Tôi đọc rằng Linux là một hạt nhân nguyên khối. Liệu hạt nhân nguyên khối có nghĩa là biên dịch và liên kết mã hạt nhân hoàn chỉnh thành một tệp thực thi?
Nếu Linux có thể hỗ trợ các mô-đun, tại sao không phá vỡ tất cả các hệ thống con thành các mô-đun và tải chúng khi cần thiết? Trong trường hợp đó, hạt nhân ban đầu không phải tải tất cả các mô-đun và có thể duy trì một chỉ mục các chức năng trong mô-đun và tải chúng khi cần thiết.
Câu trả lời:
Hạt nhân nguyên khối là một hạt nhân trong đó tất cả các dịch vụ (hệ thống tệp, VFS, trình điều khiển thiết bị, v.v.) cũng như chức năng cốt lõi (lập lịch, phân bổ bộ nhớ, v.v.) là một nhóm đan chặt chẽ chia sẻ cùng một không gian. Điều này trực tiếp phản đối một hạt nhân .
Một hạt nhân thích một cách tiếp cận trong đó chức năng cốt lõi được tách biệt khỏi các dịch vụ hệ thống và trình điều khiển thiết bị (về cơ bản chỉ là các dịch vụ hệ thống). Ví dụ, VFS (hệ thống tệp ảo) và hệ thống tệp thiết bị khối (tức là minixfs) là các quy trình riêng biệt chạy bên ngoài không gian của kernel, sử dụng IPC để giao tiếp với kernel, các dịch vụ khác và quy trình người dùng. Nói tóm lại, nếu đó là một mô-đun trong Linux, thì đó là một dịch vụ trong một hạt nhân, cho thấy một quy trình bị cô lập.
Đừng nhầm lẫn thuật ngữ mô-đun hạt nhân là bất cứ điều gì ngoại trừ nguyên khối. Một số hạt nhân nguyên khối có thể được biên dịch thành mô-đun (ví dụ Linux), điều quan trọng là mô-đun được chèn vào và chạy từ cùng một không gian xử lý chức năng cốt lõi (không gian nhân).
Ưu điểm của microkernel là bất kỳ dịch vụ thất bại nào cũng có thể dễ dàng khởi động lại, chẳng hạn, không có kernel bị dừng nếu hệ thống tập tin gốc ném bỏ lệnh hủy bỏ. Tuy nhiên, điều này cũng có thể được coi là một bất lợi, bởi vì nó có thể ẩn các lỗi khá nghiêm trọng (hoặc làm cho chúng có vẻ không quá nghiêm trọng, vì vấn đề dường như liên tục tự khắc phục). Đây được coi là một lợi thế lớn trong các tình huống mà bạn chỉ đơn giản là không thể sửa chữa một cách thuận tiện một khi nó đã được triển khai.
Nhược điểm của một hạt nhân là việc nhắn tin IPC không đồng bộ có thể trở nên rất khó gỡ lỗi, đặc biệt là nếu các fibrils được triển khai. Ngoài ra, chỉ cần theo dõi sự cố FS / ghi có nghĩa là kiểm tra quy trình không gian người dùng, dịch vụ thiết bị khối, dịch vụ VFS, dịch vụ hệ thống tệp và (có thể) dịch vụ PCI. Nếu bạn nhận được một khoảng trống trên đó, đã đến lúc xem dịch vụ IPC. Điều này thường dễ dàng hơn trong một hạt nhân nguyên khối. GNU Hurd bị các vấn đề gỡ lỗi này ( tham khảo ). Tôi thậm chí sẽ không đi vào kiểm tra khi xử lý hàng đợi tin nhắn phức tạp. Microkernels không dành cho người yếu tim.
Con đường ngắn nhất để một hạt nhân ổn định, hoạt động là cách tiếp cận nguyên khối. Một trong hai cách tiếp cận có thể cung cấp giao diện POSIX, trong đó thiết kế của kernel trở nên ít được quan tâm đối với ai đó chỉ đơn giản là muốn viết mã để chạy trên bất kỳ thiết kế nào.
Tôi sử dụng Linux (nguyên khối) trong sản xuất. Tuy nhiên, hầu hết việc học, hack hoặc mày mò phát triển nhân của tôi đều đi vào một hạt nhân, cụ thể là HelenOS .
Biên tập
Nếu bạn hiểu được điều này qua câu trả lời dài dòng của tôi, có lẽ bạn sẽ có một chút thú vị khi đọc ' Cuộc tranh luận về Torvalds-Tanenbaum vĩ đại về thiết kế hạt nhân '. Nó thậm chí còn vui hơn khi đọc vào năm 2013, hơn 20 năm sau khi nó xuất hiện. Phần vui nhất là chữ ký của Linus trong một trong những tin nhắn cuối cùng:
Linus "my first, and hopefully last flamefest" Torvalds
Rõ ràng, điều đó đã không trở thành sự thật ngoài dự đoán của Tanenbaum rằng x86 sẽ sớm bị lỗi thời.
Lưu ý:
Khi tôi nói "Minix", tôi không ám chỉ Minix 3. Ngoài ra, khi tôi đề cập đến HURD, tôi đang tham khảo (chủ yếu) hạt nhân Mach. Đó không phải là ý định của tôi để chê bai công việc gần đây của người khác.
Hạt nhân nguyên khối có nghĩa là toàn bộ hệ điều hành chạy ở chế độ kernel (nghĩa là phần cứng được đặc quyền cao). Đó là, không có phần nào của HĐH chạy trong chế độ người dùng (đặc quyền thấp hơn). Chỉ các ứng dụng trên hệ điều hành mới chạy ở chế độ người dùng.
Trong các hệ điều hành hạt nhân không nguyên khối, như Windows, một phần lớn hệ điều hành tự chạy trong chế độ người dùng.
Trong cả hai trường hợp, hệ điều hành có thể được mô-đun cao.
; tl-dr - Không, Linux luôn nguyên khối.
Các mô-đun Linux có thể có nghĩa là mô-đun trong một số ý nghĩa. Như những người khác đã lưu ý nguyên khối thường đại diện cho một hạt nhân vi mô so với hạt nhân nguyên khối . Một hạt nhân truyền thống chỉ có các tính năng này,
Không có trình điều khiển phần cứng , ngăn xếp giao thức , hệ thống tập tin , tạm dừng / tiếp tục , quản lý đồng hồ , vv trong kernel chính. Những thứ này giống hệt với bất kỳ tác vụ người dùng nào (mặc dù chúng có thể có các đặc quyền khác nhau thông qua MMU / bộ lập lịch).
Các lập trình viên PC và máy chủ có thể cười, nhưng hai và ba chắc chắn đúng với phần lớn điện thoại di động. Tanenbaum sẽ đúng trên tất cả các tài khoản nếu BlackBerry QNX thành công.
Ngoài ra, nhiều L1-hypanneror có một hạt nhân siêu nhỏ bên dưới. Điều này là do siêu thị thường không làm được gì nhiều ngoài chuyển đổi ngữ cảnh .
Rõ ràng ba dự đoán sự thành công của Linux. ;-)
Một lập luận cho microkernels là tất cả các hệ thống con nguyên khối cần phải đồng bộ hóa nhiều giá trị cùng một lúc. Để làm điều này, họ phải sử dụng khóa và sẽ chịu sự điều chỉnh của luật Amdahl khi mở rộng sang các kiến trúc song song. Bộ đếm là microkernels dẫn đến rất nhiều tin nhắn IPC.
Một sự phát triển chính là việc sử dụng lập trình không khóa để tránh sự tranh chấp trong một hạt nhân nguyên khối. Điều này tránh việc khóa trong một hạt nhân nguyên khối đồng thời giảm chi phí IPC. Gần đây, tất cả các CPU đã được mở rộng ISA của chúng để bao gồm các nguyên hàm tốt hơn cho các thuật toán không khóa . Vì vậy, Linux có thể sẽ vẫn là một hạt nhân nguyên khối trong một thời gian.
Từ Wikipedia :
Một hạt nhân nguyên khối là một kiến trúc hạt nhân trong đó toàn bộ hệ điều hành đang làm việc trong không gian hạt nhân và một mình làm chế độ giám sát. Khác với các kiến trúc khác, hạt nhân nguyên khối chỉ định nghĩa một giao diện ảo cấp cao trên phần cứng máy tính, với một tập hợp các lệnh gốc hoặc hệ thống để thực hiện tất cả các dịch vụ hệ điều hành như quản lý quy trình, đồng thời và quản lý bộ nhớ và một hoặc nhiều trình điều khiển thiết bị như các mô-đun.
Mặt khác, các phiên bản Windows gần đây sử dụng kernel Hybrid .
Một hạt nhân lai là một kiến trúc hạt nhân dựa trên sự kết hợp các khía cạnh của kiến trúc hạt nhân và nguyên khối được sử dụng trong các hệ điều hành máy tính. Thể loại này gây tranh cãi do sự tương đồng với hạt nhân nguyên khối; thuật ngữ này đã bị một số người coi là tiếp thị đơn giản. Các loại hạt nhân truyền thống là hạt nhân nguyên khối và microkernels (với nanokernels và exokernels được xem là phiên bản cực đoan hơn của microkernels).
'Monolithic' trong ngữ cảnh này không đề cập đến việc có một tệp thực thi lớn duy nhất và như bạn nói, có Linux hỗ trợ tải động các mô-đun hạt nhân khi chạy. Khi nói về hạt nhân, 'nguyên khối' có nghĩa là toàn bộ hệ điều hành chạy ở chế độ 'đặc quyền' hoặc 'giám sát viên', trái ngược với các loại hệ điều hành khác sử dụng một loại hạt nhân như 'vi hạt nhân', trong đó chỉ có tối thiểu bộ chức năng chạy ở chế độ đặc quyền và hầu hết hệ điều hành chạy trong không gian người dùng.
Những người đề xuất microkernels nói rằng điều này tốt hơn bởi vì mã nhỏ hơn có nghĩa là ít lỗi hơn và lỗi chạy trong chế độ giám sát có thể gây ra nhiều vấn đề lớn hơn so với mã không gian người dùng (chẳng hạn như có nhiều lỗ hổng bảo mật hoặc toàn bộ sự cố hệ thống ở dạng 'hoảng loạn hạt nhân'). Một số microkernels đủ tối thiểu để chúng có thể được 'xác minh chính thức', điều đó có nghĩa là bạn có thể chứng minh một cách toán học rằng hạt nhân là 'chính xác' theo một đặc điểm kỹ thuật. L4 là một ví dụ tốt về điều này.
Hạt nhân nguyên khối là một quá trình lớn duy nhất chạy hoàn toàn trong một không gian địa chỉ. Nó là một tệp nhị phân tĩnh duy nhất. Tất cả các dịch vụ kernel tồn tại và thực thi trong không gian địa chỉ kernel. Nhân có thể gọi các hàm trực tiếp. Các ví dụ về hệ điều hành dựa trên nhân nguyên khối là Linux, Unix.
Tôi nghĩ rằng bài đăng này sẽ giúp bạn nhiều hơn để hiểu khái niệm.
http://learnlinuxcon accept.blogspot.in/2014/03/what-are-monolithic-and-micro-kernels.html