Se você usa computadores, já deve ter ouvido o nome Kernel. Mas você sabe o que é Kernel ? Onde é necessário? Se não, então no final do artigo de hoje você aprenderá sobre todas as coisas relacionadas ao Kernel. Fique conosco para mais detalhes.

Este kernel é um centro muito importante do sistema operacional do computador (SO). É um kernel que fornece todos os serviços essenciais para diferentes partes do sistema operacional. Essa é a camada principal entre o sistema operacional e o hardware, ajudando a manipular e gerenciar memória, sistemas de arquivos, controle de dispositivos e redes.

O kernel é mais frequentemente comparado ao shell, que na verdade é a parte externa do sistema operacional que interage com os comandos do usuário. Kernel e shell são termos frequentemente usados ​​em sistemas operacionais Unix, em termos de mainframe IBM ou sistemas Microsoft Windows.

Considerando que, não confunda o kernel com o sistema básico de entrada/saída (BIOS), é um programa independente que é armazenado em um chip em uma placa de circuito de computador.

É por isso que hoje pensei por que não dar a você informações completas sobre o que é um kernel e como ele funciona. Com isso você pode se familiarizar com uma parte deste computador básico C. Então vamos começar sem demora.

O que é Kernel

O sistema operacional nos fornece uma interface gráfica para que possamos dar comandos ao sistema do computador. Mas o sistema não pode entender esses comandos diretamente.

Assim, o código é compilado em uma linguagem binária, onde é usado o componente central do sistema operacional, e é chamado de Kernel .

Nós lidamos com a camada mais baixa do User Kernel e então o kernel lida com o sistema.

O kernel desempenha o papel de mediador entre o hardware e o software do sistema. Este kernel não é um sistema operacional (SO); É uma unidade central do sistema operacional. Este é o primeiro programa carregado na área de memória protegida durante o processo de inicialização. Ele é mantido nessa memória enquanto o sistema estiver em execução.

Este kernel é uma camada de abstração de baixo nível. O processo do usuário usa um sistema para interagir com o sistema. O sistema chama o kernel, então o kernel executa o processo do usuário.

O kernel gerencia simultaneamente outros processos do sistema, como gerenciamento de processos, gerenciamento de memória, gerenciamento de dispositivos e gerenciamento de E/S.

O que o núcleo faz?

Como eu disse anteriormente, o kernel é o componente básico de um sistema operacional. Ele atua como uma ponte entre aplicativos e dados de processos usando conexões entre processos e chamadas de sistema, que são feitas no nível do hardware.

Quando o sistema operacional é carregado na memória , o kernel é carregado primeiro e permanece na memória até que o sistema operacional seja desligado novamente. Esse kernel é responsável por todas as tarefas de baixo nível, como gerenciamento de disco, gerenciamento de tarefas e gerenciamento de memória.

Em geral, um kernel de computador faz interface com os três principais componentes de hardware do computador e também fornece serviços para a interface do aplicativo/usuário, CPU, memória e outros dispositivos de entrada/saída.

Além de fornecer esse kernel, ele também gerencia os recursos do computador, de modo que pode permitir que outros programas executem e usem esses recursos.

Com isso, o kernel prepara o espaço de endereçamento de memória para aplicativos, carrega arquivos do código do aplicativo na memória, configura a pilha de execução para programas e ramifica com eles para locais específicos para execução dentro dos programas.

Quais são as características do Kernel?

Vamos nos familiarizar com os recursos do kernel.

Quais são as responsabilidades de um Kernel?

Agora vamos aprender sobre as responsabilidades do Kernel.

1. CPU : Este mesmo núcleo é responsável pelo número de programas em execução que devem ser alocados aos processadores a qualquer momento.

2. RAM : A RAM é usada para armazenar instruções e dados do programa. Embora muitos programas geralmente desejem acessar essa memória, eles desejam mais memória do que a memória disponível no computador.

Nesse caso, é responsabilidade do Kernel alocar a memória que usará, junto com ele decidir o que fazer quando não houver memória suficiente disponível.

3. Dispositivos de E/S : Esses núcleos alocam solicitações de diferentes aplicativos para que as operações de E/S possam ser feitas no dispositivo correto, além de fornecer formas convenientes de usar o dispositivo.

4. Gerenciamento de memória : Este kernel tem acesso total à memória do sistema e também permite que ela seja acessada com segurança quando você precisar.

5. Gerenciamento de dispositivos : O kernel deve manter uma lista de todos os dispositivos disponíveis. Este menu já está configurado pelo usuário ou detectado pelo sistema operacional em tempo de execução (normalmente chamado de Plug and Play).

Quais recursos o Kernel fornece?

Agora vamos descobrir quais recursos o kernel oferece.

1) escalonamento de processo (despacho)
2)
comunicação entre processos 3) sincronização de processo
4) troca de contexto
5) manipulação de blocos de controle de processo
6) tratamento de interrupção
7) destruição de criação de processo 
8) retomada de suspensão de processo 

definição de núcleo

O gerenciador de tarefas do sistema operacional é o kernel. Ele controla e gerencia todas as funções básicas do sistema operacional.

Gerenciamento de memória : o kernel fornece memória virtual e física para que os processos concluam sua execução. Se o processo não puder ser concluído na memória física, o kernel também fornecerá espaço virtual no disco rígido para que possa armazenar o processo lá.

Este conceito é chamado de mapeamento virtual. Quando um programa precisa de dados que não estão atualmente na RAM, a CPU aponta para o kernel para os dados e, em seguida, o kernel também responde à CPU, gravando seu conteúdo em um bloco de memória inativo. no disco possível (um espaço criado para este fim de acordo com os requisitos de dados) e depois também substituído pelos dados solicitados pelo programa. Este esquema é chamado de relé de demanda.

Agendador : Este kernel atua como um agendador enquanto as operações estão sendo executadas. Uma operação de cada vez é executada pelo processador. Este kernel aloca o processador para um programa da lista de aplicativos em execução.

Gerenciamento de dispositivos : o kernel controla as atividades de outros dispositivos periféricos com a ajuda de drivers de dispositivo. Drivers de dispositivo são programas que ajudam o sistema operacional a interagir com dispositivos de hardware.

Um driver de dispositivo fornece uma interface e ajuda o sistema operacional a interagir com outros dispositivos periféricos, como impressoras, scanners, modems, teclado, mouse, etc.

Este driver converte as chamadas de função do SO em chamadas específicas do dispositivo. Drivers de dispositivo detectam dispositivos instalados, bem como mecanismos de pesquisa na inicialização do sistema.

Esse processo usa o mecanismo de chamada do sistema para lidar com o kernel do sistema operacional. Uma chamada de sistema é uma chamada de serviço ao kernel do qual recebe permissão para realizar a operação. Há uma instrução de código de máquina de chamada de sistema que o programa aplicativo usa para obter permissão de serviço do sistema operacional.

Gerenciamento de Memória: – Este kernel também gerencia a RAM. Aloca memória para instruções e execução de dados. Decide qual processo está na RAM e quanta memória é necessária para executar o processo? Este kernel lida com muitos processos usando um mecanismo diferente.

Tipos de kernel

Agora vamos nos familiarizar com os diferentes tipos ou tipos de kernel.

núcleo monolítico

Kernels monolíticos executam todos os serviços básicos do sistema, como gerenciamento de processos, memória, tratamento de interrupção, conexões de E/S, sistema de arquivos, etc. dentro do espaço do kernel.

Os núcleos monolíticos geralmente têm a maior taxa de transferência de dados de todos os outros núcleos e, portanto, são usados ​​em grandes servidores ou servidores dedicados a trabalhos.

núcleo monolítico

1) Ser menor em modelos de fonte e compilador
2) Menos código significa menos bugs e menos problemas de segurança.
3) As chamadas do sistema são usadas em um kernel monolítico para realizar operações
4) A execução é muito rápida
5) Nisso tudo acontece no próprio kernel, então não precisamos de nenhum mecanismo de E/S e processo adicional durante a compilação do aplicativo para lidar .

defeitos do kernel homogêneo

1) A codificação também é muito difícil no espaço do kernel, porque você não pode usar bibliotecas comuns nele.
2) Depurar isso é difícil, pois você precisa reiniciar o computador com frequência
3) Erros em parte do kernel causam muitos efeitos colaterais
4) Os kernels geralmente se tornam grandes e difíceis de manter.
5) Não portátil – o kernel monolítico deve ser reescrito frequentemente para cada nova arquitetura que é usada no SO.

micro kernel

Já em um microkernel, o kernel fornece as funções básicas por meio das quais permite a implementação de servidores e softwares separados. Kernel é dividido em processos separados chamados servidores. Aqui alguns servidores estão rodando no espaço do usuário e outros no espaço do kernel.

Todos os servidores são mantidos separadamente e executados em diferentes espaços de endereço.
Normalmente você pode ver Microkernels em sistemas de tempo real .

Vantagens do MicroKernel
1) É mais fácil de manter em comparação com o Kernel Monolítico.
2) É à prova de falhas (ou seja, se um servidor falhar, os outros servidores ainda estarão funcionando com eficiência).
3) Portátil
4) Pequeno em tamanho
5) Contém uma pequena quantidade de código. Isso aumenta sua estabilidade e segurança.

kernel híbrido

Neste, o melhor do kernel homogêneo e do micro kernel são misturados.

Como velocidade, design simples de kernel monolítico + modularidade e estabilidade de kernel pequeno

Tem as qualidades de um núcleo homogêneo e de um micronúcleo, mas não podemos dizer que seja um núcleo exclusivamente específico.

Normalmente, você pode ver esses núcleos em desktops, sistemas operacionais Windows, Mac e Linux .

nano núcleo

Esse tipo de kernel oferece apenas abstração de hardware, não há serviços nele e o espaço para o kernel é mínimo. O nanokernel é o núcleo do hypervisor com o qual você pode simular vários sistemas via virtualização. Os núcleos são ótimos para projetos compactos.

Exo-Kernel

Este núcleo é o menor. Ele fornece apenas proteção de processo e processamento de recursos. O programador que utiliza este kernel é responsável por acessar corretamente o dispositivo que deseja utilizar.

A diferença entre kernel e sistema operacional

OS é um pacote de software do sistema, enquanto o kernel é a parte do sistema operacional que gerencia todos os processos e dispositivos.

Onde o sistema operacional é a interface entre o usuário e o dispositivo. Considerando que, o kernel é uma interface entre software e hardware.

Kernel ajuda o software a se comunicar com outros dispositivos periféricos.

O Linux é um Kernel ou um Sistema Operacional?

By the way, há uma diferença entre kernel e OS. Como já disse, o Kernel é o coração de um sistema operacional que gerencia todos os seus recursos essenciais, enquanto que se algumas aplicações e ferramentas úteis forem adicionadas a esse kernel, esse pacote completo é chamado de SO. É.

A partir disso, pode-se dizer que no sistema operacional existe um espaço de kernel além de um espaço de usuário.

Isso mostra que o Linux é um kernel porque não contém nenhum outro aplicativo, como ferramentas de sistema de arquivos, sistemas de janelas, áreas de trabalho gráficas, comandos sysadmin, editores de texto, compiladores , etc.

Ao mesmo tempo, muitas empresas adicionam esses tipos de aplicativos ao kernel do Linux e configuram seus próprios sistemas operacionais, como ubuntu, suse, centOS, redHat, etc.

O que é pânico do kernel?

Como o kernel lida com a maioria das funções básicas do computador, se ele travar, danificará todo o computador. Esse evento indesejado é chamado de ” kernel panic ” em sistemas macOS e Unix.

Isso é semelhante à tela azul da morte no Windows. Para sair dessa situação, você precisa reiniciar o computador.

Observação Os pânicos do kernel geralmente surgem devido a problemas de conectividade de hardware. Portanto, se o seu computador apresentar problemas como o medo do kernel muitas vezes, você deve desconectar todo o hardware desnecessário, isso pode acabar com seu problema.

conclusão

Espero que tenham gostado do meu artigo O que é um Kernel (O que é um Kernel). Sempre tentei fornecer informações completas sobre o Kernel aos meus leitores para que eles não precisassem pesquisar em nenhum outro site ou na Internet pelo contexto deste artigo.

Isso também economizará seu tempo e eles também terão todas as informações em um só lugar. Se você tiver alguma dúvida sobre este artigo ou se quiser que haja alguma melhoria nele, pode escrever comentários baixos sobre ele.

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