Hạt nhân trong hệ điều hành là gì? Các loại hạt nhân là gì?

Nhân là thành phần trung tâm của một hệ điều hành (HĐH). Nó chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên của hệ thống và cung cấp dịch vụ cho các chương trình người dùng. Có hai loại nhân: nguyên khối và vi nhân. Hạt nhân nguyên khối là một tệp thực thi lớn, duy nhất chứa tất cả mã cho hệ điều hành. Hạt nhân nguyên khối thường nhanh hơn và hiệu quả hơn hạt nhân vi mô, nhưng chúng cũng khó thiết kế và gỡ lỗi hơn. Hạt nhân vi mô là một hạt nhân mô-đun nhỏ chỉ chứa mã cần thiết cho chức năng hệ thống cơ bản. Hạt nhân vi mô thường linh hoạt hơn, dễ thiết kế và gỡ lỗi hơn so với hạt nhân nguyên khối, nhưng chúng có thể chậm hơn và kém hiệu quả hơn.

Mọi hệ điều hành, dù là Windows, Mac, Linux hay Android, đều có một chương trình cơ bản gọi là Cốt lõi người đóng vai trò là 'ông chủ' cho toàn bộ hệ thống. Đây là trái tim của hệ điều hành! Nhân không là gì ngoài một chương trình máy tính điều khiển mọi thứ khác. Mọi thứ xảy ra trên máy tính đều đi qua nó. Trong bài đăng này, chúng ta sẽ thảo luận về kernel trong HĐH là gì và các loại kernel khác nhau.

kernel trong hệ điều hành là gì

Bây giờ chúng ta biết rằng đây là chương trình chính trong HĐH, chúng ta cũng nên biết rằng đây là chương trình đầu tiên được tải sau bộ tải khởi động. Sau đó, nó thực hiện tất cả các thương lượng giữa phần cứng và phần mềm hoặc ứng dụng. Vì vậy, nếu bạn chạy một chương trình, giao diện người dùng sẽ gửi yêu cầu đến kernel. Sau đó, kernel sẽ gửi yêu cầu tới CPU, bộ nhớ để gán sức mạnh xử lý, bộ nhớ và những thứ khác để ứng dụng có thể chạy trơn tru trên giao diện người dùng.

Bạn có thể coi kernel như một trình dịch. Nó dịch các yêu cầu I/O từ phần mềm thành một bộ hướng dẫn cho CPU và GPU. Nói một cách đơn giản, đó là lớp giữa phần mềm và phần cứng giúp mọi thứ trở nên khả thi. Hạt nhân quản lý như sau:

1. CPU/GPU
2. Ký ức
3. I/O hoặc thiết bị I/O
4. Quản lý nguồn tài nguyên
5. Quản lý bộ nhớ
6. quản lý thiết bị
7. cuộc gọi hệ thống.

Các quy trình người dùng chỉ có thể truy cập không gian kernel bằng các lệnh gọi hệ thống. Nếu chương trình cố gắng truy cập trực tiếp, nó sẽ dẫn đến lỗi.

keylogger detector windows 10

Bảo mật và bảo vệ hạt nhân

Hạt nhân cũng bảo vệ phần cứng. Nếu không có sự bảo vệ, bất kỳ chương trình nào cũng có thể thực hiện bất kỳ tác vụ nào trên máy tính, bao gồm cả việc làm hỏng máy tính của bạn, hỏng dữ liệu, v.v.

Trong các máy tính hiện đại, bảo mật được thực hiện ở cấp độ phần cứng. Ví dụ: Windows sẽ không tải trình điều khiển không phải từ nguồn đáng tin cậy và được chứng nhận bằng chữ ký. Khởi động an toàn và khởi động đáng tin cậy là những ví dụ kinh điển.

không thể truy cập trang web này windows 10

Khởi động an toàn: Đây là một tiêu chuẩn bảo mật được phát triển bởi ngành công nghiệp PC. Nó giúp bảo vệ hệ thống của bạn khỏi phần mềm độc hại bằng cách ngăn các ứng dụng trái phép chạy trong khi khởi động hệ thống. Tính năng này đảm bảo rằng máy tính của bạn chỉ khởi động bằng phần mềm được nhà sản xuất PC tin cậy. Do đó, bất cứ khi nào máy tính của bạn khởi động, phần sụn sẽ xác minh chữ ký của mọi phần mềm khởi động, bao gồm trình điều khiển phần sụn (ROM tùy chọn) và hệ điều hành. Nếu chữ ký được xác minh, máy tính sẽ khởi động và phần sụn sẽ chuyển quyền điều khiển cho hệ điều hành.

Khởi động đáng tin cậy: Nó sử dụng ảo Mô-đun nền tảng đáng tin cậy (VTPM) để xác minh chữ ký số của nhân Windows 10 trước khi khởi động nó. Đổi lại, nó xác nhận tất cả các thành phần khác của quá trình khởi động Windows, bao gồm trình điều khiển khởi động, tệp khởi động và ELAM. Nếu tệp đã bị thay đổi hoặc sửa đổi theo bất kỳ cách nào, trình tải sẽ phát hiện ra nó và từ chối tải, nhận ra đó là một thành phần bị hỏng. Nói tóm lại, nó cung cấp một chuỗi tin cậy cho tất cả các yếu tố tại thời điểm tải.

các loại hạt nhân là gì

Lõi cũng có thể giao tiếp với phần cứng qua một đường truyền an toàn. Bằng cách này, các công ty có thể phát triển một hạt nhân có thể tương tác với phần cứng của họ bằng cách sử dụng một bộ nút. Lấy ví dụ, một chiếc máy giặt. Tùy thuộc vào các nút bạn đang di chuyển và thời gian đã đặt - mức nhân cơ bản là đủ. Tuy nhiên, bản thân các nhân trở nên phức tạp hơn theo thời gian, dẫn đến các loại nhân.

1. Lõi nguyên khối: Ở đây, cả HĐH và kernel đều chạy trong cùng một không gian bộ nhớ và phù hợp ở những nơi bảo mật không thực sự quan trọng. Điều này giúp truy cập nhanh hơn, nhưng nếu có lỗi trong trình điều khiển thiết bị, toàn bộ hệ thống sẽ gặp sự cố.
2. Vi hạt nhân: Đây là phiên bản rút gọn của Hạt nhân nguyên khối, trong đó hạt nhân có thể tự thực hiện hầu hết công việc và không cần thêm GUI. Chúng nên được sử dụng khi không có lỗi bảo mật và hệ thống hoặc sẽ không xảy ra.
3. Lõi lai: Cốt lõi này là những gì chúng ta thấy nhiều nhất. Windows, macOS từ Apple. Chúng là hỗn hợp của nhân nguyên khối và nhân siêu nhỏ. Nó loại bỏ trình điều khiển nhưng vẫn giữ các dịch vụ hệ thống bên trong nhân - tương tự như cách trình điều khiển được tải khi Windows bắt đầu quá trình khởi động .
4. Lõi Nano: Nếu bạn cần có một kernel, nhưng hầu hết các tính năng của nó đều có thể cấu hình bên ngoài, thì điều này trở nên rõ ràng.
5. Cốt lõi Exo: Hạt nhân này chỉ cung cấp khả năng bảo vệ quy trình và xử lý tài nguyên. Tuy nhiên, nó chủ yếu được sử dụng khi bạn đang thử nghiệm dự án của riêng mình và đang chuyển sang loại kernel tốt hơn.

Cốt lõi là nhiều hơn những gì chúng ta đã nói về. Khi bạn tìm hiểu sâu hơn, định nghĩa về kernel sẽ ngày càng rộng hơn.

Chúng tôi hy vọng bài đăng này dễ hiểu và sẽ giúp bạn hiểu những điều cơ bản.