El microkernel y el kernel monolítico son dos tipos de kernels en el sistema operativo. El kernel es la parte principal del sistema operativo. Como resultado, el código importante del kernel se almacena en diferentes espacios de memoria. El kernel es un componente crucial porque mantiene el correcto funcionamiento de todo el sistema. Gestiona hardware y procesos, manejo de archivos y varias otras funciones.

En este artículo, aprenderá sobre el micronúcleo y el núcleo monolítico. Pero antes de discutir las diferencias, debes conocer el micronúcleo y el núcleo monolítico.

¿Qué es el micronúcleo?

El microkernel es un tipo de kernel que permite la personalización del sistema operativo. Es privilegiado y proporciona gestión del espacio de direcciones de bajo nivel, así como Comunicación entre procesos (IPC) . Además, las funciones del sistema operativo, como el administrador de memoria virtual, el sistema de archivos y el programador de la CPU, están integradas sobre el microkernel. Cada servicio tiene su espacio de direcciones para hacerlos seguros. Además, cada aplicación tiene su espacio de direcciones. Como resultado, existe protección entre las aplicaciones, los servicios del sistema operativo y el kernel.

Cuando una aplicación solicita un servicio de los servicios del sistema operativo, los servicios del sistema operativo se comunican entre sí para proporcionar el servicio solicitado a la aplicación. La comunicación entre procesos (IPC) puede ayudar a establecer esta comunicación. En general, los sistemas operativos basados ​​en microkernel ofrecen un alto nivel de extensibilidad. También es posible personalizar los servicios del sistema operativo para satisfacer las necesidades de la aplicación.

Ventajas y desventajas del microkernel

Existen varias ventajas y desventajas del microkernel. Algunas de las ventajas y desventajas del microkernel son las siguientes:

Ventajas

1. Son modulares y varios módulos pueden modificarse, recargarse y reemplazarse sin modificar el núcleo.
2. La arquitectura del microkernel es pequeña y aislada, pero puede funcionar mejor.
3. El sistema Microkernel es una técnica versátil en la que pueden coexistir las API implementadas por varios servidores.
4. El sistema se puede expandir más fácilmente porque se puede agregar a la aplicación del sistema sin interrumpir el kernel.
5. Agrega nuevas funciones sin volver a compilar.
6. En comparación con los sistemas monolíticos, hay menos fallas del sistema.

Desventajas

1. Se requiere un cambio de contexto en el microkernel cuando los controladores se ejecutan como procesos.
2. El rendimiento del sistema microkernel puede ser variable y causar problemas.
3. Los servicios de microkernel son más caros que en un sistema monolítico tradicional.

¿Qué es el kernel monolítico?

El kernel monolítico administra los recursos del sistema entre la aplicación del sistema y el hardware del sistema. A diferencia del microkernel, los servicios del usuario y del kernel se ejecutan en el mismo espacio de direcciones. Aumenta el tamaño del kernel y también aumenta el tamaño del sistema operativo.

El kernel monolítico ofrece programación de CPU, administración de dispositivos, administración de archivos, administración de memoria, administración de procesos y otros servicios del sistema operativo a través de llamadas al sistema. Todos estos componentes, incluida la administración de archivos y la administración de memoria, se encuentran dentro del kernel. Los servicios de usuario y del kernel utilizan el mismo espacio de direcciones, lo que da como resultado un sistema operativo de ejecución rápida. Una desventaja de este kernel es que si falla algún proceso o servicio del sistema, todo el sistema falla. Se debe modificar todo el sistema operativo para agregar un nuevo servicio a un núcleo monolítico.

Ventajas y desventajas del kernel monolítico

Existen varias ventajas y desventajas del núcleo monolítico. Algunas de las ventajas y desventajas del núcleo monolítico son las siguientes:

Ventajas

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1. El kernel monolítico se ejecuta rápidamente debido a la gestión de la memoria, la gestión de archivos, la programación de procesos, etc.
2. Todos los componentes pueden interactuar directamente entre sí y también con el núcleo.
3. Es un proceso único y enorme que se ejecuta completamente dentro de un único espacio de direcciones.
4. Sus estructuras son fáciles y sencillas. El kernel contiene todos los componentes necesarios para el procesamiento.

Desventajas

1. Si el usuario necesita agregar un nuevo servicio, el usuario requiere modificar el sistema operativo completo.
2. No es fácil portar el código escrito en un sistema operativo monolítico.
3. Si alguno de los servicios falla, todo el sistema falla.

Principales diferencias entre el micronúcleo y el núcleo monolítico

Aquí aprenderá las principales diferencias entre Microkernel y Monolithic Kernel. Varias diferencias entre el Microkernel y el Monolithic Kernel son las siguientes:

1. Un microkernel es un tipo de kernel que implementa un sistema operativo proporcionando métodos, incluida la gestión del espacio de direcciones de bajo nivel, IPC y gestión de subprocesos. Por otro lado, un kernel monolítico es un tipo de kernel en el que el sistema operativo completo se ejecuta en el espacio del kernel.
2. El microkernel ejecuta servicios de usuario y de kernel en diferentes espacios de direcciones. Por otro lado, el kernel monolítico ejecuta tanto el kernel como los servicios de usuario en el mismo espacio de direcciones. En los microkernels, sólo los procesos esenciales como IPC, gestión de memoria y programación tienen lugar en el espacio del kernel.
3. La ejecución del microkernel es más lenta porque la comunicación entre la aplicación del sistema y el hardware se establece mediante el paso de mensajes. Por otro lado, la ejecución del kernel monolítico es más rápida porque la llamada al sistema establece la comunicación entre la aplicación y el hardware del sistema.
4. Los microkernels utilizan las colas de mensajería para lograr IPC. Por otro lado, los núcleos monolíticos utilizan sockets y señales para lograr IPC.
5. El tamaño del microkernel es más pequeño que el del kernel monolítico porque solo los servicios del kernel se ejecutan en el espacio de direcciones del kernel. Por otro lado, el tamaño del kernel monolítico es mayor porque tanto los servicios del usuario como los del kernel se ejecutan en el mismo espacio de direcciones.
6. Los microkernels son más seguros que los monolíticos porque el sistema operativo no cambia si falla un servicio en un microkernel. Por otro lado, si falla un servicio en un núcleo monolítico, falla todo el sistema.
7. El microkernel es fácil de ampliar a medida que se agregan nuevos servicios en el espacio de direcciones del usuario, que está separado del espacio del kernel y, por lo tanto, no es necesario actualizar el kernel. Por otro lado, se debe actualizar el kernel completo si se utiliza un nuevo servicio en un kernel monolítico.
8. El diseño de microkernel necesita menos código, lo que genera menos errores. Por el contrario, el núcleo monolítico requiere más código, lo que genera más errores.

Comparación directa entre el micronúcleo y el núcleo monolítico

Aquí, aprenderá la comparación directa entre Microkernel y Monolithic Kernel. Las principales diferencias entre Microkernel y Monolithic Kernel son las siguientes:

Conclusión

Ambas arquitecturas de kernel tienen muchos beneficios y limitaciones. Por lo tanto, no existe una solución sencilla sobre cuál es mejor y cuál debe utilizarse. Los objetivos y requisitos deben elegir el estilo del núcleo. Otros tipos de núcleos tienen nanokernels, kernels híbridos y exokernels.