Wat is een kernel in een besturingssysteem? Wat zijn de soorten kernels?

Een kernel is het centrale onderdeel van een besturingssysteem (OS). Het is verantwoordelijk voor het beheer van de systeembronnen en voor het leveren van diensten aan gebruikersprogramma's. Er zijn twee soorten kernel: monolithisch en microkernel. Een monolithische kernel is een enkel, groot, uitvoerbaar bestand dat alle code voor het besturingssysteem bevat. Monolithische kernels zijn doorgaans sneller en efficiënter dan microkernels, maar ze zijn ook moeilijker te ontwerpen en te debuggen. Een microkernel is een kleine, modulaire kernel die alleen de code bevat die nodig is voor de basisfunctionaliteit van het systeem. Microkernels zijn doorgaans flexibeler en gemakkelijker te ontwerpen en te debuggen dan monolithische kernels, maar ze kunnen langzamer en minder efficiënt zijn.

Elk besturingssysteem, of het nu Windows, Mac, Linux of Android is, heeft een basisprogramma genaamd Kern die optreedt als de 'baas' voor het hele systeem. Dit is het hart van het besturingssysteem! De kernel is niets anders dan een computerprogramma dat al het andere bestuurt. Alles wat op de computer gebeurt, gaat er doorheen. In dit bericht zullen we bespreken wat een kernel is in OS en verschillende soorten kernels.

Wat is een kernel in OS

Nu we weten dat dit het hoofdprogramma in het besturingssysteem is, moeten we ook weten dat dit het eerste programma is dat na de bootloader wordt geladen. Het doet dan alle onderhandeling tussen hardware en software of applicaties. Dus als je een programma uitvoert, stuurt de gebruikersinterface een verzoek naar de kernel. De kernel stuurt vervolgens een verzoek naar de CPU, geheugen om verwerkingskracht, geheugen en andere dingen toe te wijzen, zodat de applicatie soepel aan de voorkant kan werken.

Je kunt de kernel zien als een vertaler. Het vertaalt I/O-verzoeken van software in een reeks instructies voor de CPU en GPU. Simpel gezegd, het is de laag tussen software en hardware die alles mogelijk maakt. De kernel beheert het volgende:

1. CPU/GPU
2. Geheugen
3. I/O- of I/O-apparaten
4. Middelenbeheer
5. Geheugen management
6. Apparaatbeheer
7. systeem oproepen.

Gebruikersprocessen hebben alleen toegang tot de kernelruimte met behulp van systeemaanroepen. Als het programma rechtstreeks probeert toegang te krijgen, resulteert dit in een fout.

keylogger detector windows 10

Kernelbeveiliging en bescherming

De kernel beschermt ook de hardware. Als er geen bescherming is, kan elk programma elke taak op de computer uitvoeren, inclusief het laten crashen van uw computer, gegevensbeschadiging, enz.

In moderne computers wordt beveiliging geïmplementeerd op hardwareniveau. Windows laadt bijvoorbeeld geen stuurprogramma's die niet afkomstig zijn van een vertrouwde bron en zijn gecertificeerd met een handtekening. Veilig opstarten en vertrouwd opstarten zijn klassieke voorbeelden.

verander map achtergrondkleur windows 10

Veilig opstarten: Dit is een beveiligingsstandaard die is ontwikkeld door de pc-industrie. Het helpt uw ​​systeem te beschermen tegen malware door te voorkomen dat ongeautoriseerde toepassingen worden uitgevoerd tijdens het opstarten van het systeem. Deze functie zorgt ervoor dat uw computer alleen opstart met software die wordt vertrouwd door de pc-fabrikant. Dus telkens wanneer uw computer opstart, verifieert de firmware de handtekening van elk stuk opstartsoftware, inclusief firmwarestuurprogramma's (optionele ROM's) en het besturingssysteem. Als de handtekeningen zijn geverifieerd, start de computer op en geeft de firmware de besturing door aan het besturingssysteem.

Vertrouwd opstarten: Het maakt gebruik van virtueel Vertrouwde platformmodule (VTPM) om de digitale handtekening van de Windows 10-kernel te verifiëren voordat deze wordt opgestart. Het bevestigt op zijn beurt alle andere componenten van het opstartproces van Windows, inclusief opstartstuurprogramma's, opstartbestanden en ELAM. Als het bestand op enigerlei wijze is gewijzigd of aangepast, detecteert de lader het en weigert het te laden, waardoor het wordt herkend als een beschadigd onderdeel. Kortom, het biedt een vertrouwensketen voor alle elementen tijdens het laden.

Wat zijn de soorten kernel

De kern kan ook communiceren met hardware via een beveiligde lijn. Op deze manier kunnen bedrijven een kernel ontwikkelen die met hun hardware kan interageren met behulp van een set knoppen. Neem bijvoorbeeld een wasmachine. Afhankelijk van welke knoppen je beweegt en de ingestelde tijd, zou een basis kernelniveau voldoende moeten zijn. Kernels zelf worden echter in de loop van de tijd complexer, wat resulteert in kerneltypen.

1. Monolithische kern: Hier draaien zowel het besturingssysteem als de kernel in dezelfde geheugenruimte en zijn ze geschikt waar veiligheid er niet echt toe doet. Dit resulteert in snellere toegang, maar als er een bug in het apparaatstuurprogramma zit, crasht het hele systeem.
2. Microkern: Dit is een uitgeklede versie van de Monolithic Kernel waarbij de kernel zelf het meeste werk kan doen en er geen extra GUI nodig is. Ze moeten worden gebruikt waar beveiliging en systeemstoringen niet aanwezig zijn of niet zullen optreden.
3. Hybride kern: Deze kern is wat we het meest zien. Windows, macOS van Apple. Ze zijn een mengsel van een monolithische kernel en een microkernel. Het verwijdert stuurprogramma's maar houdt systeemservices binnen de kernel - vergelijkbaar met hoe stuurprogramma's wanneer worden geladen Windows start het opstartproces .
4. Nano-kern: Als je een kernel nodig hebt, maar de meeste functies zijn extern configureerbaar, dan wordt dit duidelijk.
5. Kern Exo: Deze kernel biedt alleen procesbescherming en verwerking van bronnen. Het wordt echter voornamelijk gebruikt wanneer u uw eigen project test en naar een beter kerneltype gaat.

De kern is veel meer dan waar we het over hebben gehad. Naarmate je dieper graaft, wordt de definitie van een kernel breder en dieper.

We hopen dat dit bericht gemakkelijk te begrijpen is en u zal helpen de basisprincipes te begrijpen.