Was ist ein Kernel im Betriebssystem? Was sind die Arten von Kernel?

Jedes Betriebssystem - ob Windows, Mac, Linux oder Android - verfügt über ein Kernprogramm namens Kernel, das als "Chef" für das gesamte System fungiert. Es ist das Herz des Betriebssystems! Der Kernel ist nichts anderes als ein Computerprogramm, das alles andere steuert. Alles, was auf dem Computer passiert, geht durch. In diesem Beitrag werden wir diskutieren, was ein Kernel in einem Betriebssystem ist und welche Arten von Kerneln es gibt.

Was ist ein Kernel im Betriebssystem?

Jetzt, da wir wissen, dass es ein Kernprogramm im Betriebssystem ist, sollte man auch wissen, dass es auch das erste Programm ist, das nach dem Bootloader geladen wird. Es wird dann das gesamte Gespräch zwischen der Hardware und der Software oder den Anwendungen geführt. Wenn Sie also ein Programm starten, sendet die Benutzeroberfläche eine Anfrage an den Kernel. Der Kernel sendet dann eine Anforderung an CPU, Speicher, um Verarbeitungsleistung, Speicher und andere Dinge zuzuweisen, damit die Anwendung im Front-End reibungslos ausgeführt werden kann.

Was ist ein Kernel im Betriebssystem?

Sie können sich Kernel als Übersetzer vorstellen. Es konvertiert Eingabe- / Ausgabeanforderungen von Software in einen Befehlssatz für die CPU und die GPU. Mit einfachen Worten, es ist eine Schicht zwischen Software und Hardware, die alles möglich macht. Der Kernel verwaltet Folgendes:

  1. CPU / GPU
  2. Erinnerung
  3. Ein- / Ausgabe- oder E / A-Geräte
  4. Ressourceneinteilung
  5. Speicherverwaltung
  6. Geräteverwaltung
  7. Systemaufrufe.

Benutzerprozesse können nur mithilfe von Systemaufrufen auf den Kernel-Space zugreifen. Wenn ein Programm versucht, direkt darauf zuzugreifen, führt dies zu einem Fehler.

Kernel Sicherheit & Schutz

Der Kernel schützt auch die Hardware. Wenn kein Schutz vorhanden ist, kann jedes Programm alle Aufgaben auf dem Computer ausführen, einschließlich Absturz Ihres Computers, Beschädigung von Daten usw.

In modernen Computern wird Sicherheit auf Hardwareebene implementiert. Beispielsweise lädt Windows keine Treiber, die nicht aus einer vertrauenswürdigen Quelle stammen und anhand der Signatur zertifiziert wurden. Secure Boot und Trusted Boot sind klassische Beispiele.

Sicherer Start: Dies ist ein Sicherheitsstandard, der von Mitgliedern der PC-Branche entwickelt wurde. Sie können Ihr System vor schädlichen Programmen schützen, indem Sie nicht zulassen, dass nicht autorisierte Anwendungen während des Systemstarts ausgeführt werden. Die Funktion stellt sicher, dass Ihr PC nur mit Software startet, der vom PC-Hersteller vertraut wird. Wenn Ihr PC gestartet wird, überprüft die Firmware die Signatur jeder Boot-Software, einschließlich der Firmware-Treiber (Option ROMs) und des Betriebssystems. Wenn die Signaturen überprüft wurden, startet der PC und die Firmware gibt dem Betriebssystem die Kontrolle.

Vertrauenswürdiger Start : Mit dem Virtual Trusted Platform Module (VTPM) wird die digitale Signatur des Windows 10-Kernels vor dem Laden überprüft. Im Gegenzug wird jede andere Komponente des Windows-Startvorgangs bestätigt, einschließlich der Starttreiber, Startdateien und ELAM. Wenn eine Datei geändert oder in irgendeiner Weise geändert wurde, erkennt der Bootloader sie und weigert sich, sie zu laden, indem er sie als beschädigte Komponente erkennt. Kurz gesagt, es bietet eine Vertrauenskette für alle Elemente während des Startvorgangs.

Was sind die Arten von Kernel

Der Kernel kann auch über eine sichere Leitung mit Hardware kommunizieren. So können Unternehmen einen Kernel entwickeln, der über eine Reihe von Schaltflächen mit ihrer Hardware kommunizieren kann. Nehmen Sie die Waschmaschine als Beispiel. Abhängig von den Reglern, die Sie bewegen, und der von Ihnen eingestellten Zeit sollte eine Grundstufe des Kernels ausreichen. Der Kernel selbst wird jedoch mit der Zeit immer komplizierter, was zu Kerneltypen führt.

  1. Monolithischer Kernel: Hier werden sowohl das Betriebssystem als auch der Kernel im selben Speicherbereich ausgeführt und sind geeignet, wenn die Sicherheit keine wesentliche Rolle spielt. Dies führt zu einem schnelleren Zugriff. Wenn jedoch ein Fehler im Gerätetreiber vorliegt, stürzt das gesamte System ab.
  2. Mikrokernel: Es handelt sich um eine abgespeckte Version des monolithischen Kernels, bei der der Kernel selbst den größten Teil der geleisteten Arbeit erledigen kann und keine zusätzliche GUI erforderlich ist. Sie sollten dort eingesetzt werden, wo Sicherheit und das abstürzende System nicht auftreten oder nicht auftreten werden.
  3. Hybridkernel: Dieser Kernel ist das, was wir am meisten sehen. Windows, Apples MacOS. Sie sind eine Mischung aus monolithischem Kernel und Mikrokernel. Es verschiebt Treiber, behält jedoch die Systemdienste im Kernel bei - ähnlich wie Treiber geladen werden, wenn Windows den Startvorgang startet.
  4. Nano-Kernel: Wenn Sie einen Kernel benötigen, dessen Hauptfunktion jedoch außerhalb eingerichtet ist, kommt dies ins Spiel.
  5. Exo-Kernel: Dieser Kernel bietet nur Prozessschutz und Ressourcenhandhabung. Es wird jedoch meistens verwendet, wenn Sie ein internes Projekt testen und auf einen besseren Kerneltyp aktualisieren.

Ein Kernel hat viel mehr zu bieten als das, worüber wir gesprochen haben. Je tiefer Sie graben, desto umfassender und tiefer wird die Definition des Kernels.

Wir hoffen, dass der Beitrag leicht zu verstehen war und Ihnen hilft, die Grundlagen zu meistern.

Windows-Kernel-Betriebssystemtypen