Огляд монолітного ядра проти Microkernel (μ-ядро)
Наступна стаття надає різницю між монолітним ядром та мікрокернелем. Давайте спочатку подивимось, що таке ядро? У сучасному світі ми всі залежні від комп’ютерів та мобільних пристроїв і використовуємо їх у повсякденному житті. Ви ніколи не замислювалися про те, як ці крихітні пристрої працюють всередині? Ви коли-небудь намагалися розібратися в операційній системі, і вам траплялося зустріти термін «ядро» і цікавитись, що це таке або звідки воно взялося? Ви коли-небудь використовували мишу вперше і розважалися, як комп'ютер розпізнає ваш рух миші? Ось тут грає Ядро.
Ядро - це програмне забезпечення, яке утворює шар між апаратним забезпеченням та операційною системою. Це перша програма, яка завантажується при запуску системи. Він управляє ресурсами пам'яті, ресурсами процесора та всіма процесами / завданнями на будь-якому комп’ютері. Усі запити на інші ресурси проходять через ядро. Якщо ми хочемо надрукувати, інструкція з друку обробляється через ядро.
Кожне клацання миші обробляється через ядро. Якщо процес вимагає виконання пам'яті, саме ядро виділяє пам'ять. Він знаходиться в центрі кожної операції, виконаної вашим комп’ютером. Він відповідає за управління пам'яттю, мережу, управління пристроєм, файлові системи, щоб назвати їх декілька. Кожна комп'ютерна система використовує ядро. Усі операційні системи, такі як Windows, Mac OS, Linux, використовують ядро. Це не лише комп'ютери, навіть ядра ваших мобільних пристроїв, такі як Android, Windows Mobile та iOS, використовують ядро.
Чим ядро відрізняється від операційної системи?
Ядро є частиною операційної системи, або можна сказати, серцем операційної системи. Ядро, поєднане з корисними програмами, стає операційною системою.
Тут важливо зазначити, що операційна система складається з двох частин:
- Простір ядра (привілейований режим)
- Простір користувачів (непривілейований режим)
Існують різні типи ядра. Два основних типи, а саме:
- Монолітне ядро
- MicroKernel
Ці типи ядра відокремлюються на основі того, як вони керують запитом із процесу (також відомого як системні виклики) та ресурсів. Монолітні ядра набагато старші, ніж мікроядра. Мікрохвилі були виявлені наприкінці 1980-х.
Порівняння між монолітними ядрами та MicroKernel
Нижче наведено 10 кращих відмінностей монолітного ядра проти MicroKernel 
Ключові відмінності між монолітним ядром проти MicroKernel
Давайте обговоримо деякі основні відмінності між монолітним ядром проти MicroKernel.
- Використання простору для виконання: Монолітичне ядро виконує всі інструкції операційної системи в тому ж адресному просторі, що і простір ядра, тоді як Microkernel виконує більшість системних інструкцій у просторі користувачів і лише декілька в просторі ядра. Тобто у випадку з мікроядерними каналами у просторі ядра відбуваються лише важливі процеси, такі як міжпроцесовий зв'язок, планування та управління пам'яттю.
- Розмір ядра: в моноліті, оскільки всі системні інструкції виконуються в просторі ядра, це збільшує загальний розмір ядра. Це призводить до збільшення розмірів операційної системи.
- Швидкість виконання: Монолітне ядро забезпечує кращу швидкість порівняно з Microkernel, оскільки воно виконує всі інструкції в одному і тому ж адресному просторі, що робить виконання швидшим. У випадку з Microkernel виконання відбувається повільніше через додаткові повідомлення, що передаються між різними службами, що працюють у різних адресних просторах.
- Стабільність: Якщо процес виходить з ладу в монолітному ядрі, це призводить до загальносистемного зупинки. Це пояснюється тим, що впливає кожен процес, що працює в одному адресному просторі. В той час, як у випадку з мікрокереллю через поділ роботи системи між ядром та користувацьким простором, збій служби не впливає на інші служби.
- Міжпроцесовий зв'язок: Монолітні ядра використовують сигнали та розетки для досягнення міжпроцесорної комунікації, тоді як мікроядра використовують черги для обміну повідомленнями, щоб досягти того ж.
- Розширюваність: Однією з головних відмінностей між двома типами ядер є розширюваність. Для додавання нових функцій до монолітного ядра доведеться перекомпілювати ціле ядро. Перекомпіляція призведе до збільшення обсягу пам'яті та часу. З іншого боку, у випадку з мікрокереллю служби ізолюються один від одного, оскільки він реалізує черги обміну повідомленнями, роблячи його більш гнучким для додавання чи видалення функцій.
- Технічне обслуговування: Це схоже на розширюваність. Щоб виправити будь-які помилки в монолітному ядрі, доведеться перекомпілювати все ядро. Тоді як для мікрокенера це не так.
- Налагодження: збій у привілейованому режимі, який є простором ядра, може пошкодити сам налагоджувач. Через це складно налагодити монолітне ядро порівняно з мікроядром.
- Безпека: Мікрохвильові канали є більш безпечними порівняно з монолітними, оскільки монолітне ядро виконує весь код у привілейованому режимі, збільшуючи шанси на катастрофу.
Монолітичне ядро проти порівняльної таблиці
Давайте обговоримо найвищі відмінності між монолітним ядром проти MicroKernel.
| Основи порівняння монолітного ядра проти MicroKernel | Монолітне ядро | MicroKernel |
| Стиль виконання | Усі процеси виконуються під простором ядра в привілейованому режимі. | У просторі ядра відбуваються лише найважливіші процеси. Усі інші процеси виконуються в просторі користувача. |
| Розмір | Розмір ядра більший порівняно з Microkernel. | Розмір ядра менший щодо монолітного ядра. |
| Швидкість | Це забезпечує швидше виконання процесів. | Виконання процесів відбувається повільніше. |
| Стабільність | Один зрив процесу призведе до збою всієї системи. | Отказ одного процесу не матиме впливу на інші процеси. |
| Міжпроцесовий зв'язок | Використовуйте сигнали та розетки для досягнення міжпроцесорного зв'язку. | Використовуйте черги для обміну повідомленнями для досягнення міжпроцесової комунікації. |
| Розширюваність | Складно розширити. | Легко розширюється. |
| Технічне обслуговування | Технічне обслуговування займає більше часу та ресурсів. | Легко ремонтувати |
| Відлагоджувати | Важче для налагодження | Простіше налагоджувати |
| Безпека | Менш безпечний. | Більш безпечний |
| Приклад | Linux | Mac OS |
Висновок
Обидві архітектури ядра мають свій набір плюсів і мінусів. Тому немає прямої прямої відповіді щодо того, який з них краще та який слід використовувати. Стиль ядра слід вибирати, виходячи з потреб та вимог, яким потрібно відповідати. Ще кілька типів ядер - це гібридне ядро, нанокернель, екзокернель.
Рекомендовані статті
Це було керівництвом щодо монолітного ядра проти MicroKernel. Тут ми також обговорюємо ключові відмінності Monolithic Kernel vs MicroKernel з інфографікою та таблицею порівняння. Ви також можете ознайомитися з іншими запропонованими нами статтями, щоб дізнатися більше -
- Монолітне ядро
- Ubuntu проти Windows 10
- Монолітне ядро
- Питання щодо вбудованого системного інтерв'ю