Cos'è un kernel nel sistema operativo? Quali sono i tipi di kernel?

Ogni sistema operativo, che sia Windows, Mac, Linux o Android, ha un programma principale chiamato Kernel che funge da "capo" per l'intero sistema. È il cuore del sistema operativo! Il kernel non è altro che un programma per computer che controlla tutto il resto. Tutto ciò che accade sul computer passa attraverso di esso. In questo post, discuteremo cosa è un kernel in un sistema operativo e i diversi tipi di kernel.

Cos'è un kernel nel sistema operativo

Ora che sappiamo che è un programma centrale nel sistema operativo, dovremmo anche sapere che è anche il primo programma che viene caricato dopo il bootloader. Quindi fa tutto il dialogo tra l'hardware e il software o le applicazioni. Quindi, se avvii un programma, l'interfaccia utente invia una richiesta al kernel. Il kernel quindi invia una richiesta alla CPU, alla memoria per assegnare potenza di elaborazione, memoria e altre cose in modo che l'applicazione possa funzionare senza problemi nel front-end.

Cos'è un kernel nel sistema operativo

Puoi immaginare Kernel come traduttore. Converte le richieste di input / output dal software in un set di istruzioni per CPU e GPU. In parole semplici, è uno strato tra il software e l'hardware che rende tutto possibile. Il kernel gestisce quanto segue:

  1. CPU / GPU
  2. Memoria
  3. Input / Output o IO Device
  4. Gestione delle risorse
  5. Gestione della memoria
  6. Gestione dei dispositivi
  7. Chiamate di sistema.

I processi utente possono accedere allo spazio kernel solo tramite l'uso di chiamate di sistema. Se un programma tenta di accedere direttamente, si verificherà un errore.

Sicurezza e protezione del kernel

Il kernel protegge anche l'hardware. Se non c'è protezione, qualsiasi programma sarà in grado di eseguire qualsiasi attività sul computer, inclusi crash del computer, corruzione dei dati, ecc.

Nei computer moderni, la sicurezza è implementata a livello di hardware. Ad esempio, Windows non caricherà driver che non provengono da una fonte attendibile e certificati utilizzando la firma. Secure Boot e Trusted Boot sono esempi classici.

Avvio protetto: è uno standard di sicurezza sviluppato dai membri del settore dei PC. Ti aiuta a proteggere il tuo sistema da programmi dannosi impedendo l'esecuzione di applicazioni non autorizzate durante il processo di avvio del sistema. La funzione assicura che il tuo PC si avvii utilizzando solo software considerato attendibile dal produttore del PC. Pertanto, ogni volta che si avvia il PC, il firmware controlla la firma di ogni parte del software di avvio, inclusi i driver del firmware (ROM opzionali) e il sistema operativo. Se le firme vengono verificate, il PC si avvia e il firmware dà il controllo al sistema operativo.

Avvio affidabile: utilizza il Virtual Trusted Platform Module (VTPM) per verificare la firma digitale del kernel di Windows 10 prima di caricarlo. A sua volta, conferma ogni altro componente del processo di avvio di Windows, inclusi i driver di avvio, i file di avvio e ELAM. Se un file è stato alterato o modificato in qualsiasi misura, il bootloader lo rileva e si rifiuta di caricarlo riconoscendolo come componente danneggiato. In breve, fornisce una catena di fiducia per tutti gli elementi durante l'avvio.

Quali sono i tipi di kernel

Il kernel può anche parlare con l'hardware su una linea sicura. Quindi le aziende possono sviluppare un kernel che può dialogare con il proprio hardware tramite una serie di pulsanti. Prendi la lavatrice come esempio. A seconda delle manopole che muovi e del tempo impostato, un livello di base del kernel dovrebbe essere sufficiente. Detto questo, il kernel stesso si complica con il tempo, il che si traduce in tipi di kernel.

  1. Kernel monolitico: qui, il sistema operativo e il kernel funzionano entrambi nello stesso spazio di memoria e sono adatti dove la sicurezza non è un problema significativo. Risulta in un accesso più veloce, ma se c'è un bug nel driver del dispositivo, l'intero sistema va in crash.
  2. Microkernel: è una versione ridotta del kernel monolitico in cui il kernel stesso può svolgere la maggior parte del lavoro e non è necessaria una GUI aggiuntiva. Dovrebbero essere usati dove la sicurezza e il sistema di crash non sono o non accadrà.
  3. Kernel ibrido: questo kernel è ciò che vediamo di più. Windows, macOS di Apple. Sono un mix di Monolithic Kernel e Microkernel. Sposta i driver ma mantiene i servizi di sistema all'interno del kernel, in modo simile a come vengono caricati i driver quando Windows avvia il processo di avvio.
  4. Nano Kernel: se è necessario disporre di un kernel, ma la maggior parte delle sue funzioni è configurata all'esterno, questo entra in gioco.
  5. Exo Kernel: questo kernel offre solo protezione dei processi e gestione delle risorse. Tuttavia viene utilizzato principalmente quando si esegue il test di un progetto interno e si aggiorna a un tipo di kernel migliore.

C'è molto di più in un kernel di quello di cui abbiamo parlato. Man mano che si approfondisce, la definizione di kernel diventa più ampia e più profonda.

Ci auguriamo che il post sia stato facile da capire e ti aiuti a superare le nozioni di base.

Tipi di SO del kernel di Windows