Jádro je centrální součást operačního systému, která řídí operace počítače a hardwaru. V podstatě spravuje operace paměti a CPU. Je základní součástí operačního systému. Kernel funguje jako most mezi aplikacemi a zpracováním dat prováděným na úrovni hardwaru pomocí meziprocesové komunikace a systémových volání.
Jádro se nejprve načte do paměti při načtení operačního systému a zůstane v paměti, dokud se operační systém znovu nevypne. Je zodpovědný za různé úkoly, jako je správa disků, správa úloh a správa paměti.
Kernel má tabulku procesů, která sleduje všechny aktivní procesy
• Tabulka procesů obsahuje tabulku regionů podle procesu, jejíž položky ukazují na položky v tabulce regionů.
Jádro načte spustitelný soubor do paměti během systémového volání „exec“.
Rozhoduje, který proces by měl být přidělen procesoru k provedení a který proces by měl být uložen v hlavní paměti k provedení. V podstatě funguje jako rozhraní mezi uživatelskými aplikacemi a hardwarem. Hlavním cílem jádra je řídit komunikaci mezi softwarem, tj. aplikacemi na uživatelské úrovni, a hardwarem, tj. CPU a diskovou pamětí.
Cíle jádra:
- K navázání komunikace mezi aplikací na uživatelské úrovni a hardwarem.
- Rozhodovat o stavu příchozích procesů.
- Pro ovládání správy disků.
- Pro ovládání správy paměti.
- Chcete-li ovládat správu úkolů.
Typy jádra:
slučovací třídicí algoritmus
1. Monolitické jádro –
Je to jeden z typů jádra, kde všechny služby operačního systému fungují v prostoru jádra. Má závislosti mezi komponentami systému. Má obrovské řádky kódu, který je složitý.
Příklad:
Unix, Linux, Open VMS, XTS-400 etc.>
Výhoda:
1. Účinnost: Monolitická jádra jsou obecně rychlejší než jiné typy jader, protože nemusí přepínat mezi uživatelským a jaderným režimem pro každé systémové volání, což může způsobit režii.
2. Těsná integrace: Protože všechny služby operačního systému běží v prostoru jádra, mohou mezi sebou efektivněji komunikovat, což usnadňuje implementaci složitých funkcí a optimalizací.
3. Jednoduchost: Monolitická jádra se snadněji navrhují, implementují a ladí než jiné typy jader, protože mají jednotnou strukturu, která usnadňuje správu kódu.
4. Nižší latence: Monolitická jádra mají nižší latenci než jiné typy jader, protože systémová volání a přerušení může zpracovávat přímo jádro.
Nevýhoda:
1. Problémy se stabilitou: Monolitická jádra mohou být méně stabilní než jiné typy jader, protože jakákoli chyba nebo bezpečnostní zranitelnost ve službě jádra může ovlivnit celý systém.
2. Chyby zabezpečení: Protože všechny služby operačního systému běží v prostoru jádra, jakákoli bezpečnostní zranitelnost v jedné ze služeb může ohrozit celý systém.
3. Potíže s údržbou: Monolitická jádra mohou být náročnější na údržbu než jiné typy jader, protože jakákoli změna v jedné ze služeb může ovlivnit celý systém.
4. Omezená modularita: Monolitická jádra jsou méně modulární než jiné typy jader, protože všechny služby operačního systému jsou těsně integrovány do prostoru jádra. To ztěžuje přidávání nebo odebírání funkcí, aniž by to ovlivnilo celý systém.
2. Mikro jádro –
Jedná se o typy jader, které mají minimalistický přístup. Má virtuální paměť a plánování vláken. Je stabilnější s méně službami v prostoru jádra. Odpočívá v uživatelském prostoru.
Používá se v malých os.
Příklad:
Mach, L4, AmigaOS, Minix, K42 etc.>
výhody:
1. Spolehlivost: Architektura mikrokernelu je navržena tak, aby byla spolehlivější než monolitická jádra. Protože většina služeb operačního systému běží mimo prostor jádra, jakákoliv chyba nebo bezpečnostní zranitelnost ve službě neovlivní celý systém.
herec ranbir kapoor věk
2. Flexibilita : Architektura mikrokernelu je flexibilnější než monolitická jádra, protože umožňuje přidávat nebo odebírat různé služby operačního systému, aniž by to ovlivnilo celý systém.
3. Modularita: Architektura mikrokernelu je modulárnější než monolitická jádra, protože každá služba operačního systému běží nezávisle na ostatních. To usnadňuje údržbu a ladění systému.
4. Přenositelnost: Architektura mikrokernelu je přenosnější než monolitická jádra, protože většina služeb operačního systému běží mimo prostor jádra. To usnadňuje portování operačního systému na různé hardwarové architektury.
Nevýhody:
1. Výkon: Architektura mikrokernelu může být pomalejší než monolitická jádra, protože vyžaduje více kontextových přepínačů mezi uživatelským prostorem a prostorem jádra.
2. Složitost: Architektura mikrokernelu může být složitější než monolitická jádra, protože vyžaduje více komunikačních a synchronizačních mechanismů mezi různými službami operačního systému.
3. Obtížnost vývoje: Vývoj operačních systémů založených na mikrokernelové architektuře může být obtížnější než vývoj monolitických jader, protože vyžaduje větší pozornost k detailům při navrhování komunikačních a synchronizačních mechanismů mezi různými službami.
4. Vyšší využití zdrojů: Architektura mikrojádra může využívat více systémových prostředků, jako je paměť a CPU, než monolitická jádra, protože vyžaduje více komunikačních a synchronizačních mechanismů mezi různými službami operačního systému.
3. Hybridní jádro –
Je to kombinace jak monolitického jádra, tak mikrokernelu. Má rychlost a design monolitického jádra a modularitu a stabilitu mikrokernelu.
Příklad:
Windows NT, Netware, BeOS etc.>
výhody:
latexový stůl
1. Výkon: Hybridní jádra mohou nabídnout lepší výkon než mikrojádra, protože snižují počet potřebných kontextových přepínačů mezi uživatelským prostorem a prostorem jádra.
2. Spolehlivost: Hybridní jádra mohou nabídnout lepší spolehlivost než monolitická jádra, protože izolují ovladače a další součásti jádra do samostatných domén ochrany.
3. Flexibilita: Hybridní jádra mohou nabídnout lepší flexibilitu než monolitická jádra, protože umožňují přidávat nebo odebírat různé služby operačního systému, aniž by to ovlivnilo celý systém.
4. Kompatibilita: Hybridní jádra mohou být kompatibilnější než mikrojádra, protože mohou podporovat širší škálu ovladačů zařízení.
Nevýhody:
1. Složitost: Hybridní jádra mohou být složitější než monolitická jádra, protože obsahují jak monolitické, tak mikrokernelové komponenty, což může ztížit návrh a implementaci.
2. Zabezpečení: Hybridní jádra mohou být méně bezpečná než mikrojádra, protože mají větší útočnou plochu díky zahrnutí monolitických složek.
3. Údržba: Hybridní jádra mohou být náročnější na údržbu než mikrojádra, protože mají složitější design a implementaci.
imessage hry s androidem
4. Využití zdrojů: Hybridní jádra mohou využívat více systémových prostředků než mikrojádra, protože obsahují jak monolitické, tak mikrokernelové komponenty.
4. Exo jádro –
Je to typ jádra, které se řídí principem end-to-end. Má co nejméně hardwarových abstrakcí. Přiděluje fyzické zdroje aplikacím.
Příklad:
Nemesis, ExOS etc.>
výhody:
1. Flexibilita: Exokernels nabízejí nejvyšší úroveň flexibility a umožňují vývojářům přizpůsobit a optimalizovat operační systém pro jejich specifické potřeby aplikací.
2. Výkon: Exokernely jsou navrženy tak, aby poskytovaly lepší výkon než tradiční jádra, protože eliminují zbytečné abstrakce a umožňují aplikacím přímý přístup k hardwarovým prostředkům.
3. Zabezpečení: Exokernely poskytují lepší zabezpečení než tradiční jádra, protože umožňují jemnou kontrolu nad alokací systémových zdrojů, jako je paměť a čas CPU.
4. Modularita: Exokernely jsou vysoce modulární, což umožňuje snadné přidávání nebo odebírání služeb operačního systému.
Nevýhody:
1. Složitost: Exokernely mohou být složitější na vývoj než tradiční jádra, protože vyžadují větší pozornost k detailům a pečlivé zvážení alokace systémových zdrojů.
2. Obtížnost vývoje: Vývoj aplikací pro exokernely může být obtížnější než pro tradiční jádra, protože aplikace musí být napsány pro přímý přístup k hardwarovým prostředkům.
3. Omezená podpora: Exokernely jsou stále nově vznikající technologií a nemusí mít stejnou úroveň podpory a zdrojů jako tradiční jádra.
4. Obtížnost ladění: Ladění aplikací a služeb operačního systému na exokernelech může být obtížnější než na tradičních jádrech kvůli přímému přístupu k hardwarovým prostředkům.
5. Nano jádro –
Je to typ jádra, které nabízí abstrakci hardwaru, ale bez systémových služeb. Micro Kernel také nemá systémové služby, proto se Micro Kernel a Nano Kernel staly analogickými.
Příklad:
EROS etc.>
výhody:
1. Malá velikost: Nanokernely jsou navrženy tak, aby byly extrémně malé a poskytovaly pouze ty nejzákladnější funkce potřebné pro běh systému. Díky tomu mohou být efektivnější a rychlejší než jiné typy jader.
2. Vysoká modularita: Nanokernely jsou vysoce modulární a umožňují snadné přidávání nebo odebírání služeb operačního systému, díky čemuž jsou flexibilnější a přizpůsobitelnější než tradiční monolitická jádra.
3. Zabezpečení: Nanokernely poskytují lepší zabezpečení než tradiční jádra, protože mají menší útočnou plochu a snížené riziko chyb nebo chyb v kódu.
4. Přenositelnost: Nanokernely jsou navrženy tak, aby byly vysoce přenosné, což jim umožňuje běžet na široké škále hardwarových architektur.
konektivita java
Nevýhody:
1. Omezená funkčnost: Nanokernely poskytují pouze ty nejnutnější funkce, takže nejsou vhodné pro složitější aplikace, které vyžadují širší škálu služeb.
2. Složitost: Protože nanojádra poskytují pouze základní funkce, jejich vývoj a údržba může být složitější než jiné typy jader.
3. Výkon: Zatímco nanojádra jsou navržena pro efektivitu, jejich minimalistický přístup nemusí být v určitých situacích schopen poskytnout stejnou úroveň výkonu jako jiné typy jader.
4. Kompatibilita: Kvůli svému minimalistickému designu nemusí být nanojádra kompatibilní se všemi hardwarovými a softwarovými konfiguracemi, což omezuje jejich praktické použití v určitých kontextech.