Einführung in den monolithischen Kernel

Ein monolithischer Kernel ist eine Betriebssystemarchitektur, bei der das gesamte Betriebssystem im Kernelbereich arbeitet. Es ist ein sehr einfaches Betriebssystem, das Aufgaben wie Dateiverwaltung, Geräteverwaltung, Speicherverwaltung und Prozessverwaltung ausführt. Alle diese Prozesse werden direkt im Kernel gesteuert. Hiermit werden auch Ressourcen zwischen Hardware und Anwendung sowie Benutzer- und Kerneldienste verwaltet, die unter demselben Adressraum implementiert sind. Es vergrößert auch den Kernel und damit auch das Betriebssystem. Dieser Kernel war eine der am häufigsten verwendeten und bevorzugten Betriebssystemarchitekturen der späten 1980er Jahre, und viele Betriebssysteme haben darauf aufgebaut. Betriebssysteme wie Linux, Solaris, AIX, OpenVMS, HP-UX, DOS usw. nutzen die Betriebssystemarchitektur von Monolithic Kernel.

Verstehen

Um ein Betriebssystem zu verstehen, ist es sehr wichtig, die Architektur des Betriebssystems und die verschiedenen Komponenten zu kennen und zu verstehen, wie sie miteinander kommunizieren. Wie Sie dem oben gezeigten Architekturdiagramm entnehmen können, ist der monolithische Kernel ein sehr altes und grundlegendes Betriebssystem, das Aufgaben wie Stapelverarbeitung, Dateiübertragung usw. ausführt. Er fungiert als virtuelle Maschine und übernimmt die Kontrolle über alle Hardwarekomponenten.

Die wichtigsten Dinge, die in der monolithischen Kernel-Architektur beachtet werden müssen, sind:

  1. Alle Hardwarekomponenten, die für die Verarbeitung benötigt werden, sind im Kernel eingebettet.
  2. Da alle Komponenten im Kernel vorhanden sind, können sie direkt miteinander und auch mit dem Kernel kommunizieren.
  3. Es kann mit sehr begrenzten Ressourcen umgehen und eignet sich ideal für kleinere Aufgaben.
  4. Es kann Module dynamisch laden. Dynamisch ladbare Module verursachen einen sehr geringen Overhead im Vergleich zum Einbau des Moduls in das Betriebssystem-Image.
  5. Es hilft auch, die Menge an Code, die im Kernel ausgeführt wird, auf ein Minimum zu beschränken.

Wie erleichtert der monolithische Kern die Arbeit?

Dieser Kernel hat eine sehr einfache Architektur und das macht es so einfach zu arbeiten und zu verstehen. Es erfordert auch weniger Code, um einen monolithischen Kernel zu schreiben als andere Kernel wie Microkernel. Der monolithische Kernel nutzt einen Adressraum, der im Kernel-Modus ausgeführt wird, um mit allen Kernel- und Gerätetreibern zu funktionieren. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes ist insbesondere bei der x86-Architektur effektiv, da das Umschalten einer Aufgabe ein teurer Vorgang ist.

Grafische Übersicht über den monolithischen Kernel

Quelle : Wikipedia

Was kann man mit Monolithic Kernel machen?

Es bietet hohe Geschwindigkeit und ist ideal für kleinere Aufgaben, da es begrenzte Ressourcen bewältigen kann. Mit einem monolithischen Kernel können Sie Aufgaben wie CPU-Zeitplanung, Dateiverwaltung, Speicherverwaltung und andere Funktionen über Systemaufrufe ausführen.

Vorteile

Bisher haben wir die Architektur des monolithischen Kernels gesehen und was er kann. Lassen Sie uns nun die Vorteile sehen:

  1. Die Ausführungsgeschwindigkeit ist im monolithischen Kernel schneller als im Mikrokernel.
  2. Zum Schreiben dieses Kernels ist im Vergleich zum Mikrokernel weniger Codierung erforderlich.
  3. Es ist eine einzige Software und daher ist sowohl der Quellcode als auch der kompilierte Code kleiner.
  4. Monolithic Kernel besteht aus den Kernfunktionen des Betriebssystems und der Gerätetreiber und kann Module zur Laufzeit laden.
  5. Auch das dynamische Laden der Module trägt dazu bei, die Menge an Code, die im Kernel ausgeführt wird, auf ein Minimum zu beschränken.

Warum sollten wir den monolithischen Kernel verwenden?

Verwenden Sie diesen Kernel, wenn Sie eine schnelle Ausführung und weniger Ressourcen benötigen. Auch wenn Module dynamisch geladen werden müssen, ist das dynamische Laden von Modulen eine flexiblere Möglichkeit, das Betriebssystem-Image zur Laufzeit zu verarbeiten, als wenn das Betriebssystem-Image neu gestartet wird.

Umfang

Dieses Betriebssystem hat einen sehr begrenzten Anwendungsbereich, da es nur kleinere Aufgaben ausführen konnte. Es gibt auch bestimmte Einschränkungen des Monolithic-Kernel-Betriebssystems, die Sie kennen sollten, wenn Sie eine Entscheidung zum Betriebssystem treffen.

  1. Dieser Kernel ist schwer zu erweitern.
  2. Wenn ein Dienst abstürzt, kann das gesamte System in einem monolithischen Kernel abstürzen. Dies ist der Hauptnachteil des monolithischen Kernels.
  3. Das Codieren im Kernelraum ist schwierig, da Sie keine allgemeinen Bibliotheken verwenden können und das Debuggen ebenfalls schwierig ist.
  4. Wenn ein Benutzer einen neuen Dienst hinzufügen möchte, muss das gesamte Betriebssystem geändert werden.

Wer ist das richtige Publikum für das Erlernen der monolithischen Kernel-Technologien?

Für jeden Informatikabsolventen oder IT-Experten, der gerade seine Karriere begonnen hat, könnte dies eine gute Lektüre sein. Gute OS-Kenntnisse sind für das Unternehmen immer eine Bereicherung. Dieser Kernel hat eine sehr einfache Architektur und ist sehr einfach zu verstehen und zu bearbeiten. Ein Verständnis des monolithischen Kernels ist auch ein Muss für das Verständnis eines fortgeschritteneren Betriebssystems wie des Microkernel-Betriebssystems und des Hybrid-Betriebssystems.

Wie hilft Ihnen diese Technologie beim beruflichen Aufstieg?

Gute Kenntnisse eines Betriebssystems sind ein zusätzlicher Vorteil für alle IT-Experten. Dies ist auch ein guter Ausgangspunkt, um ein Betriebssystem auf Kernel-Basis zu verstehen. Die meisten Bank- und Finanzprojekte verwenden noch immer Linux- und Unix-basierte Betriebssysteme. Da sie über diese Kernel-Architektur verfügen, wäre es großartig, wenn Sie ein umfassendes Verständnis der Kernel-Architektur hätten.

Fazit

Wir sind am Ende des Artikels angelangt und hoffen, dass ihr jetzt ein klares Verständnis darüber habt, was ein monolithischer Kernel ist, wie er funktioniert, wie er aufgebaut ist und wie er euch dabei helfen kann, in eurer Karriere herausragende Leistungen zu erbringen. Wenn Sie die Klarheit über die Architektur des monolithischen Kernel-Betriebssystems erlangen, werden Sie das fortgeschrittenere Betriebssystem wie das Mikrokernel-Betriebssystem und die Hybrid-Kernel-Betriebssystemarchitektur leicht verstehen.

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