Vad är en kärna i ett OS? Vilka typer av kärnor finns det?

En kärna är den centrala komponenten i ett operativsystem (OS). Den ansvarar för att hantera systemets resurser och för att tillhandahålla tjänster till användarprogram. Det finns två typer av kärnor: monolitisk och mikrokärna. En monolitisk kärna är en enda, stor, körbar fil som innehåller all kod för operativsystemet. Monolitiska kärnor är vanligtvis snabbare och effektivare än mikrokärnor, men de är också svårare att designa och felsöka. En mikrokärna är en liten, modulär kärna som endast innehåller den kod som krävs för grundläggande systemfunktionalitet. Mikrokärnor är vanligtvis mer flexibla och lättare att designa och felsöka än monolitiska kärnor, men de kan vara långsammare och mindre effektiva.

Varje operativsystem, oavsett om det är Windows, Mac, Linux eller Android, har ett grundläggande program som kallas Kärna som fungerar som 'chef' för hela systemet. Detta är hjärtat i OS! Kärnan är inget annat än ett datorprogram som styr allt annat. Allt som händer på datorn går igenom det. I det här inlägget kommer vi att diskutera vad som är en kärna i OS och olika typer av kärnor.

Vad är en kärna i OS

Nu när vi vet att detta är huvudprogrammet i operativsystemet bör vi också veta att detta är det första programmet som laddas efter starthanteraren. Den sköter sedan all förhandling mellan hårdvara och mjukvara eller applikationer. Så om du kör ett program skickar användargränssnittet en begäran till kärnan. Kärnan skickar sedan en begäran till processorn, minnet för att tilldela processorkraft, minne och annat så att applikationen kan köras smidigt på fronten.

Du kan tänka på kärnan som en översättare. Den översätter I/O-förfrågningar från programvara till en uppsättning instruktioner för CPU och GPU. Enkelt uttryckt är det lagret mellan mjukvara och hårdvara som gör allt möjligt. Kärnan hanterar följande:

1. CPU/GPU
2. Minne
3. I/O- eller I/O-enheter
4. Resurshantering
5. Minneshantering
6. Enhetshantering
7. systemsamtal.

Användarprocesser kan bara komma åt kärnutrymmet med hjälp av systemanrop. Om programmet försöker komma åt direkt kommer det att resultera i ett fel.

keylogger detektor windows 10

Kärnsäkerhet och skydd

Kärnan skyddar även hårdvaran. Om det inte finns något skydd kommer vilket program som helst att kunna utföra alla uppgifter på datorn, inklusive att krascha din dator, datakorruption, etc.

I moderna datorer implementeras säkerhet på hårdvarunivå. Till exempel kommer Windows inte att ladda drivrutiner som inte kommer från en pålitlig källa och certifierade med en signatur. Säker start och Trusted Boot är klassiska exempel.

ändra mappens bakgrundsfärgfönster 10

Säker start: Detta är en säkerhetsstandard utvecklad av PC-industrin. Det hjälper till att skydda ditt system från skadlig programvara genom att förhindra att obehöriga applikationer körs under systemstart. Den här funktionen säkerställer att din dator bara startar med programvara som är betrodd av PC-tillverkaren. Alltså, närhelst din dator startar, verifierar den fasta programvaran signaturen för varje startprogramvara, inklusive firmware-drivrutiner (alternativ-ROM) och operativsystemet. Om signaturerna verifieras startar datorn och den fasta programvaran överför kontrollen till operativsystemet.

Trusted Boot: Den använder virtuella Pålitlig plattformsmodul (VTPM) för att verifiera den digitala signaturen för Windows 10-kärnan innan du startar den. I sin tur bekräftar den alla andra komponenter i Windows-startprocessen, inklusive startdrivrutiner, startfiler och ELAM. Om filen har ändrats eller modifierats på något sätt, upptäcker laddaren den och vägrar att ladda, och känner igen den som en skadad komponent. Kort sagt, det ger en kedja av förtroende för alla element vid laddningstid.

Vilka typer av kärnor finns

Kärnan kan också kommunicera med hårdvara över en säker linje. På så sätt kan företag utveckla en kärna som kan interagera med deras hårdvara med hjälp av en uppsättning knappar. Ta till exempel en tvättmaskin. Beroende på vilka rattar du flyttar och den inställda tiden - bör en grundläggande kärnnivå vara tillräcklig. Men själva kärnorna blir mer komplexa med tiden, vilket resulterar i kärntyper.

1. Monolitisk kärna: Här körs både OS och kärna i samma minnesutrymme och är lämpliga där säkerheten inte spelar någon roll. Detta resulterar i snabbare åtkomst, men om det finns en bugg i enhetsdrivrutinen kraschar hela systemet.
2. Mikrokärna: Detta är en avskalad version av Monolithic Kernel där själva kärnan kan göra det mesta av arbetet och det inte finns något behov av ett extra GUI. De bör användas där säkerhet och systemfel inte finns eller inte kommer att inträffa.
3. Hybridkärna: Denna kärna är det vi ser mest. Windows, macOS från Apple. De är en blandning av en monolitisk kärna och en mikrokärna. Den tar bort drivrutiner men håller systemtjänsterna inne i kärnan - liknande hur drivrutiner laddas när Windows startar uppstartsprocessen .
4. Nano-Core: Om du behöver ha en kärna, men de flesta av dess funktioner är externt konfigurerbara, så blir detta uppenbart.
5. Core Exo: Denna kärna erbjuder endast processskydd och resurshantering. Det används dock främst när du testar ditt eget projekt och går över till en bättre kärntyp.

Kärnan är mycket mer än vad vi har pratat om. När du gräver djupare blir definitionen av en kärna bredare och djupare.

Vi hoppas att det här inlägget har varit lätt att förstå och hjälper dig att förstå grunderna.