Présentation du noyau monolithique par rapport au micro-noyau (μ-noyau)
L'article suivant fournit une différence entre le noyau monolithique et le micro-noyau. Voyons d'abord ce qu'est le noyau? Dans le monde d'aujourd'hui, nous dépendons tous d'ordinateurs et d'appareils mobiles et nous les utilisons dans notre vie de tous les jours. Vous êtes-vous déjà demandé comment ces minuscules appareils fonctionnent en interne? Avez-vous déjà essayé de comprendre un système d'exploitation et avez-vous rencontré le terme «noyau» et vous êtes-vous demandé de quoi il s'agissait ou d'où venait-il? Avez-vous déjà utilisé une souris pour la première fois et été amusé par la façon dont l'ordinateur reconnaît le mouvement de votre souris? C'est là que le noyau entre en jeu.
Un noyau est un logiciel qui forme une couche entre le matériel et le système d'exploitation. C'est le premier programme à se charger au démarrage du système. Il gère les ressources mémoire, les ressources CPU et tous les processus / tâches sur n'importe quel ordinateur. Toutes les demandes à d'autres ressources passent par le noyau. Si nous voulons imprimer, l'instruction d'impression est traitée via le noyau.
Chaque clic de notre souris est traité via le noyau. Si un processus nécessite de la mémoire pour s'exécuter, ce sera le noyau qui allouera la mémoire. Il est au centre de chaque opération exécutée par votre ordinateur. Il est responsable de la gestion de la mémoire, de la mise en réseau, du contrôle des périphériques, des systèmes de fichiers pour n'en nommer que quelques-uns. Chaque système informatique utilise un noyau. Tous les systèmes d'exploitation tels que Windows, Mac OS, Linux utilisent le noyau. Cela ne se limite pas aux ordinateurs, même les systèmes d'exploitation de vos appareils mobiles tels que Android, Windows mobile et iOS utilisent le noyau.
En quoi le noyau diffère-t-il d'un système d'exploitation?
Un noyau fait partie d'un système d'exploitation ou on pourrait dire qu'il est au cœur d'un système d'exploitation. Un noyau assemblé avec des applications utiles devient un système d'exploitation.
La chose importante à noter ici est qu'un système d'exploitation se compose de deux parties:
- L'espace noyau (mode privilégié)
- L'espace utilisateur (mode non privilégié)
Il existe différents types de noyau. Les deux principaux types sont à savoir:
- Noyau monolithique
- MicroKernel
Ces types de noyau sont séparés en fonction de la façon dont ils gèrent une demande à partir d'un processus (également appelé appels système) et de ressources. Les noyaux monolithiques sont beaucoup plus anciens que les micro-noyaux. Des micro-noyaux ont été découverts à la fin des années 80.
Comparaison directe entre le noyau monolithique et le micro-noyau
Voici les 10 principales différences entre le noyau monolithique et le micro-noyau 
Différences clés entre le noyau monolithique et le micro-noyau
Laissez-nous discuter de quelques-unes des principales différences entre le noyau monolithique et le micro-noyau.
- Utilisation de l'espace pour l'exécution: le noyau monolithique exécute toutes les instructions du système d'exploitation dans le même espace d'adressage que l'espace du noyau, tandis que Microkernel exécute la majorité des instructions système dans l'espace utilisateur et seulement quelques-unes dans l'espace du noyau. Dans le cas des micro-noyaux, seuls les processus importants tels que la communication interprocessus, la planification et la gestion de la mémoire ont lieu dans l'espace du noyau.
- Taille du noyau: dans Monolithic puisque toutes les instructions système sont exécutées sous l'espace du noyau, cela augmente la taille globale du noyau. Cela entraîne également une augmentation de la taille du système d'exploitation.
- Vitesse d'exécution: le noyau monolithique offre une meilleure vitesse par rapport à Microkernel car il exécute toutes les instructions sous le même espace d'adressage, ce qui accélère l'exécution. Dans le cas de Microkernel, l'exécution est plus lente en raison de la transmission de messages supplémentaires entre les différents services s'exécutant dans différents espaces d'adressage.
- Stabilité: si un processus plante dans un noyau monolithique, il en résulte un arrêt à l'échelle du système. En effet, chaque processus exécuté dans le même espace d'adressage est affecté. Alors que dans le cas du micro-noyau en raison de la division du fonctionnement du système entre le noyau et l'espace utilisateur, une panne de service n'affecte pas les autres services.
- Communication interprocessus: les noyaux monolithiques utilisent des signaux et des sockets pour réaliser la communication interprocessus tandis que les micro noyaux utilisent des files d'attente de messagerie pour y parvenir.
- Extensibilité: une des principales différences entre les deux types de noyau est l'extensibilité. Pour ajouter de nouvelles fonctionnalités à un noyau monolithique, il faudrait recompiler tout le noyau. La recompilation entraînerait une augmentation de la mémoire et de la consommation de temps. En revanche, dans le cas du micro-noyau, les services sont isolés les uns des autres car il implémente des files d'attente de messagerie, ce qui le rend plus flexible pour ajouter ou supprimer des fonctionnalités.
- Maintenabilité: Ceci est similaire à l'extensibilité. Afin de corriger tout bogue dans le noyau monolithique, il faudrait recompiler tout le noyau. Alors que ce n'est pas le cas pour le micro-noyau.
- Débogage: un plantage dans le mode privilégié qu'est l'espace du noyau pourrait corrompre le débogueur lui-même. Pour cette raison, il est difficile de déboguer un noyau monolithique par rapport à un micro-noyau.
- Sécurité: les micro-noyaux sont plus sûrs que le noyau monolithique, car le noyau monolithique exécute l'intégralité de son code en mode privilégié, ce qui augmente les risques de catastrophe.
Tableau de comparaison noyau monolithique vs micro-noyau
Laissez-nous discuter des différences les plus importantes entre le noyau monolithique vs MicroKernel.
| Base de comparaison entre noyau monolithique et noyau micro | Noyau monolithique | MicroKernel |
| Style d'exécution | Tous les processus sont exécutés sous l'espace noyau en mode privilégié. | Seuls les processus les plus importants ont lieu dans l'espace du noyau. Tous les autres processus sont exécutés dans l'espace utilisateur. |
| Taille | La taille du noyau est plus grande par rapport à Microkernel. | La taille du noyau est plus petite par rapport au noyau monolithique. |
| La vitesse | Il permet une exécution plus rapide des processus. | L'exécution du processus est plus lente. |
| La stabilité | Un crash de processus unique entraînera le crash de l'ensemble du système. | Un crash de processus unique n'aura aucun impact sur les autres processus. |
| Communication interprocessus | Utilisez des signaux et des prises pour établir une communication interprocessus. | Utilisez les files d'attente de messagerie pour réaliser la communication inter-processus. |
| Extensibilité | Difficile à étendre. | Facilement extensible. |
| Maintenabilité | La maintenance demande plus de temps et de ressources. | Facilement maintenable |
| Déboguer | Plus difficile à déboguer | Plus facile à déboguer |
| Sécurité | Moins sécurisé. | Plus sécurisé |
| Exemple | Linux | Mac OS |
Conclusion
Les deux architectures du noyau sont livrées avec leurs propres avantages et inconvénients. Par conséquent, il n'y a pas de réponse simple quant à laquelle est le meilleur et devrait être utilisé. Le style du noyau doit être sélectionné en fonction des besoins et des exigences que l'on doit satisfaire. Quelques autres types de noyaux sont le noyau hybride, le nanocœur, l'exokernel.
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