Panoramica di kernel monolitico vs microkernel (μ-kernel)
Il seguente articolo fornisce una differenza tra kernel monolitico e microkernel. Vediamo prima cos'è il kernel? Nel mondo di oggi, siamo tutti dipendenti da computer e dispositivi mobili e li usiamo nella vita di tutti i giorni. Ti sei mai chiesto come funzionano questi minuscoli dispositivi internamente? Hai mai provato a capire un sistema operativo e ti è capitato di imbatterti nel termine "kernel" e ti chiedi che cos'è o da dove proviene? Hai mai usato un mouse per la prima volta e ti sei divertito con il modo in cui il computer riconosce il movimento del mouse? È qui che entra in gioco il kernel.
Un kernel è un software che forma uno strato tra l'hardware e il sistema operativo. È il primo programma da caricare all'avvio del sistema. Gestisce risorse di memoria, risorse della CPU e tutti i processi / attività su qualsiasi computer. Tutte le richieste ad altre risorse passano attraverso il kernel. Se vogliamo stampare, le istruzioni di stampa vengono elaborate attraverso il kernel.
Ogni clic del nostro mouse viene elaborato attraverso il kernel. Se un processo richiede l'esecuzione della memoria, sarà il kernel che sta allocando la memoria. È al centro di ogni operazione eseguita dal tuo computer. È responsabile della gestione della memoria, della rete, del controllo dei dispositivi, dei file system per citarne alcuni. Ogni sistema informatico utilizza un kernel. Tutti i sistemi operativi come Windows, Mac OS, Linux usano il kernel. Non è solo limitato ai computer, anche i sistemi operativi dei dispositivi mobili come Android, Windows mobile e iOS utilizzano il kernel.
In che modo il kernel differisce da un sistema operativo?
Un kernel fa parte di un sistema operativo o potresti dirlo al cuore di un sistema operativo. Un kernel messo insieme con utili applicazioni diventa un sistema operativo.
La cosa importante da notare qui è che un sistema operativo è composto da due parti:
- Lo spazio del kernel (modalità privilegiata)
- Lo spazio utente (modalità senza privilegi)
Esistono diversi tipi di kernel. I due tipi principali sono in particolare:
- Kernel monolitico
- microkernel
Questi tipi di kernel sono separati in base al modo in cui gestiscono una richiesta da un processo (noto anche come chiamate di sistema) e alle risorse. I noccioli monolitici sono molto più antichi dei microkernel. I microgranelli furono scoperti alla fine degli anni '80.
Confronto testa a testa tra kernel monolitico e micro kernel
Di seguito sono elencate le 10 principali differenze tra kernel monolitico e micro kernel 
Differenze chiave tra kernel monolitico e micro kernel
Discutiamo alcune delle principali differenze tra kernel monolitico e micro kernel.
- Utilizzo dello spazio per l'esecuzione: il kernel monolitico esegue tutte le istruzioni del sistema operativo nello stesso spazio di indirizzi che è lo spazio del kernel, mentre Microkernel esegue la maggior parte delle istruzioni di sistema nello spazio utente e solo alcune nello spazio del kernel. Questo è il caso dei microkernels solo processi importanti come la comunicazione tra processi, la pianificazione e la gestione della memoria avvengono nello spazio del kernel.
- Dimensione del kernel: in Monolitico poiché tutte le istruzioni di sistema vengono eseguite nello spazio del kernel aumenta la dimensione complessiva del kernel. Ciò comporta anche un aumento delle dimensioni del sistema operativo.
- Velocità di esecuzione: il kernel monolitico fornisce una velocità migliore rispetto a Microkernel poiché esegue tutte le istruzioni nello stesso spazio degli indirizzi, il che rende l'esecuzione più veloce. Nel caso di Microkernel, l'esecuzione è più lenta a causa del passaggio di messaggi aggiuntivi tra i diversi servizi in esecuzione in spazi di indirizzi diversi.
- Stabilità: se un processo si arresta in modo anomalo in un kernel monolitico, si verifica un arresto a livello di sistema. Questo perché ogni processo in esecuzione nello stesso spazio indirizzo è interessato. Considerando che nel caso di microkernel a causa della divisione del funzionamento del sistema tra kernel e spazio utente, un arresto anomalo del servizio non influisce su altri servizi.
- Comunicazione tra processi: i kernel monolitici utilizzano segnali e socket per ottenere la comunicazione tra processi mentre i micro kernel utilizzano le code di messaggistica per ottenere lo stesso.
- Estensibilità: una delle maggiori differenze tra i due tipi di kernel è l'estensibilità. Per aggiungere nuove funzionalità a un kernel monolitico, si dovrebbe ricompilare l'intero kernel. La ricompilazione comporterebbe un maggiore consumo di memoria e tempo. D'altra parte, nel caso del microkernel, i servizi sono isolati l'uno dall'altro in quanto implementa le code di messaggistica, rendendo più flessibile l'aggiunta o la rimozione di funzionalità.
- Manutenibilità: è simile all'estensibilità. Per correggere eventuali bug nel kernel monolitico, si dovrebbe ricompilare l'intero kernel. Considerando che non è il caso del microkernel.
- Debug: un arresto anomalo nella modalità privilegiata che è lo spazio del kernel potrebbe danneggiare il debugger stesso. Per questo motivo, è difficile eseguire il debug di un kernel monolitico rispetto a un microkernel.
- Sicurezza: i microkernel sono più sicuri rispetto al kernel monolitico poiché il kernel monolitico esegue l'intero codice in modalità privilegiata aumentando le possibilità di un disastro.
Tabella di confronto tra kernel monolitico e microkernel
Discutiamo le principali differenze tra Kernel Monolitico e MicroKernel.
| Base di confronto tra kernel monolitico e micro kernel | Kernel monolitico | microkernel |
| Stile di esecuzione | Tutti i processi vengono eseguiti nello spazio del kernel in modalità privilegiata. | Solo i processi più importanti avvengono nello spazio del kernel. Tutti gli altri processi vengono eseguiti nello spazio utente. |
| Taglia | La dimensione del kernel è maggiore rispetto a Microkernel. | La dimensione del kernel è inferiore rispetto al kernel monolitico. |
| Velocità | Fornisce un'esecuzione più rapida dei processi. | L'esecuzione del processo è più lenta. |
| Stabilità | Un arresto di un singolo processo causerà l'arresto anomalo dell'intero sistema. | Un arresto di un singolo processo non avrà alcun impatto su altri processi. |
| Comunicazione tra processi | Utilizzare segnali e prese per ottenere la comunicazione tra processi. | Utilizzare le code di messaggistica per ottenere la comunicazione tra processi. |
| Estensibilità | Difficile da estendere. | Facilmente estensibile. |
| manutenibilità | La manutenzione richiede più tempo e risorse. | Facilmente gestibile |
| mettere a punto | Più difficile da eseguire il debug | Più facile da eseguire il debug |
| Sicurezza | Meno sicuro. | Più sicuro |
| Esempio | Linux | Mac OS |
Conclusione
Entrambe le architetture del kernel vengono fornite con i propri pro e contro. Pertanto non esiste una risposta diretta su quale sia la migliore e che dovrebbe essere utilizzata. Lo stile del kernel dovrebbe essere selezionato in base alle esigenze e ai requisiti che uno deve soddisfare. Alcuni altri tipi di kernel sono il kernel ibrido, il nanokernel, l'exokernel.
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