Os kernels microkernel e monolíticos são dois tipos de kernels no sistema operacional. O kernel é a parte principal do sistema operacional. Como resultado, o código importante do kernel é armazenado em diferentes espaços de memória. O kernel é um componente crucial porque mantém o bom funcionamento de todo o sistema. Ele gerencia hardware e processos, manipulação de arquivos e diversas outras funções.

Neste artigo, você aprenderá sobre o microkernel e o kernel monolítico. Mas antes de discutir as diferenças, você deve conhecer o microkernel e o kernel monolítico.

O que é Micronúcleo?

O microkernel é um tipo de kernel que permite a customização do SO. É privilegiado e fornece gerenciamento de espaço de endereço de baixo nível, bem como Comunicação entre processos (IPC) . Além disso, funções do sistema operacional como gerenciador de memória virtual, sistema de arquivos e agendador de CPU são construídas sobre o microkernel. Cada serviço tem seu espaço de endereço para torná-los seguros. Além disso, cada aplicativo possui seu espaço de endereço. Como resultado, há proteção entre aplicativos, serviços de sistema operacional e kernel.

Quando um aplicativo solicita um serviço dos serviços do sistema operacional, os serviços do sistema operacional se comunicam entre si para fornecer o serviço solicitado ao aplicativo. A comunicação entre processos (IPC) pode ajudar no estabelecimento dessa comunicação. No geral, os sistemas operacionais baseados em microkernel oferecem um alto nível de extensibilidade. Também é possível customizar os serviços do sistema operacional para atender às necessidades da aplicação.

Vantagens e desvantagens do microkernel

Existem várias vantagens e desvantagens do microkernel. Algumas das vantagens e desvantagens do microkernel são as seguintes:

Vantagens

1. Estes são modulares e vários módulos podem ser modificados, recarregados e substituídos sem modificar o kernel.
2. A arquitetura do microkernel é pequena e isolada, mas pode funcionar melhor.
3. O sistema Microkernel é uma técnica versátil na qual podem coexistir APIs implementadas por vários servidores.
4. O sistema pode ser expandido mais facilmente porque pode ser adicionado à aplicação do sistema sem interromper o kernel.
5. Ele adiciona novos recursos sem recompilar.
6. Quando comparados aos sistemas monolíticos, há menos falhas no sistema.

Desvantagens

1. Uma troca de contexto é necessária no microkernel quando os drivers são executados como processos.
2. O desempenho do sistema microkernel pode ser variável e causar problemas.
3. Os serviços de microkernel são mais caros do que em um sistema monolítico tradicional.

O que é kernel monolítico?

O kernel monolítico gerencia os recursos do sistema entre o aplicativo do sistema e o hardware do sistema. Ao contrário do microkernel, os serviços do usuário e do kernel são executados no mesmo espaço de endereço. Aumenta o tamanho do kernel e também aumenta o tamanho do sistema operacional.

O kernel monolítico oferece agendamento de CPU, gerenciamento de dispositivos, gerenciamento de arquivos, gerenciamento de memória, gerenciamento de processos e outros serviços do sistema operacional por meio de chamadas do sistema. Todos esses componentes, incluindo gerenciamento de arquivos e gerenciamento de memória, estão localizados no kernel. Os serviços de usuário e de kernel usam o mesmo espaço de endereço, resultando em um sistema operacional de execução rápida. Uma desvantagem deste kernel é que se algum processo ou serviço do sistema falhar, todo o sistema trava. Todo o sistema operacional deve ser modificado para adicionar um novo serviço a um kernel monolítico.

Vantagens e desvantagens do kernel monolítico

Existem várias vantagens e desvantagens do kernel monolítico. Algumas das vantagens e desvantagens do kernel monolítico são as seguintes:

Vantagens

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1. O kernel monolítico é executado rapidamente devido ao gerenciamento de memória, gerenciamento de arquivos, agendamento de processos, etc.
2. Todos os componentes podem interagir diretamente entre si e também com o kernel.
3. É um processo único e enorme que é executado completamente em um único espaço de endereço.
4. Suas estruturas são fáceis e simples. O kernel contém todos os componentes necessários para o processamento.

Desvantagens

1. Se o usuário precisar adicionar um novo serviço, ele precisará modificar o sistema operacional completo.
2. Não é fácil portar código escrito no sistema operacional monolítico.
3. Se algum dos serviços falhar, todo o sistema falhará.

Principais diferenças entre o Microkernel e o Kernel Monolítico

Aqui, você aprenderá as principais diferenças entre o Microkernel e o Kernel Monolítico. Várias diferenças entre o Microkernel e o Kernel Monolítico são as seguintes:

1. Um microkernel é um tipo de kernel que implementa um sistema operacional fornecendo métodos, incluindo gerenciamento de espaço de endereço de baixo nível, IPC e gerenciamento de threads. Por outro lado, um kernel monolítico é um tipo de kernel no qual o sistema operacional completo é executado no espaço do kernel.
2. O microkernel executa serviços de usuário e de kernel em diferentes espaços de endereço. Por outro lado, o kernel monolítico executa os serviços do kernel e do usuário no mesmo espaço de endereço. Nos microkernels, apenas processos essenciais como IPC, gerenciamento de memória e agendamento ocorrem no espaço do kernel.
3. A execução do microkernel é mais lenta porque a comunicação entre a aplicação do sistema e o hardware é estabelecida pela passagem de mensagens. Por outro lado, a execução do kernel monolítico é mais rápida porque a chamada do sistema estabelece a comunicação entre a aplicação e o hardware do sistema.
4. Microkernels usam filas de mensagens para obter IPC. Por outro lado, os kernels monolíticos usam soquetes e sinais para obter IPC.
5. O tamanho do microkernel é menor que o do kernel monolítico porque apenas os serviços do kernel são executados no espaço de endereço do kernel. Por outro lado, o tamanho do kernel monolítico é maior porque os serviços do usuário e do kernel são executados no mesmo espaço de endereço.
6. Os microkernels são mais seguros que os kernels monolíticos porque o sistema operacional permanece inalterado se um serviço falhar em um microkernel. Por outro lado, se um serviço falhar em um kernel monolítico, todo o sistema falhará.
7. O microkernel é simples de estender à medida que novos serviços são adicionados no espaço de endereço do usuário, que é separado do espaço do kernel e, portanto, o kernel não precisa ser atualizado. Por outro lado, o kernel completo deve ser atualizado se um novo serviço for usado em um kernel monolítico.
8. O projeto do microkernel precisa de menos código, o que leva a menos erros. Por outro lado, o kernel monolítico requer mais código, o que leva a mais erros.

Comparação direta entre o Microkernel e o Kernel Monolítico

Aqui, você aprenderá a comparação direta entre o Microkernel e o Kernel Monolítico. As principais diferenças entre o Microkernel e o Kernel Monolítico são as seguintes:

Conclusão

Ambas as arquiteturas de kernel têm muitos benefícios e limitações. Portanto, não existe uma solução simples sobre qual é melhor e deve ser utilizado. Os objetivos e requisitos devem escolher o estilo do kernel. Outros tipos de kernels possuem nanokernels, kernels híbridos e exokernels.