Mi az a kernel az operációs rendszerben? Mik a kernel típusai?

A kernel az operációs rendszer (OS) központi eleme. Felelős a rendszer erőforrásainak kezeléséért és a felhasználói programoknak nyújtott szolgáltatásokért. Kétféle kernel létezik: monolitikus és mikrokernel. A monolitikus kernel egyetlen, nagy, végrehajtható fájl, amely tartalmazza az operációs rendszer összes kódját. A monolitikus kernelek jellemzően gyorsabbak és hatékonyabbak, mint a mikrokernelek, de tervezésük és hibakeresésük is nehezebb. A mikrokernel egy kicsi, moduláris kernel, amely csak az alapvető rendszerfunkciókhoz szükséges kódot tartalmazza. A mikrokernelek jellemzően rugalmasabbak, könnyebben tervezhetők és hibakereshetőek, mint a monolit kernelek, de lassabbak és kevésbé hatékonyak.

Minden operációs rendszernek, legyen az Windows, Mac, Linux vagy Android, van egy alapprogramja, az úgynevezett Mag aki az egész rendszer „főnökeként” működik. Ez az operációs rendszer szíve! A kernel nem más, mint egy számítógépes program, amely minden mást vezérel. Minden, ami a számítógépen történik, átmegy rajta. Ebben a bejegyzésben megvitatjuk, mi a kernel az operációs rendszerben és a különböző típusú kernelek.

Mi az a kernel az operációs rendszerben

Most, hogy tudjuk, hogy ez a fő program az operációs rendszerben, azt is tudnunk kell, hogy ez az első program, amely betöltődik a rendszerbetöltő után. Ezután elvégzi az összes egyeztetést a hardver és a szoftver vagy az alkalmazások között. Tehát ha futtatunk egy programot, a felhasználói felület kérést küld a kernelnek. A kernel ezután kérést küld a CPU-nak, a memóriának, hogy hozzárendelje a feldolgozási teljesítményt, a memóriát és egyebeket, hogy az alkalmazás zökkenőmentesen futhasson az előlapon.

A kernelre fordítóként is gondolhatunk. A szoftverből származó I/O kéréseket a CPU és a GPU utasításkészletévé alakítja. Egyszerűen fogalmazva, a szoftver és a hardver közötti réteg az, amely mindent lehetővé tesz. A kernel a következőket kezeli:

1. CPU / GPU
2. memória
3. I/O vagy I/O eszközök
4. Erőforrás menedzsment
5. Memóriakezelés
6. Eszköz kezelés
7. rendszerhívások.

A felhasználói folyamatok csak rendszerhívásokkal férhetnek hozzá a kernelterülethez. Ha a program közvetlenül megpróbál hozzáférni, az hibát eredményez.

Keylogger detektor ablakok 10

Kernel biztonság és védelem

A kernel a hardvert is védi. Ha nincs védelem, bármelyik program képes bármilyen feladatot végrehajtani a számítógépen, beleértve a számítógép összeomlását, adatsérülést stb.

A modern számítógépekben a biztonságot hardver szinten valósítják meg. Például a Windows nem tölt be olyan illesztőprogramokat, amelyek nem megbízható forrásból származnak és aláírással rendelkeznek. Biztonságos rendszerindítás és megbízható rendszerindítás klasszikus példák.

a mappa háttérszínének megváltoztatása

Biztonságos rendszerindítás: Ez a PC-ipar által kifejlesztett biztonsági szabvány. Segít megvédeni a rendszert a rosszindulatú programokkal szemben azáltal, hogy megakadályozza a jogosulatlan alkalmazások futtatását a rendszerindítás során. Ez a funkció biztosítja, hogy a számítógép csak a számítógép gyártója által megbízható szoftverrel induljon el. Így, amikor a számítógép elindul, a firmware ellenőrzi az összes rendszerindító szoftver aláírását, beleértve a firmware-illesztőprogramokat (opcionális ROM-ok) és az operációs rendszert. Az aláírások ellenőrzése esetén a számítógép elindul, és a firmware átadja az irányítást az operációs rendszernek.

Megbízható rendszerindítás: Virtuálist használ Megbízható platform modul (VTPM), hogy ellenőrizze a Windows 10 rendszermag digitális aláírását a rendszerindítás előtt. Ez viszont megerősíti a Windows indítási folyamatának összes többi összetevőjét, beleértve a rendszerindítási illesztőprogramokat, az indítófájlokat és az ELAM-ot. Ha a fájlt bármilyen módon módosították vagy módosították, a betöltő észleli, és megtagadja a betöltést, és sérült összetevőként ismeri fel. Röviden: bizalmi láncot biztosít minden elem számára a betöltési időben.

Melyek a kernel típusai

A mag biztonságos vonalon keresztül is tud kommunikálni a hardverrel. Ily módon a vállalatok olyan kernelt fejleszthetnek ki, amely gombok segítségével kölcsönhatásba léphet a hardverükkel. Vegyünk például egy mosógépet. Attól függően, hogy melyik gombokat mozgatod, és a beállított időtől függően - egy alap kernelszint elegendő. Maguk a kernelek azonban idővel bonyolultabbá válnak, ami kerneltípusokat eredményez.

1. Monolit mag: Itt az operációs rendszer és a kernel is ugyanabban a memóriaterületen fut, és ott alkalmasak, ahol a biztonság nem igazán számít. Ez gyorsabb hozzáférést eredményez, de ha hiba van az eszközillesztőben, az egész rendszer összeomlik.
2. Mikronukleusz: Ez a Monolithic Kernel lecsupaszított változata, ahol a kernel maga tudja elvégezni a munka nagy részét, és nincs szükség további grafikus felhasználói felületre. Ezeket ott kell használni, ahol nincs biztonsági és rendszerhiba, vagy nem fordul elő.
3. Hibrid mag: Ezt a magot látjuk leginkább. Windows, macOS az Apple-től. Ezek egy monolit kernel és egy mikromag keveréke. Eltávolítja az illesztőprogramokat, de a rendszerszolgáltatásokat a kernelen belül tartja – hasonlóan ahhoz, ahogy az illesztőprogramok betöltődnek A Windows elindítja a rendszerindítási folyamatot .
4. Nanomagos: Ha szükség van egy kernelre, de a legtöbb funkciója kívülről konfigurálható, akkor ez nyilvánvalóvá válik.
5. Core Exo: Ez a kernel csak folyamatvédelmet és erőforrás-kezelést kínál. Főként azonban akkor használatos, amikor a saját projektünket teszteljük, és jobb kerneltípusra szeretnénk áttérni.

A mag sokkal több, mint amiről beszéltünk. Ahogy mélyebbre ásunk, a kernel meghatározása egyre szélesebb és mélyebb lesz.

Reméljük, hogy ez a bejegyzés könnyen érthető volt, és segít megérteni az alapokat.