Visão geral do kernel monolítico vs microkernel (μ-kernel)
O artigo a seguir fornece uma diferença entre o kernel monolítico e o microkernel. Vamos ver primeiro o que é o Kernel? No mundo de hoje, todos somos dependentes de computadores e dispositivos móveis e os usamos no dia a dia. Você já se perguntou como esses pequenos dispositivos funcionam internamente? Você já tentou entender um sistema operacional e encontrou o termo “kernel” e se perguntou o que é ou de onde veio? Já usou um mouse pela primeira vez e se divertiu com a forma como o computador reconhece o movimento do mouse? É aí que o Kernel entra em jogo.
Um kernel é um software que forma uma camada entre o hardware e o sistema operacional. É o primeiro programa a ser carregado na inicialização do sistema. Ele gerencia recursos de memória, recursos da CPU e todos os processos / tarefas em qualquer computador. Todas as solicitações para outros recursos passam pelo kernel. Se queremos imprimir, a instrução print é processada através do kernel.
Cada clique do mouse é processado através do kernel. Se um processo exigir memória para ser executado, será o kernel que está alocando a memória. Está no centro de todas as operações sendo executadas pelo seu computador. É responsável pelo gerenciamento de memória, redes, controle de dispositivos e sistemas de arquivos, entre outros. Todo sistema de computador usa um kernel. Todos os sistemas operacionais, como Windows, Mac OS e Linux, usam kernel. Não se limita apenas aos computadores, mesmo os sistemas operacionais de dispositivos móveis, como Android, Windows mobile e iOS, usam o kernel.
Como o Kernel difere de um sistema operacional?
Um kernel faz parte de um sistema operacional ou você pode dizer que é o coração de um sistema operacional. Um kernel junto com aplicativos úteis se torna um sistema operacional.
O importante a ser observado aqui é que um sistema operacional consiste em duas partes:
- O espaço do kernel (modo privilegiado)
- O espaço do usuário (modo não privilegiado)
Existem diferentes tipos de kernel. Os dois tipos principais são:
- Núcleo monolítico
- MicroKernel
Esses tipos de kernel são segregados com base em como eles gerenciam uma solicitação de um processo (também conhecido como chamadas de sistema) e recursos. Os núcleos monolíticos são muito mais antigos que os micro núcleos. Os microkernels foram descobertos no final dos anos 80.
Comparação cara a cara entre Kernel Monolítico e MicroKernel
Abaixo estão as 10 principais diferenças entre o Monolithic Kernel e o MicroKernel 
Principais diferenças entre o kernel monolítico e o microkernel
Vamos discutir algumas das principais diferenças entre o Kernel Monolítico e o MicroKernel.
- Uso de espaço para execução: o kernel monolítico executa todas as instruções do sistema operacional no mesmo espaço de endereço que o espaço do kernel, enquanto o Microkernel executa a maioria das instruções do sistema no espaço do usuário e apenas algumas no espaço do kernel. No caso dos microkernels, apenas processos importantes, como comunicação entre processos, agendamento e gerenciamento de memória, ocorrem no espaço do kernel.
- Tamanho do kernel: no Monolítico, uma vez que todas as instruções do sistema são executadas no espaço do kernel, aumenta o tamanho geral do kernel. Isso leva a um aumento no tamanho do sistema operacional também.
- Velocidade de execução: o kernel monolítico fornece uma velocidade melhor quando comparado ao Microkernel, pois executa todas as instruções no mesmo espaço de endereço, o que torna a execução mais rápida. No caso do Microkernel, a execução é mais lenta devido à passagem de mensagens adicionais entre os diferentes serviços em execução em diferentes espaços de endereço.
- Estabilidade: se um processo trava em um kernel monolítico, isso resulta em uma interrupção em todo o sistema. Isso ocorre porque todos os processos em execução no mesmo espaço de endereço são afetados. Enquanto no caso do microkernel devido à divisão da operação do sistema entre o kernel e o espaço do usuário, uma falha no serviço não afeta outros serviços.
- Comunicação entre processos: os núcleos monolíticos utilizam sinais e soquetes para obter a comunicação entre processos, enquanto os micro núcleos usam as filas de mensagens para obter o mesmo.
- Extensibilidade: Uma das principais diferenças entre os dois tipos de kernel é a extensibilidade. Para adicionar novos recursos a um kernel monolítico, seria necessário recompilar o kernel inteiro. A recompilação levaria a mais memória e consumo de tempo. Por outro lado, no caso do microkernel, os serviços são isolados um do outro à medida que implementam filas de mensagens, tornando mais flexível a adição ou remoção de recursos.
- Manutenção: É semelhante à extensibilidade. Para corrigir quaisquer erros no kernel monolítico, seria necessário recompilar o kernel inteiro. Considerando que esse não é o caso para microkernel.
- Depuração: uma falha no modo privilegiado que é o espaço do kernel pode corromper o próprio depurador. Devido a isso, é difícil depurar um kernel monolítico quando comparado a um microkernel.
- Segurança: Os microkernels são mais seguros em comparação com o kernel monolítico, pois o kernel monolítico executa todo o código no modo privilegiado, aumentando as chances de um desastre.
Tabela de comparação de kernel monolítico e microkernel
Vamos discutir as principais diferenças entre o Monolithic Kernel e o MicroKernel.
| Base de comparação entre o Kernel Monolítico e o MicroKernel | Núcleo Monolítico | MicroKernel |
| Estilo de Execução | Todos os processos são executados no espaço do kernel no modo privilegiado. | Somente os processos mais importantes ocorrem no espaço do Kernel. Todos os outros processos são executados no espaço do usuário. |
| Tamanho | O tamanho do kernel é maior quando comparado ao Microkernel. | O tamanho do kernel é menor em relação ao kernel monolítico. |
| Rapidez | Ele fornece uma execução mais rápida dos processos. | A execução do processo é mais lenta. |
| Estabilidade | Uma falha de processo único causará uma falha no sistema inteiro. | Uma única falha no processo não terá impacto em outros processos. |
| Comunicação entre processos | Use sinais e soquetes para obter comunicação entre processos. | Use filas de mensagens para obter comunicação entre processos. |
| Extensibilidade | Difícil de estender. | Facilmente extensível. |
| Manutenção | A manutenção consome mais tempo e recursos. | Fácil manutenção |
| Depurar | Mais difícil para depurar | Mais fácil para depurar |
| Segurança | Menos seguro. | Mais seguro |
| Exemplo | Linux | Mac OS |
Conclusão
Ambas as arquiteturas do kernel vêm com seu próprio conjunto de prós e contras. Portanto, não há uma resposta direta sobre qual é a melhor e deve ser usada. O estilo do kernel deve ser selecionado com base nas necessidades e requisitos que se deve atender. Alguns outros tipos de kernels são o kernel híbrido, o nanokernel, o exokernel.
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