O que é um kernel em um sistema operacional? Quais são os tipos de kernel?

Um kernel é o componente central de um sistema operacional (SO). É responsável pelo gerenciamento dos recursos do sistema e pela prestação de serviços aos programas usuários. Existem dois tipos de kernel: monolítico e microkernel. Um kernel monolítico é um arquivo executável único e grande que contém todo o código do sistema operacional. Os kernels monolíticos são tipicamente mais rápidos e eficientes do que os microkernels, mas também são mais difíceis de projetar e depurar. Um microkernel é um kernel pequeno e modular que contém apenas o código necessário para a funcionalidade básica do sistema. Os microkernels são normalmente mais flexíveis e fáceis de projetar e depurar do que os kernels monolíticos, mas podem ser mais lentos e menos eficientes.

Todo sistema operacional, seja Windows, Mac, Linux ou Android, possui um programa básico chamado Essencial que atua como o 'chefe' de todo o sistema. Este é o coração do sistema operacional! O kernel nada mais é do que um programa de computador que controla todo o resto. Tudo o que acontece no computador passa por ele. Neste post, discutiremos o que é um kernel no sistema operacional e os diferentes tipos de kernels.

O que é um kernel no sistema operacional

Agora que sabemos que este é o programa principal do sistema operacional, também devemos saber que este é o primeiro programa carregado após o bootloader. Em seguida, faz toda a negociação entre hardware e software ou aplicativos. Portanto, se você executar um programa, a interface do usuário enviará uma solicitação ao kernel. O kernel então envia uma solicitação para a CPU, memória para atribuir poder de processamento, memória e outras coisas para que o aplicativo possa ser executado sem problemas no front-end.

Você pode pensar no kernel como um tradutor. Ele traduz as solicitações de E/S do software em um conjunto de instruções para a CPU e a GPU. Simplificando, é a camada entre software e hardware que torna tudo possível. O kernel gerencia o seguinte:

1. CPU/GPU
2. Memória
3. Dispositivos de E/S ou E/S
4. Gestão de recursos
5. Gerenciamento de memória
6. Gerenciamento de dispositivo
7. chamadas do sistema.

Os processos do usuário só podem acessar o espaço do kernel usando chamadas do sistema. Se o programa tentar acessar diretamente, isso resultará em um erro.

detector de keylogger windows 10

Segurança e proteção do kernel

O kernel também protege o hardware. Se não houver proteção, qualquer programa será capaz de executar qualquer tarefa no computador, incluindo travamento do computador, corrupção de dados etc.

Em computadores modernos, a segurança é implementada no nível do hardware. Por exemplo, o Windows não carregará drivers que não sejam de uma fonte confiável e certificados com uma assinatura. Inicialização Segura e Inicialização Confiável são exemplos clássicos.

mudar a cor de fundo da pasta windows 10

Modo de segurança: Este é um padrão de segurança desenvolvido pela indústria de PC. Ele ajuda a proteger seu sistema contra malware impedindo que aplicativos não autorizados sejam executados durante a inicialização do sistema. Esse recurso garante que seu computador inicialize apenas usando software confiável pelo fabricante do PC. Assim, sempre que o computador é iniciado, o firmware verifica a assinatura de cada parte do software de inicialização, incluindo os drivers de firmware (ROMs opcionais) e o sistema operacional. Se as assinaturas forem verificadas, o computador inicializa e o firmware passa o controle para o sistema operacional.

Inicialização confiável: Ele usa virtual Módulo de plataforma confiável (VTPM) para verificar a assinatura digital do kernel do Windows 10 antes de inicializá-lo. Por sua vez, ele confirma todos os outros componentes do processo de inicialização do Windows, incluindo drivers de inicialização, arquivos de inicialização e ELAM. Se o arquivo foi alterado ou modificado de alguma forma, o carregador o detecta e se recusa a carregar, reconhecendo-o como um componente corrompido. Resumindo, fornece uma cadeia de confiança para todos os elementos no momento do carregamento.

Quais são os tipos de núcleo

O núcleo também pode se comunicar com o hardware por uma linha segura. Dessa forma, as empresas podem desenvolver um kernel capaz de interagir com seu hardware por meio de um conjunto de botões. Tomemos, por exemplo, uma máquina de lavar. Dependendo de quais botões você está movendo e o tempo definido - um nível de kernel básico deve ser suficiente. No entanto, os próprios kernels tornam-se mais complexos ao longo do tempo, resultando em tipos de kernel.

1. Núcleo monolítico: Aqui, tanto o sistema operacional quanto o kernel são executados no mesmo espaço de memória e são adequados onde a segurança realmente não importa. Isso resulta em um acesso mais rápido, mas se houver um bug no driver do dispositivo, todo o sistema trava.
2. Micronúcleo: Esta é uma versão simplificada do Monolithic Kernel, onde o próprio kernel pode fazer a maior parte do trabalho e não há necessidade de uma GUI adicional. Eles devem ser usados ​​onde a segurança e a falha do sistema não estão presentes ou não ocorrerão.
3. Núcleo híbrido: Esse núcleo é o que mais vemos. Windows, macOS da Apple. Eles são uma mistura de um kernel monolítico e um microkernel. Ele remove os drivers, mas mantém os serviços do sistema dentro do kernel - semelhante a como os drivers são carregados quando O Windows inicia o processo de inicialização .
4. Nano-Core: Se você precisa ter um kernel, mas a maioria de seus recursos é configurável externamente, isso se torna óbvio.
5. Núcleo Exo: Este kernel oferece apenas proteção de processo e manipulação de recursos. No entanto, é usado principalmente quando você está testando seu próprio projeto e está migrando para um tipo de kernel melhor.

O núcleo é muito mais do que estamos falando. À medida que você se aprofunda, a definição de um kernel fica mais ampla e profunda.

Esperamos que este post tenha sido fácil de entender e ajude você a entender o básico.