Mikrokernel a monolitická jádra jsou dva typy jader v operačním systému. Jádro je hlavní součástí OS. V důsledku toho je důležitý kód jádra uložen v různých paměťových prostorech. Jádro je klíčovou součástí, protože udržuje správné fungování celého systému. Spravuje hardware a procesy, práci se soubory a několik dalších funkcí.

V tomto článku se dozvíte o mikrokernelu a monolitickém jádru. Ale než začnete diskutovat o rozdílech, musíte vědět o mikrokernelu a monolitickém jádru.

Co je Microkernel?

Mikrokernel je typ jádra, které umožňuje přizpůsobení operačního systému. Je privilegovaný a poskytuje také správu adresního prostoru na nízké úrovni Meziprocesová komunikace (IPC) . Kromě toho jsou funkce operačního systému, jako je správce virtuální paměti, souborový systém a plánovač CPU, postaveny na mikrojádru. Každá služba má svůj adresní prostor, aby byla zabezpečena. Navíc každá aplikace má svůj adresní prostor. Výsledkem je ochrana mezi aplikacemi, službami OS a jádrem.

Když aplikace požaduje službu od služeb OS, služby OS spolu komunikují za účelem poskytnutí požadované služby aplikaci. Při navazování této komunikace může pomoci meziprocesová komunikace (IPC). Celkově operační systémy založené na mikrojádrech nabízejí vysokou úroveň rozšiřitelnosti. Je také možné upravit služby operačního systému tak, aby vyhovovaly potřebám aplikace.

Výhody a nevýhody mikrokernelu

Mikrokernel má různé výhody a nevýhody. Některé z výhod a nevýhod mikrokernelu jsou následující:

Výhody

1. Jsou modulární a několik modulů lze upravit, znovu načíst, nahradit bez úpravy jádra.
2. Architektura mikrojádra je malá a izolovaná, ale může fungovat lépe.
3. Systém Microkernel je všestranná technika, ve které mohou rozhraní API implementovaná několika servery koexistovat.
4. Systém lze snadněji rozšířit, protože jej lze přidat do systémové aplikace bez přerušení jádra.
5. Přidává nové funkce bez rekompilace.
6. Ve srovnání s monolitickými systémy je méně systémových pádů.

Nevýhody

1. Když jsou ovladače spuštěny jako procesy, je v mikrojádru vyžadován kontextový přepínač.
2. Výkon mikrokernelu může být proměnlivý a způsobovat problémy.
3. Služby mikrokernelu jsou dražší než v tradičním monolitickém systému.

Co je to monolitické jádro?

Monolitické jádro spravuje systémové prostředky mezi systémovou aplikací a systémovým hardwarem. Na rozdíl od mikrojádra jsou služby uživatele a jádra spuštěny ve stejném adresním prostoru. Zvětšuje velikost jádra a také zvětšuje velikost operačního systému.

Monolitické jádro nabízí plánování CPU, správu zařízení, správu souborů, správu paměti, správu procesů a další služby operačního systému prostřednictvím systémových volání. Všechny tyto komponenty, včetně správy souborů a správy paměti, jsou umístěny v jádře. Služby uživatele a jádra používají stejný adresní prostor, což má za následek rychle se spouštějící operační systém. Jednou nevýhodou tohoto jádra je, že pokud některý proces nebo služba systému selže, celý systém se zhroutí. Pro přidání nové služby do monolitického jádra je nutné upravit celý operační systém.

Výhody a nevýhody monolitického jádra

Monolitické jádro má různé výhody a nevýhody. Některé z výhod a nevýhod monolitického jádra jsou následující:

Výhody

1. Monolitické jádro běží rychle díky správě paměti, správě souborů, plánování procesů atd.
2. Všechny komponenty mohou interagovat přímo mezi sebou navzájem a také s jádrem.
3. Je to jediný obrovský proces, který se provádí kompletně v rámci jediného adresního prostoru.
4. Jeho struktury jsou snadné a jednoduché. Jádro obsahuje všechny komponenty potřebné pro zpracování.

Nevýhody

1. Pokud uživatel potřebuje přidat novou službu, musí upravit celý operační systém.
2. Není snadné přenést kód napsaný v monolitickém operačním systému.
3. Pokud některá ze služeb selže, selže celý systém.

Hlavní rozdíly mezi mikrokernelem a monolitickým jádrem

Zde se dozvíte hlavní rozdíly mezi Microkernelem a Monolithic Kernelem. Různé rozdíly mezi Microkernelem a Monolithic Kernelem jsou následující:

1. Mikrokernel je typ jádra, které implementuje operační systém poskytováním metod, včetně správy nízkoúrovňového adresního prostoru, IPC a správy vláken. Na druhou stranu, monolitické jádro je typ jádra, ve kterém běží kompletní OS v prostoru jádra.
2. Mikrokernel spouští uživatelské a jaderné služby v různých adresových prostorech. Na druhou stranu monolitické jádro provozuje jak služby jádra, tak uživatelské služby ve stejném adresním prostoru. V mikrojádrech se v prostoru jádra odehrávají pouze základní procesy jako IPC, správa paměti a plánování.
3. Provádění mikrojádra je pomalejší, protože komunikace mezi aplikací systému a hardwarem je navázána předáváním zpráv. Na druhou stranu je provádění monolitického jádra rychlejší, protože systémové volání naváže komunikaci systémové aplikace a hardwaru.
4. Mikrojádra používají fronty zpráv k dosažení IPC. Na druhou stranu monolitická jádra používají k dosažení IPC zásuvky a signály.
5. Velikost mikrokernelu je menší než u monolitického jádra, protože v adresovém prostoru jádra běží pouze služby jádra. Na druhou stranu je velikost monolitického jádra větší, protože služby uživatele i jádra běží ve stejném adresním prostoru.
6. Mikrojádra jsou bezpečnější než monolitická jádra, protože operační systém se nezmění, pokud služba v mikrokernelu selže. Na druhou stranu, pokud selže služba v monolitickém jádře, selže celý systém.
7. Mikrokernel se snadno rozšiřuje, protože nové služby jsou přidávány do uživatelského adresního prostoru, který je oddělený od prostoru jádra, a proto není třeba jádro aktualizovat. Na druhou stranu, pokud je v monolitickém jádře použita nová služba, musí být aktualizováno celé jádro.
8. Návrh mikrokernelu potřebuje méně kódu, který vede k menšímu počtu chyb. Naproti tomu monolitické jádro vyžaduje více kódu, což vede k většímu počtu chyb.

Přímé srovnání mezi mikrojádrem a monolitickým jádrem

Zde se dozvíte přímé srovnání mezi Microkernelem a Monolithic Kernelem. Hlavní rozdíly mezi mikrokernelem a monolitickým jádrem jsou následující:

Závěr

Obě architektury jádra mají mnoho výhod a omezení. Neexistuje tedy žádné jednoduché řešení, co je lepší a musí se používat. Cíle a požadavky by měly zvolit styl jádra. Jiné typy jader mají nanojádra, hybridní jádra a exokernely.