Přehled monolitického jádra vs. mikrokernelu (μ-jádro)
Následující článek uvádí rozdíl mezi monolitickým jádrem a mikrokernelem. Podívejme se nejprve, co je jádro? V dnešním světě jsme všichni závislí na počítačích a mobilních zařízeních a používáme je v našem každodenním životě. Přemýšleli jste někdy, jak tato malá zařízení interně fungují? Už jste se někdy pokusili porozumět operačnímu systému a narazili jste na pojem „jádro“ a zajímalo by vás, co to je nebo odkud to přišlo? Už jste někdy použili myš poprvé a bavili vás, jak počítač rozpoznává pohyb myši? Zde přichází do hry jádro.
Jádro je software, který tvoří vrstvu mezi hardwarem a operačním systémem. Jedná se o první program, který se načte při spuštění systému. Spravuje paměťové prostředky, prostředky procesoru a všechny procesy / úlohy v libovolném počítači. Všechny požadavky na jiné zdroje procházejí jádrem. Pokud chceme tisknout, tisková instrukce je zpracována pomocí jádra.
Každé kliknutí naší myši je zpracováno jádrem. Pokud proces vyžaduje spuštění paměti, bude to jádro, které přiděluje paměť. Je v centru každé operace prováděné vaším počítačem. Je zodpovědný za správu paměti, síťování, ovládání zařízení, systémy souborů. Každý počítačový systém používá jádro. Všechny operační systémy jako Windows, Mac OS, Linux používají jádro. Neomezuje se pouze na počítače, dokonce i operační systémy mobilních zařízení, jako jsou Android, Windows mobile a iOS, používají jádro.
Jak se jádro liší od operačního systému?
Jádro je součástí operačního systému nebo můžete říci, že je to jádro operačního systému. Jádro sestavené z užitečných aplikací se stává operačním systémem.
Důležité je poznamenat, že operační systém se skládá ze dvou částí:
- Prostor jádra (privilegovaný režim)
- Uživatelský prostor (neprivilegovaný režim)
Existují různé typy jádra. Jsou to dva hlavní typy:
- Monolitické jádro
- MicroKernel
Tyto typy jádra jsou segregovány na základě toho, jak spravují požadavek z procesu (také známý jako systémová volání) a zdrojů. Monolitická jádra jsou mnohem starší než mikrok jádra. Mikrokernely byly objeveny na konci 80. let.
Srovnání hlava-hlava mezi monolitickým jádrem a MicroKernelem
Níže je 10 hlavních rozdílů mezi monolitickým jádrem a MicroKernelem 
Klíčové rozdíly mezi monolitickým jádrem a MicroKernelem
Pojďme diskutovat o některých hlavních rozdílech mezi monolitickým jádrem a MicroKernelem.
- Využití prostoru pro provedení: Monolitické jádro spouští všechny pokyny operačního systému ve stejném adresním prostoru, kterým je prostor jádra, zatímco Mikrokernel spouští většinu systémových pokynů v uživatelském prostoru a pouze několik v prostoru jádra. To je v případě mikrokapslí pouze důležité procesy, jako je meziprocesová komunikace, plánování a správa paměti, probíhají v prostoru jádra.
- Velikost jádra: V monolitickém režimu, protože všechny systémové pokyny jsou prováděny v prostoru jádra, zvyšuje celkovou velikost jádra. To vede také ke zvětšení velikosti operačního systému.
- Rychlost provádění: Monolitické jádro poskytuje lepší rychlost ve srovnání s Microkernelem, protože spouští všechny pokyny ve stejném adresním prostoru, což zrychluje provádění. V případě Microkernel je provádění pomalejší kvůli dalším zprávám procházejícím mezi různými službami běžícími v různých adresních prostorech.
- Stabilita: Pokud proces havaruje v monolitickém jádru, má za následek zastavení celého systému. Je to proto, že je ovlivněn každý proces spuštěný ve stejném adresním prostoru. Zatímco v případě mikrok jádra v důsledku rozdělení provozu systému mezi jádro a uživatelský prostor selhání služby neovlivní jiné služby.
- Meziprocesová komunikace: Monolitická jádra využívají signálů a soketů k dosažení meziprocesové komunikace, zatímco mikro jádra používají fronty zpráv k jejich dosažení.
- Rozšiřitelnost: Jedním z hlavních rozdílů mezi těmito dvěma typy jader je rozšiřitelnost. Aby bylo možné přidat nové funkce do monolitického jádra, bylo by třeba zkompilovat celé jádro. Rekompilace by vedla k větší spotřebě paměti a času. Na druhé straně v případě mikrok jádra jsou služby izolovány od sebe navzájem, protože implementuje fronty zpráv, díky čemuž je flexibilnější přidávat nebo odebírat funkce.
- Udržitelnost: Toto je podobné rozšiřitelnosti. Abychom opravili chyby v monolitickém jádru, museli bychom zkompilovat celé jádro. Vzhledem k tomu, že tomu tak není u mikrokapel.
- Ladění: Selhání v privilegovaném režimu, kterým je prostor jádra, může poškodit samotný debugger. Z tohoto důvodu je obtížné ladit monolitické jádro ve srovnání s mikrok jádrem.
- Zabezpečení: Mikrok jádra jsou ve srovnání s monolitickým jádrem bezpečnější, protože monolitické jádro spouští celý kód v privilegovaném režimu a zvyšuje tak šanci na katastrofu.
Srovnávací tabulka monolitických jader proti mikrokernelu
Pojďme diskutovat o největších rozdílech mezi monolitickým jádrem a MicroKernelem.
| Základy srovnání mezi monolitickým jádrem a MicroKernelem | Monolitické jádro | MicroKernel |
| Prováděcí styl | Všechny procesy jsou prováděny v prostoru jádra v privilegovaném režimu. | V jaderném prostoru probíhají pouze nejdůležitější procesy. Všechny ostatní procesy jsou prováděny v uživatelském prostoru. |
| Velikost | Velikost jádra je ve srovnání s mikrokernelem větší. | Velikost jádra je vzhledem k monolitickému jádru menší. |
| Rychlost | Poskytuje rychlejší provádění procesů. | Provádění procesu je pomalejší. |
| Stabilita | Jediná selhání procesu způsobí selhání celého systému. | Jediná selhání procesu nebude mít žádný dopad na jiné procesy. |
| Meziprocesová komunikace | K dosažení meziprocesové komunikace použijte signály a zásuvky. | K dosažení meziprocesové komunikace použijte fronty zpráv. |
| Rozšiřitelnost | Je obtížné rozšířit. | Snadno rozšiřitelné. |
| Udržitelnost | Údržba vyžaduje více času a zdrojů. | Snadno udržovatelné |
| Ladit | Těžší ladění | Snadnější ladění |
| Bezpečnostní | Méně bezpečné. | Více zabezpečeno |
| Příklad | Linux | Operační Systém Mac |
Závěr
Obě architektury jádra přicházejí s vlastní sadou výhod a nevýhod. Proto neexistuje přímá odpověď na to, která z nich je lepší a měla by být použita. Styl jádra by měl být vybrán na základě potřeb a požadavků, které musí člověk splnit. Několik dalších typů jader je hybridní jádro, nanokernel, exokernel.
Doporučené články
Toto byl průvodce monolitickým jádrem vs MicroKernel. Zde diskutujeme také klíčové rozdíly mezi monolitickým jádrem a MicroKernelem s infografiky a srovnávací tabulkou. Další informace naleznete také v dalších navrhovaných článcích -
- Monolitické jádro
- Ubuntu vs Windows 10
- Monolitické jádro
- Otázky týkající se integrovaného systému