img

Что такое ядро операционной системы

icon strelka icons icons

узнай больше на курсе

Онлайн-курс по Linux
Курс по Linux от Мерион Нетворкс - стань Linux администратором, прокачай свой скиллсет умением работать с операционными системами линукс и сделай большой шаг к DevOps
Подробнее о курсе
Полный курс по сетевым технологиям
Полный курс по сетевым технологиям от Мерион Нетворкс - учим с нуля сетевых инженеров и DevOPS специалистов
Подробнее о курсе
DevOps-инженер с нуля
Стань DevOps-инженером с нуля и научись использовать инструменты и методы DevOps
Подробнее о курсе

Ядро - это центральный компонент операционной системы. Ядро также считается сердцем операционной системы. Он отвечает за управление всеми процессами, памятью, файлами и т. д. Ядро функционирует на самом низком уровне операционной системы. Он действует как интерфейс (мост) между пользовательским приложением (программным обеспечением) и аппаратным обеспечением. Поэтому связь между программным обеспечением и аппаратным обеспечением осуществляется через ядро.

связь между программным обеспечением и аппаратным обеспечением осуществляется через ядро

Основные функции, которые выполняет ядро:

  • управление процессами
  • управление памятью
  • управление устройством
  • обработка прерываний
  • операции ввода/вывода

Теперь давайте разберемся подробнее в этих функциях ядра...


Функции ядра в операционной системе

Управление процессами

Создание, выполнение и завершение процессов выполняются внутри системы всякий раз, когда система находится во включенном состоянии (режиме ON). Процесс содержит всю информацию о задаче, которую необходимо выполнить. Таким образом, для выполнения любой задачи внутри системы создается процесс. В то же время существует множество процессов, которые находятся в активном состоянии внутри системы. Управление всеми этими процессами очень важно для предупреждения тупиковых ситуаций и для правильного функционирования системы, и оно осуществляется ядром.


Управление памятью

Всякий раз, когда процесс создается и выполняется, он занимает память, и когда он завершается, память должна быть освобождена и может быть использована снова. Но память должна быть обработана кем-то, чтобы освобожденная память могла быть снова назначена новым процессам. Эта задача также выполняется ядром. Ядро отслеживает, какая часть памяти в данный момент выделена и какая часть доступна для выделения другим процессам.


Управление устройствами

Ядро также управляет всеми различными устройствами, подключенными к системе, такими как устройства ввода и вывода и т. д.


Обработка прерываний

При выполнении процессов возникают условия, при которых сначала необходимо решить задачи с большим приоритетом. В этих случаях ядро должно прерывать выполнение текущего процесса и обрабатывать задачи с большим приоритетом, которые были получены в промежутке.


Операции ввода/вывода

Поскольку ядро управляет всеми подключенными к нему устройствами, оно также отвечает за обработку всех видов входных и выходных данных, которыми обмениваются эти устройства. Таким образом, вся информация, которую система получает от пользователя, и все выходные данные, которые пользователь получает через различные приложения, обрабатываются ядром.


Типы ядер в операционной системе

Как выше было сказано ядро - это программа, которая является основным компонентом операционной системы. Теперь давайте рассмотрим типы ядер.

Ядро подразделяется на два основных типа:

  • монолитное ядро
  • Микро-Ядра

Существует еще один тип ядра, который является комбинацией этих двух типов ядер и известен как гибридное ядро. Рассмотрим каждый из них вкратце...


Монолитное Ядро

В этом типе архитектуры ядра все функции, такие как управление процессами, управление памятью, обработка прерываний и т. д. выполняются в пространстве ядра.Монолитные ядра сначала состояли только из одного модуля, и этот модуль отвечал за все функции, которые выполнялись ядром. Это увеличило производительность ОС, так как все функции присутствовали внутри одного модуля, но это также привело к серьезным недостаткам, таким как большой размер ядра, очень низкая надежность, потому что даже если одна функция ядра отказала, это привело к отказу всей программы ядра и плохому обслуживанию, по той же причине. Таким образом, для повышения производительности системы был применен модульный подход в монолитных ядрах, в которых каждая функция присутствовала в отдельном модуле внутри пространства ядра. Таким образом, для исправления любых ошибок или в случае сбоя, только этот конкретный модуль был выгружен и загружен после исправления.

Монолитное Ядро

Микроядра

В этом типе архитектуры ядра основные пользовательские службы, такие как управление драйверами устройств, управление стеком протоколов, управление файловой системой и управление графикой, присутствуют в пространстве пользователя, а остальные функции управление памятью, управление процессами присутствует внутри пространства ядра. Таким образом, всякий раз, когда система имеет потребность в услугах, присутствующих в пространстве ядра, ОС переключается в режим ядра, а для служб пользовательского уровня она переключается в режим пользователя. Этот тип архитектуры ядра уменьшает размер ядра, но скорость выполнения процессов и предоставления других услуг значительно ниже, чем у монолитных ядер.

Микроядра

Гибридное Ядро

Для наилучшей производительности системы нам требуется как высокая скорость, так и малый размер ядра, чтобы наша система могла иметь максимальную эффективность. Поэтому для решения этой задачи был разработан новый тип ядра, который представлял собой комбинацию монолитного ядра и микроядра. Этот тип ядра известен как гибридное ядро. Такой тип архитектуры используется практически во всех системах, которые производятся в настоящее время.

Ссылка
скопирована
Получите бесплатные уроки на наших курсах
Все курсы
icon strelka icons icons

узнай больше на курсе

Онлайн-курс по Linux
Курс по Linux от Мерион Нетворкс - стань Linux администратором, прокачай свой скиллсет умением работать с операционными системами линукс и сделай большой шаг к DevOps
Подробнее о курсе
Полный курс по сетевым технологиям
Полный курс по сетевым технологиям от Мерион Нетворкс - учим с нуля сетевых инженеров и DevOPS специалистов
Подробнее о курсе
DevOps-инженер с нуля
Стань DevOps-инженером с нуля и научись использовать инструменты и методы DevOps
Подробнее о курсе
Python программист с нуля
Стань разработчиком на одном из самых популярных языков программирования - Python
Подробнее о курсе
Онлайн-курс по кибербезопасности
Полный курс по кибербезопасности от Мерион Нетворкс - учим с нуля специалистов по информационной безопасности. Пора стать безопасником!
Подробнее о курсе
Онлайн-курс по сетевой безопасности
Изучи основы сетевой безопасности и прокачай скилл системного администратора и сетевого инженера
Подробнее о курсе
Еще по теме:
img
Узнайте, как работают сетевые порты в Linux, какие бывают типы портов, и как управлять ими с помощью команд netstat, ss, ufw и iptables
img
Рассказываем, как появился nginx, его отличия от apache, для чего нужен nginx и какие у него преимущества
img
В этом руководстве вы узнаете, как установить и настроить Fail2ban на своем сервере.
img
В этой статье обсудим гипервизоры — важные компоненты процесса виртуализации серверов, как они работают и какие бывают типы.
img
В этой статье мы рассмотрим, как работают различные системные вызовы, разберемся в их функциях, а также постараемся сделать работу вашей системы более безопасной и предсказуемой.
ЛЕТНИЕ СКИДКИ
30%
40%
50%
До конца акции: 30 дней 24 : 59 : 59