TechCodeview

Mikrokärnan och monolitiska kärnor är två typer av kärnor i operativsystemet. Kärnan är huvuddelen av operativsystemet. Som ett resultat lagras kärnans viktiga kod i olika minnesutrymmen. Kärnan är en avgörande komponent eftersom den upprätthåller att hela systemet fungerar korrekt. Den hanterar hårdvara och processer, filhantering och flera andra funktioner.

I den här artikeln kommer du att lära dig om mikrokärnan och den monolitiska kärnan. Men innan du diskuterar skillnaderna måste du känna till mikrokärnan och den monolitiska kärnan.

Vad är Microkernel?

Mikrokärnan är en typ av kärna som tillåter anpassning av operativsystemet. Den är privilegierad och ger även hantering av adressutrymmen på låg nivå Inter-Process Communication (IPC) . Dessutom är OS-funktioner som den virtuella minneshanteraren, filsystemet och CPU-schemaläggaren byggda ovanpå mikrokärnan. Varje tjänst har sitt adressutrymme för att göra dem säkra. Dessutom har varje applikation sitt adressutrymme. Som ett resultat finns det skydd mellan applikationer, OS-tjänster och kärnan.

När en applikation begär en tjänst från OS-tjänsterna kommunicerar OS-tjänsterna med varandra för att tillhandahålla den begärda tjänsten till applikationen. Inter-Process Communication (IPC) kan hjälpa till att upprätta denna kommunikation. Sammantaget erbjuder mikrokärnbaserade operativsystem en hög nivå av utökbarhet. Det är också möjligt att anpassa operativsystemets tjänster för att möta applikationens behov.

Fördelar och nackdelar med Microkernel

Det finns olika fördelar och nackdelar med mikrokärnan. Några av fördelarna och nackdelarna med mikrokärnan är följande:

Fördelar

1. Dessa är modulära och flera moduler kan modifieras, laddas om, ersättas utan att modifiera kärnan.
2. Arkitekturen för mikrokärnan är liten och isolerad, men den kanske fungerar bättre.
3. Microkernel-systemet är en mångsidig teknik där API:er som implementeras av flera servrar kan samexistera.
4. Systemet kan utökas lättare eftersom det kan läggas till i systemapplikationen utan att avbryta kärnan.
5. Den lägger till nya funktioner utan att kompilera om.
6. Jämfört med monolitiska system är det färre systemkrascher.

Nackdelar

1. En kontextväxling krävs i mikrokärnan när drivrutinerna körs som processer.
2. Mikrokärnsystemets prestanda kan variera och orsaka problem.
3. Mikrokärntjänster är dyrare än i ett traditionellt monolitiskt system.

Vad är monolitisk kärna?

Den monolitiska kärnan hanterar systemets resurser mellan systemapplikationen och systemhårdvaran. Till skillnad från mikrokärnan körs användar- och kärntjänster i samma adressutrymme. Det ökar kärnans storlek och ökar även storleken på operativsystemet.

Den monolitiska kärnan erbjuder CPU-schemaläggning, enhetshantering, filhantering, minneshantering, processhantering och andra OS-tjänster via systemanropen. Alla dessa komponenter, inklusive filhantering och minneshantering, finns i kärnan. Användar- och kärntjänsterna använder samma adressutrymme, vilket resulterar i ett snabbt körande operativsystem. En nackdel med denna kärna är att om någon process eller service av systemet misslyckas, kraschar hela systemet. Hela operativsystemet måste modifieras för att lägga till en ny tjänst till en monolitisk kärna.

Fördelar och nackdelar med monolitisk kärna

Det finns olika fördelar och nackdelar med den monolitiska kärnan. Några av fördelarna och nackdelarna med den monolitiska kärnan är följande:

Fördelar

1. Den monolitiska kärnan körs snabbt på grund av minneshantering, filhantering, processschemaläggning, etc.
2. Alla komponenter kan interagera direkt med varandras och även med kärnan.
3. Det är en enda enorm process som körs helt inom ett enda adressutrymme.
4. Dess strukturer är lätta och enkla. Kärnan innehåller alla komponenter som krävs för bearbetning.

Nackdelar

1. Om användaren behöver lägga till en ny tjänst måste användaren ändra hela operativsystemet.
2. Det är inte lätt att porta kod skriven i det monolitiska operativsystemet.
3. Om någon av tjänsterna misslyckas, misslyckas hela systemet.

Huvudskillnader mellan mikrokärnan och den monolitiska kärnan

Här kommer du att lära dig de viktigaste skillnaderna mellan mikrokärnan och den monolitiska kärnan. Olika skillnader mellan Microkernel och Monolithic Kernel är följande:

1. En mikrokärna är en kärna som implementerar ett operativsystem genom att tillhandahålla metoder, inklusive hantering av adressutrymme på låg nivå, IPC och trådhantering. Å andra sidan är en monolitisk kärna en typ av kärna där hela operativsystemet körs i kärnutrymmet.
2. Mikrokärnan kör användar- och kärntjänster i olika adressutrymmen. Å andra sidan kör den monolitiska kärnan både kärn- och användartjänster i samma adressutrymme. I mikrokärnor sker endast väsentliga processer som IPC, minneshantering och schemaläggning i kärnutrymmet.
3. Exekveringen av mikrokärnan är långsammare eftersom kommunikationen mellan systemets applikation och hårdvara etableras genom att meddelanden skickas. Å andra sidan är exekveringen av den monolitiska kärnan snabbare eftersom systemanropet etablerar kommunikationen av systemets applikation och hårdvara.
4. Mikrokärnor använder meddelandeköerna för att uppnå IPC. Å andra sidan använder monolitiska kärnor sockets och signaler för att uppnå IPC.
5. Mikrokärnans storlek är liten än den monolitiska kärnan eftersom endast kärntjänsterna körs i kärnans adressutrymme. Å andra sidan är den monolitiska kärnans storlek större eftersom både användar- och kärntjänster körs i samma adressutrymme.
6. Mikrokärnorna är säkrare än de monolitiska kärnorna eftersom operativsystemet är oförändrat om en tjänst misslyckas i en mikrokärna. Å andra sidan, om en tjänst misslyckas i en monolitisk kärna, misslyckas hela systemet.
7. Mikrokärnan är enkel att utöka eftersom nya tjänster läggs till i användarens adressutrymme, som är skilt från kärnutrymmet, och kärnan behöver därför inte uppdateras. Å andra sidan måste hela kärnan uppdateras om en ny tjänst används i en monolitisk kärna.
8. Mikrokärndesign kräver mindre kod som leder till färre fel. Däremot kräver den monolitiska kärnan mer kod som leder till fler fel.

Head-to-head-jämförelse mellan mikrokärnan och den monolitiska kärnan

Här kommer du att lära dig jämförelsen mellan mikrokärnan och den monolitiska kärnan. De huvudsakliga skillnaderna mellan mikrokärnan och den monolitiska kärnan är följande:

Slutsats

Båda kärnarkitekturerna har många fördelar och begränsningar. Så det finns ingen enkel lösning på vilken som är bättre och måste användas. Målen och kraven bör välja kärnans stil. Andra typer av kärnor har nanokärnor, hybridkärnor och exokärnor.