fazit
Beide Kernel-Architekturen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Daher gibt es keine eindeutige Antwort darauf, welches besser ist und verwendet werden sollte. Der Kernel-Stil sollte basierend auf den Bedürfnissen und Anforderungen ausgewählt werden, die erfüllt werden müssen. Einige andere Kernelarten sind der Hybridkernel, der Nanokernel und der Exokernel.
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