TechCodeview

De microkernel en monolithische kernels zijn twee soorten kernels in het besturingssysteem. De kernel is het belangrijkste onderdeel van het besturingssysteem. Als gevolg hiervan wordt de belangrijke code van de kernel in verschillende geheugenruimten opgeslagen. De kernel is een cruciaal onderdeel omdat deze de goede werking van het volledige systeem in stand houdt. Het beheert hardware en processen, bestandsverwerking en verschillende andere functies.

In dit artikel leer je over de microkernel en de monolithische kernel. Maar voordat je de verschillen bespreekt, moet je iets weten over de microkernel en de monolithische kernel.

Wat is microkernel?

De microkernel is een type kernel dat aanpassing van het besturingssysteem mogelijk maakt. Het is bevoorrecht en biedt adresruimtebeheer op laag niveau Communicatie tussen processen (IPC) . Bovendien zijn OS-functies zoals de virtuele geheugenmanager, het bestandssysteem en de CPU-planner bovenop de microkernel gebouwd. Elke dienst heeft zijn eigen adresruimte om ze veilig te maken. Bovendien heeft elke applicatie zijn adresruimte. Als gevolg hiervan is er bescherming tussen applicaties, OS-services en de kernel.

Wanneer een applicatie een service aanvraagt ​​bij de OS-services, communiceren de OS-services met elkaar om de gevraagde service aan de applicatie te leveren. Inter-Process Communication (IPC) kan helpen bij het tot stand brengen van deze communicatie. Over het algemeen bieden op microkernel gebaseerde besturingssystemen een hoge mate van uitbreidbaarheid. Het is ook mogelijk om de services van het besturingssysteem aan te passen aan de behoeften van de applicatie.

Voor- en nadelen van microkernel

Er zijn verschillende voor- en nadelen van de microkernel. Enkele van de voor- en nadelen van de microkernel zijn als volgt:

Voordelen

1. Deze zijn modulair en verschillende modules kunnen worden aangepast, opnieuw geladen en vervangen zonder de kernel te wijzigen.
2. De architectuur van de microkernel is klein en geïsoleerd, maar werkt mogelijk beter.
3. Het Microkernel-systeem is een veelzijdige techniek waarbij de door meerdere servers geïmplementeerde API's naast elkaar kunnen bestaan.
4. Het systeem kan gemakkelijker worden uitgebreid omdat het aan de systeemapplicatie kan worden toegevoegd zonder de kernel te onderbreken.
5. Het voegt nieuwe functies toe zonder opnieuw te compileren.
6. In vergelijking met monolithische systemen zijn er minder systeemcrashes.

Nadelen

1. Er is een contextschakelaar in de microkernel vereist wanneer de stuurprogramma's als processen worden uitgevoerd.
2. De prestaties van het microkernelsysteem kunnen variabel zijn en problemen veroorzaken.
3. Microkerneldiensten zijn duurder dan in een traditioneel monolithisch systeem.

Wat is monolithische kernel?

De monolithische kernel beheert de systeembronnen tussen de systeemapplicatie en de systeemhardware. In tegenstelling tot de microkernel worden gebruikers- en kernelservices in dezelfde adresruimte uitgevoerd. Het vergroot de kernelgrootte en vergroot ook de grootte van het besturingssysteem.

De monolithische kernel biedt CPU-planning, apparaatbeheer, bestandsbeheer, geheugenbeheer, procesbeheer en andere OS-diensten via de systeemaanroepen. Al deze componenten, inclusief bestandsbeheer en geheugenbeheer, bevinden zich in de kernel. De gebruikers- en kernelservices gebruiken dezelfde adresruimte, wat resulteert in een snel uitvoerend besturingssysteem. Een nadeel van deze kernel is dat als een proces of service van het systeem faalt, het hele systeem crasht. Het hele besturingssysteem moet worden aangepast om een ​​nieuwe service aan een monolithische kernel toe te voegen.

Voor- en nadelen van monolithische kernel

Er zijn verschillende voor- en nadelen van de monolithische kernel. Enkele van de voor- en nadelen van de monolithische kern zijn als volgt:

Voordelen

1. De monolithische kernel werkt snel vanwege geheugenbeheer, bestandsbeheer, procesplanning, enz.
2. Alle componenten kunnen rechtstreeks met elkaar en ook met de kernel interageren.
3. Het is één groot proces dat volledig binnen één adresruimte wordt uitgevoerd.
4. De structuren zijn eenvoudig en eenvoudig. De kernel bevat alle componenten die nodig zijn voor verwerking.

Nadelen

1. Als de gebruiker een nieuwe dienst moet toevoegen, moet de gebruiker het volledige besturingssysteem aanpassen.
2. Het is niet eenvoudig om code die in het monolithische besturingssysteem is geschreven, over te zetten.
3. Als een van de services uitvalt, valt het hele systeem uit.

Belangrijkste verschillen tussen de microkernel en de monolithische kernel

Hier leert u de belangrijkste verschillen tussen de Microkernel en de Monolithische Kernel. Verschillende verschillen tussen de Microkernel en Monolithic Kernel zijn als volgt:

1. Een microkernel is een kerneltype dat een besturingssysteem implementeert door methoden te bieden, waaronder adresruimtebeheer op laag niveau, IPC en threadbeheer. Aan de andere kant is een monolithische kernel een type kernel waarin het volledige besturingssysteem in de kernelruimte draait.
2. De microkernel voert gebruikers- en kernelservices uit in verschillende adresruimten. Aan de andere kant voert de monolithische kernel zowel kernel- als gebruikersservices uit in dezelfde adresruimte. In microkernels vinden alleen essentiële processen zoals IPC, geheugenbeheer en planning plaats in de kernelruimte.
3. De uitvoering van de microkernel is langzamer omdat de communicatie tussen de systeemapplicatie en de hardware tot stand komt door het doorgeven van berichten. Aan de andere kant is de uitvoering van de monolithische kernel sneller omdat de systeemaanroep de communicatie tussen de applicatie en hardware van het systeem tot stand brengt.
4. Microkernels gebruiken de berichtenwachtrijen om IPC te bereiken. Aan de andere kant gebruiken monolithische kernels sockets en signalen om IPC te bereiken.
5. De microkernelgrootte is kleiner dan die van de monolithische kernel, omdat alleen de kernelservices in de kerneladresruimte draaien. Aan de andere kant is de monolithische kernelgrootte groter omdat zowel gebruikers- als kernelservices in dezelfde adresruimte draaien.
6. De microkernels zijn veiliger dan de monolithische kernels omdat het besturingssysteem onveranderd blijft als een service in een microkernel faalt. Aan de andere kant, als een dienst faalt in een monolithische kernel, faalt het hele systeem.
7. De microkernel is eenvoudig uit te breiden omdat er nieuwe services worden toegevoegd in de gebruikersadresruimte, die gescheiden is van de kernelruimte, en de kernel hoeft dus niet te worden bijgewerkt. Aan de andere kant moet de volledige kernel worden bijgewerkt als een nieuwe service in een monolithische kernel wordt gebruikt.
8. Voor het ontwerpen van microkernels is minder code nodig, wat tot minder fouten leidt. De monolithische kernel vereist daarentegen meer code, wat tot meer fouten leidt.

Head-to-head vergelijking tussen de microkernel en de monolithische kernel

Hier leert u de onderlinge vergelijking tussen de Microkernel en de Monolithische Kernel. De belangrijkste verschillen tussen de microkernel en de monolithische kernel zijn als volgt:

Conclusie

Beide kernelarchitecturen hebben veel voordelen en beperkingen. Er is dus geen eenvoudige oplossing voor de vraag welke beter is en moet worden gebruikt. De doelen en vereisten moeten de kernelstijl kiezen. Andere soorten kernels hebben nanokernels, hybride kernels en exokernels.