Я читал, что Linux - это монолитное ядро. Означает ли монолитное ядро компиляцию и связывание полного кода ядра с исполняемым файлом?
Если Linux может поддерживать модули, почему бы не разбить все подсистемы на модули и не загружать их при необходимости? В этом случае ядру не обязательно загружать все модули изначально, и оно может поддерживать индекс функций в модуле и загружать их при необходимости.
Монолитное ядро - это ядро, в котором все службы (файловая система, VFS, драйверы устройств и т. Д.), А также основные функции (планирование, выделение памяти и т. Д.) Представляют собой сплоченную группу, разделяющую одно и то же пространство. Это прямо противоположно микроядру.
Микроядро предпочитает подход, при котором основные функции изолированы от системных служб и драйверов устройств (которые в основном являются просто системными службами). Например, VFS (виртуальная файловая система) и файловые системы блочных устройств (то есть minixfs) - это отдельные процессы, которые выполняются вне пространства ядра, используя IPC для связи с ядром, другими службами и пользовательскими процессами. Короче говоря, если это модуль в Linux, это служба в микроядре, указывающая на изолированный процесс.
Не путайте термин модульное ядро с чем угодно, кроме монолитного. Некоторые монолитные ядра могут быть скомпилированы в модульные (например, Linux), важно то, что модуль вставляется и запускается из того же пространства, которое обрабатывает основные функции (пространство ядра).
Преимущество микроядра состоит в том, что любую отказавшую службу можно легко перезапустить, например, нет остановки ядра, если корневая файловая система выдает прерывание. Однако это также можно рассматривать как недостаток, поскольку оно может скрывать довольно важные ошибки (или заставлять их казаться не такими критическими, поскольку проблема, кажется, постоянно устраняется сама собой). Это рассматривается как большое преимущество в сценариях, когда вы просто не можете удобно что-то исправить после того, как оно было развернуто.
Недостатком микроядра является то, что асинхронный обмен сообщениями IPC может стать очень трудным для отладки, особенно если реализованы фибриллы. . Кроме того, простое отслеживание проблемы FS / записи означает изучение процесса пользовательского пространства, службы блочного устройства, службы VFS, службы файловой системы и (возможно) службы PCI. Если у вас ничего не получилось, самое время взглянуть на службу IPC. В монолитном ядре это часто бывает проще. GNU Hurd страдает этими проблемами отладки (ссылка). Я даже не собираюсь вдаваться в контрольные точки при работе со сложными очередями сообщений. Микроядра не для слабонервных.
Кратчайший путь к работающему стабильному ядру - это монолитный подход. Любой подход может предложить интерфейс POSIX, в котором дизайн ядра становится малоинтересным для тех, кто просто хочет написать код для работы с любым заданным дизайном.
Я использую Linux (монолитный) в производстве. Однако большая часть моего обучения, взлома или возни с разработкой ядра уходит в микроядро, в частности HelenOS.
Изменить
Если вы дошли до этого с моим очень длинным ответом, вам, вероятно, понравится чтение 'Великие дебаты Торвальдса-Таненбаума о конструкции ядра ». Еще смешнее читать в 2013 году, спустя более чем 20 лет после того, как это выяснилось. Самым смешным была подпись Линуса в одном из последних сообщений:
Linus "my first, and hopefully last flamefest" Torvalds
Очевидно, это сбылось не больше, чем предсказание Таненбаума о том, что x86 скоро устареет.
NB:
Когда я говорю «Minix», я не имею в виду Minix 3. Кроме того, когда я упоминаю HURD, я имею в виду (в основном) микроядро Mach. Я не намерен принижать недавнюю работу других.
Монолитное ядро означает, что вся операционная система работает в режиме ядра (т.е. имеет высокие привилегии со стороны оборудования). То есть никакая часть ОС не работает в пользовательском режиме (с более низкими привилегиями). В пользовательском режиме запускаются только приложения поверх ОС.
В операционных системах с немонолитным ядром, таких как Windows, большая часть самой ОС работает в пользовательском режиме.
В любом случае ОС может быть очень модульной.
; tl-dr - Нет, Linux всегда монолитен.
модули в Linux могут в некотором смысле означать модульные. Как отмечали другие, монолитное обычно представляет собой микроядро по сравнению с монолитным ядром. Традиционное микроядро имеет только эти функции,
Отсутствуют драйверы оборудования, стеки протоколов, файловые системы, приостановка / возобновление, управление часами и т.д. в основном ядре. Эти вещи идентичны любой пользовательской задаче (хотя они могут иметь разные привилегии через MMU / планировщик).
Программисты ПК и серверов могут смеяться, но два и три, безусловно, верны для большинства существующих сотовых телефонов. Таненбаум был бы прав по всем пунктам, если бы BlackBerry QNX добился успеха.
Кроме того, многие L1-гипервизоры имеют микроядро внизу. Это связано с тем, что гипервизор обычно не делает ничего, кроме переключателя context.
Очевидно, три предсказывают успех Linux. ;-)
Аргументом в пользу микроядер является то, что всем монолитным подсистемам необходимо синхронизировать несколько значений одновременно. Для этого они должны использовать блокировки и пострадают от закона Амдала, когда он будет расширен до параллельные архитектуры. Счетчик в том, что микроядра вызывают множество сообщений IPC.
Важным нововведением является использование программирования без блокировки во избежание конфликтов в монолитном ядре. Это позволяет избежать блокировки в монолитном ядре, а также снизить накладные расходы IPC. Недавно все процессоры расширили свои ISA, чтобы включить более совершенные примитивы для алгоритмов lock-free. Так что Linux, вероятно, еще какое-то время останется монолитным ядром.
Из Википедии:
Монолитное ядро - это архитектура ядра, в которой вся операционная система работает в пространстве ядра и только в режиме супервизора. В отличие от других архитектур, монолитное ядро определяет только высокоуровневый виртуальный интерфейс над компьютерным оборудованием с набором примитивов или системных вызовов для реализации всех служб операционной системы, таких как управление процессами, параллелизм и само управление памятью, а также один или несколько драйверы устройств в виде модулей.
С другой стороны, последние версии Windows используют гибридное ядро .
Гибридное ядро - это архитектура ядра, основанная на сочетании аспектов архитектуры микроядра и монолитного ядра, используемых в компьютерных операционных системах. Категория неоднозначна из-за схожести с монолитным ядром; Некоторые отвергают этот термин как простой маркетинг. Традиционные категории ядер - это монолитные ядра и микроядра (с наноядрами и экзоядрами, рассматриваемыми как более экстремальные версии микроядер).
«Монолитный» в этом контексте не означает, что существует один большой исполняемый файл, и, как вы говорите, Linux поддерживает динамическую загрузку модулей ядра во время выполнения. Говоря о ядрах, «монолитный» означает, что вся операционная система работает в «привилегированном» или «супервизорном» режиме, в отличие от других типов операционных систем, которые используют такой тип ядра, как «микроядро», где только минимальный набор функций работает в привилегированном режиме, и большая часть операционной системы работает в пространстве пользователя.
Сторонники микроядер говорят, что это лучше, потому что меньший код означает меньше ошибок, а ошибки, запущенные в режиме супервизора, могут вызвать гораздо большие проблемы, чем в коде пользовательского пространства (например, большая вероятность наличия уязвимостей безопасности или полного сбоя системы в виде 'паника ядра'). Некоторые микроядра достаточно минимальны, чтобы их можно было «формально проверить», что означает, что вы можете математически доказать, что ядро «правильно» в соответствии со спецификацией. L4 - хороший тому пример.
Монолитное ядро - это один большой процесс, полностью работающий в одном адресном пространстве. Это единственный статический двоичный файл. Все службы ядра существуют и выполняются в адресном пространстве ядра. Ядро может напрямую вызывать функции. Примерами ОС на основе монолитного ядра являются Linux, Unix.
Я думаю, этот пост поможет вам лучше понять концепцию.
http://learnlinuxconcepts.blogspot.in/2014/03/what-are-monolithic-and-micro-kernels.html
