Jądra mikrojądra i jądra monolityczne to dwa typy jąder w systemie operacyjnym. Jądro jest główną częścią systemu operacyjnego. W rezultacie ważny kod jądra jest przechowywany w różnych obszarach pamięci. Jądro jest kluczowym elementem, ponieważ utrzymuje prawidłowe funkcjonowanie całego systemu. Zarządza sprzętem i procesami, obsługą plików i kilkoma innymi funkcjami.

W tym artykule dowiesz się o mikrojądrze i jądrze monolitycznym. Ale zanim omówisz różnice, musisz wiedzieć o mikrojądrze i jądrze monolitycznym.

Co to jest mikrojądro?

Mikrojądro to rodzaj jądra, który umożliwia dostosowywanie systemu operacyjnego. Jest uprzywilejowany i zapewnia również zarządzanie przestrzenią adresową niskiego poziomu Komunikacja między procesami (IPC) . Co więcej, funkcje systemu operacyjnego, takie jak menedżer pamięci wirtualnej, system plików i harmonogram procesora, są zbudowane na mikrojądrze. Każda usługa ma swoją przestrzeń adresową, która zapewnia jej bezpieczeństwo. Ponadto każda aplikacja ma swoją przestrzeń adresową. W rezultacie istnieje ochrona pomiędzy aplikacjami, usługami systemu operacyjnego i jądrem.

Kiedy aplikacja żąda usługi od usług systemu operacyjnego, usługi systemu operacyjnego komunikują się ze sobą w celu zapewnienia żądanej usługi aplikacji. Komunikacja między procesami (IPC) może pomóc w nawiązaniu tej komunikacji. Ogólnie rzecz biorąc, systemy operacyjne oparte na mikrojądrze oferują wysoki poziom rozszerzalności. Możliwe jest także dostosowanie usług systemu operacyjnego do potrzeb aplikacji.

Zalety i wady mikrojądra

Mikrojądro ma wiele zalet i wad. Niektóre zalety i wady mikrojądra są następujące:

vlc pobieraj filmy z YouTube'a

Zalety

1. Są one modułowe i kilka modułów można modyfikować, przeładowywać, wymieniać bez modyfikowania jądra.
2. Architektura mikrojądra jest mała i izolowana, ale może działać lepiej.
3. System mikrojądra jest wszechstronną techniką, w której API zaimplementowane przez kilka serwerów mogą współistnieć.
4. System można łatwiej rozbudowywać, ponieważ można go dodać do aplikacji systemowej bez przerywania jądra.
5. Dodaje nowe funkcje bez konieczności ponownej kompilacji.
6. W porównaniu z systemami monolitycznymi występuje mniej awarii systemu.

Niedogodności

1. Jeśli sterowniki działają jako procesy, w mikrojądrze wymagany jest przełącznik kontekstu.
2. Wydajność systemu mikrojądra może być zmienna i powodować problemy.
3. Usługi mikrojądra są droższe niż w tradycyjnym systemie monolitycznym.

Co to jest jądro monolityczne?

Jądro monolityczne zarządza zasobami systemu pomiędzy aplikacją systemową a sprzętem systemowym. W przeciwieństwie do mikrojądra, usługi użytkownika i jądra są uruchamiane w tej samej przestrzeni adresowej. Zwiększa rozmiar jądra, a także zwiększa rozmiar systemu operacyjnego.

Monolityczne jądro oferuje planowanie procesora, zarządzanie urządzeniami, zarządzanie plikami, zarządzanie pamięcią, zarządzanie procesami i inne usługi systemu operacyjnego za pośrednictwem wywołań systemowych. Wszystkie te komponenty, w tym zarządzanie plikami i zarządzanie pamięcią, znajdują się w jądrze. Usługi użytkownika i jądra korzystają z tej samej przestrzeni adresowej, dzięki czemu system operacyjny działa szybko. Wadą tego jądra jest to, że jeśli jakikolwiek proces lub usługa systemu ulegnie awarii, następuje awaria całego systemu. Aby dodać nową usługę do monolitycznego jądra, należy zmodyfikować cały system operacyjny.

Zalety i wady jądra monolitycznego

Jądro monolityczne ma wiele zalet i wad. Niektóre zalety i wady jądra monolitycznego są następujące:

Zalety

obsługa wyjątków Java

1. Monolityczne jądro działa szybko ze względu na zarządzanie pamięcią, zarządzanie plikami, planowanie procesów itp.
2. Wszystkie komponenty mogą bezpośrednio oddziaływać ze sobą, a także z jądrem.
3. Jest to pojedynczy, ogromny proces, który jest wykonywany całkowicie w jednej przestrzeni adresowej.
4. Jego struktury są łatwe i proste. Jądro zawiera wszystkie komponenty wymagane do przetwarzania.

Niedogodności

1. Jeśli użytkownik chce dodać nową usługę, musi zmodyfikować cały system operacyjny.
2. Nie jest łatwo przenieść kod napisany w monolitycznym systemie operacyjnym.
3. Jeśli zawiedzie którakolwiek z usług, zawiedzie cały system.

Główne różnice między mikrojądrem a jądrem monolitycznym

Tutaj poznasz główne różnice pomiędzy jądrem mikrojądrem a jądrem monolitycznym. Różne różnice między jądrem mikrojądrowym a jądrem monolitycznym są następujące:

1. Mikrojądro to typ jądra, który implementuje system operacyjny poprzez udostępnianie metod, w tym zarządzania przestrzenią adresową niskiego poziomu, IPC i zarządzania wątkami. Z drugiej strony jądro monolityczne to rodzaj jądra, w którym cały system operacyjny działa w przestrzeni jądra.
2. Mikrojądro uruchamia usługi użytkownika i jądra w różnych przestrzeniach adresowych. Z drugiej strony, jądro monolityczne uruchamia zarówno jądro, jak i usługi użytkownika w tej samej przestrzeni adresowej. W mikrojądrach tylko podstawowe procesy, takie jak IPC, zarządzanie pamięcią i planowanie, odbywają się w przestrzeni jądra.
3. Wykonanie mikrojądra jest wolniejsze, ponieważ komunikacja między aplikacją systemu a sprzętem odbywa się poprzez przekazywanie komunikatów. Z drugiej strony wykonanie jądra monolitycznego jest szybsze, ponieważ wywołanie systemowe ustanawia komunikację aplikacji systemu i sprzętu.
4. Mikrojądra korzystają z kolejek komunikatów, aby osiągnąć IPC. Z drugiej strony jądra monolityczne wykorzystują gniazda i sygnały do ​​osiągnięcia IPC.
5. Rozmiar mikrojądra jest mniejszy niż jądro monolityczne, ponieważ w przestrzeni adresowej jądra działają tylko usługi jądra. Z drugiej strony, monolityczny rozmiar jądra jest większy, ponieważ zarówno użytkownik, jak i usługi jądra działają w tej samej przestrzeni adresowej.
6. Mikrojądra są bezpieczniejsze niż jądra monolityczne, ponieważ system operacyjny pozostaje niezmieniony w przypadku awarii usługi w mikrojądrze. Z drugiej strony, jeśli w jądrze monolitycznym zawiedzie usługa, zawiedzie cały system.
7. Mikrojądro można łatwo rozszerzyć, ponieważ dodawane są nowe usługi w przestrzeni adresowej użytkownika, która jest oddzielona od przestrzeni jądra, dzięki czemu jądro nie wymaga aktualizacji. Z drugiej strony, jeśli w jądrze monolitycznym używana jest nowa usługa, należy zaktualizować całe jądro.
8. Projektowanie mikrojądra wymaga mniej kodu, co prowadzi do mniejszej liczby błędów. Natomiast jądro monolityczne wymaga więcej kodu, co prowadzi do większej liczby błędów.

Bezpośrednie porównanie mikrojądra i jądra monolitycznego

Tutaj dowiesz się bezpośredniego porównania pomiędzy mikrojądrem a jądrem monolitycznym. Główne różnice między jądrem mikrojądrowym a jądrem monolitycznym są następujące:

Wniosek

Obie architektury jądra mają wiele zalet i ograniczeń. Nie ma więc prostego rozwiązania, które z nich jest lepsze i należy je zastosować. Cele i wymagania powinny wybrać styl jądra. Inne typy jąder obejmują nanojądra, jądra hybrydowe i egzokernele.