Der Mikrokernel und der monolithische Kernel sind zwei Arten von Kerneln im Betriebssystem. Der Kernel ist der Hauptteil des Betriebssystems. Dadurch wird der wichtige Code des Kernels in verschiedenen Speicherbereichen abgelegt. Der Kernel ist eine entscheidende Komponente, da er die ordnungsgemäße Funktion des gesamten Systems aufrechterhält. Es verwaltet Hardware und Prozesse, die Dateiverwaltung und mehrere andere Funktionen.

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über den Mikrokernel und den monolithischen Kernel. Bevor Sie jedoch auf die Unterschiede eingehen, müssen Sie den Mikrokernel und den monolithischen Kernel kennen.

Was ist Mikrokernel?

Der Mikrokernel ist eine Art Kernel, der die Anpassung des Betriebssystems ermöglicht. Es ist privilegiert und bietet außerdem eine Adressraumverwaltung auf niedriger Ebene Interprozesskommunikation (IPC) . Darüber hinaus sind Betriebssystemfunktionen wie der virtuelle Speichermanager, das Dateisystem und der CPU-Scheduler auf dem Mikrokernel aufgebaut. Jeder Dienst verfügt über einen eigenen Adressraum, um ihn sicher zu machen. Darüber hinaus hat jede Anwendung ihren Adressraum. Dadurch besteht Schutz zwischen Anwendungen, Betriebssystemdiensten und dem Kernel.

Wenn eine Anwendung einen Dienst von den Betriebssystemdiensten anfordert, kommunizieren die Betriebssystemdienste miteinander, um der Anwendung den angeforderten Dienst bereitzustellen. Inter-Process Communication (IPC) kann beim Aufbau dieser Kommunikation helfen. Insgesamt bieten Mikrokernel-basierte Betriebssysteme ein hohes Maß an Erweiterbarkeit. Es ist auch möglich, die Dienste des Betriebssystems an die Anforderungen der Anwendung anzupassen.

Vor- und Nachteile von Microkernel

Es gibt verschiedene Vor- und Nachteile des Mikrokernels. Einige der Vor- und Nachteile des Mikrokernels sind wie folgt:

Vorteile

1. Diese sind modular aufgebaut und mehrere Module können geändert, neu geladen und ersetzt werden, ohne den Kernel zu ändern.
2. Die Architektur des Mikrokernels ist klein und isoliert, funktioniert aber möglicherweise besser.
3. Das Microkernel-System ist eine vielseitige Technik, bei der die von mehreren Servern implementierten APIs nebeneinander existieren können.
4. Das System kann einfacher erweitert werden, da es ohne Unterbrechung des Kernels zur Systemanwendung hinzugefügt werden kann.
5. Es fügt neue Funktionen hinzu, ohne dass eine Neukompilierung erforderlich ist.
6. Im Vergleich zu monolithischen Systemen kommt es zu weniger Systemabstürzen.

Nachteile

1. Im Mikrokernel ist ein Kontextwechsel erforderlich, wenn die Treiber als Prozesse ausgeführt werden.
2. Die Leistung des Mikrokernel-Systems kann schwanken und Probleme verursachen.
3. Mikrokernel-Dienste sind teurer als in einem herkömmlichen monolithischen System.

Was ist ein monolithischer Kernel?

Der monolithische Kernel verwaltet die Systemressourcen zwischen der Systemanwendung und der Systemhardware. Im Gegensatz zum Mikrokernel werden Benutzer- und Kerneldienste im selben Adressraum ausgeführt. Es erhöht die Kernelgröße und auch das Betriebssystem.

Der monolithische Kernel bietet über die Systemaufrufe CPU-Planung, Geräteverwaltung, Dateiverwaltung, Speicherverwaltung, Prozessverwaltung und andere Betriebssystemdienste. Alle diese Komponenten, einschließlich Dateiverwaltung und Speicherverwaltung, befinden sich im Kernel. Die Benutzer- und Kerneldienste nutzen denselben Adressraum, was zu einem schnell ausführenden Betriebssystem führt. Ein Nachteil dieses Kernels besteht darin, dass das gesamte System abstürzt, wenn ein Prozess oder Dienst des Systems ausfällt. Um einem monolithischen Kernel einen neuen Dienst hinzuzufügen, muss das gesamte Betriebssystem geändert werden.

Vor- und Nachteile des monolithischen Kernels

Es gibt verschiedene Vor- und Nachteile des monolithischen Kernels. Einige der Vor- und Nachteile des monolithischen Kernels sind wie folgt:

Vorteile

1. Der monolithische Kernel läuft aufgrund der Speicherverwaltung, Dateiverwaltung, Prozessplanung usw. schnell.
2. Alle Komponenten können direkt miteinander und auch mit dem Kernel interagieren.
3. Es handelt sich um einen einzigen großen Prozess, der vollständig innerhalb eines einzigen Adressraums ausgeführt wird.
4. Seine Strukturen sind einfach und unkompliziert. Der Kernel enthält alle für die Verarbeitung erforderlichen Komponenten.

Nachteile

1. Wenn der Benutzer einen neuen Dienst hinzufügen muss, muss er das gesamte Betriebssystem ändern.
2. Es ist nicht einfach, im monolithischen Betriebssystem geschriebenen Code zu portieren.
3. Wenn einer der Dienste ausfällt, fällt das gesamte System aus.

Hauptunterschiede zwischen dem Mikrokernel und dem monolithischen Kernel

Hier lernen Sie die Hauptunterschiede zwischen dem Microkernel und dem Monolithic Kernel kennen. Verschiedene Unterschiede zwischen dem Mikrokernel und dem monolithischen Kernel sind wie folgt:

1. Ein Mikrokernel ist ein Kerneltyp, der ein Betriebssystem implementiert, indem er Methoden bereitstellt, einschließlich Adressraumverwaltung auf niedriger Ebene, IPC und Thread-Verwaltung. Andererseits ist ein monolithischer Kernel ein Kerneltyp, bei dem das komplette Betriebssystem im Kernelraum läuft.
2. Der Mikrokernel führt Benutzer- und Kerneldienste in unterschiedlichen Adressräumen aus. Andererseits führt der monolithische Kernel sowohl Kernel- als auch Benutzerdienste im selben Adressraum aus. In Mikrokerneln finden nur wesentliche Prozesse wie IPC, Speicherverwaltung und Planung im Kernelraum statt.
3. Die Ausführung des Mikrokernels ist langsamer, da die Kommunikation zwischen der Systemanwendung und der Hardware durch Nachrichtenübermittlung hergestellt wird. Andererseits ist die Ausführung des monolithischen Kernels schneller, da der Systemaufruf die Kommunikation zwischen der Anwendung und der Hardware des Systems herstellt.
4. Mikrokernel nutzen die Messaging-Warteschlangen, um IPC zu erreichen. Andererseits verwenden monolithische Kernel Sockets und Signale, um IPC zu erreichen.
5. Die Größe des Mikrokernels ist kleiner als beim monolithischen Kernel, da nur die Kernel-Dienste im Kernel-Adressraum ausgeführt werden. Andererseits ist die monolithische Kernelgröße größer, da sowohl Benutzer- als auch Kerneldienste im selben Adressraum ausgeführt werden.
6. Die Mikrokernel sind sicherer als die monolithischen Kernel, da das Betriebssystem unverändert bleibt, wenn ein Dienst in einem Mikrokernel ausfällt. Wenn andererseits ein Dienst in einem monolithischen Kernel ausfällt, fällt das gesamte System aus.
7. Der Mikrokernel lässt sich einfach erweitern, wenn neue Dienste im Benutzeradressraum hinzugefügt werden, der vom Kernelraum getrennt ist, und daher muss der Kernel nicht aktualisiert werden. Andererseits muss der komplette Kernel aktualisiert werden, wenn ein neuer Dienst in einem monolithischen Kernel verwendet wird.
8. Für das Microkernel-Design ist weniger Code erforderlich, was zu weniger Fehlern führt. Im Gegensatz dazu erfordert der monolithische Kernel mehr Code, der zu mehr Fehlern führt.

Direkter Vergleich zwischen dem Mikrokernel und dem monolithischen Kernel

Hier erfahren Sie den direkten Vergleich zwischen dem Microkernel und dem Monolithic Kernel. Die Hauptunterschiede zwischen dem Mikrokernel und dem monolithischen Kernel sind folgende:

Abschluss

Beide Kernel-Architekturen haben viele Vorteile und Einschränkungen. Es gibt also keine einfache Lösung, welches besser ist und verwendet werden muss. Die Ziele und Anforderungen sollten den Kernel-Stil wählen. Andere Arten von Kerneln sind Nanokernel, Hybridkernel und Exokernel.