Le micro-noyau et les noyaux monolithiques sont deux types de noyaux dans le système d'exploitation. Le noyau est la partie principale du système d'exploitation. De ce fait, le code important du noyau est stocké dans différents espaces mémoire. Le noyau est un composant crucial car il maintient le bon fonctionnement de l'ensemble du système. Il gère le matériel et les processus, la gestion des fichiers et plusieurs autres fonctions.

Dans cet article, vous découvrirez le micro-noyau et le noyau monolithique. Mais avant de discuter des différences, vous devez connaître le micro-noyau et le noyau monolithique.

Qu’est-ce que le micro-noyau ?

Le micro-noyau est un type de noyau qui permet la personnalisation du système d'exploitation. Il est privilégié et assure la gestion de l'espace d'adressage de bas niveau ainsi que Communication inter-processus (IPC) . De plus, les fonctions du système d'exploitation telles que le gestionnaire de mémoire virtuelle, le système de fichiers et le planificateur de processeur sont construites au-dessus du micro-noyau. Chaque service dispose de son espace d'adressage pour le sécuriser. De plus, chaque application possède son espace d’adressage. En conséquence, il existe une protection entre les applications, les services du système d'exploitation et le noyau.

Lorsqu'une application demande un service aux services du système d'exploitation, les services du système d'exploitation communiquent entre eux afin de fournir le service demandé à l'application. La communication inter-processus (IPC) peut aider à établir cette communication. Dans l’ensemble, les systèmes d’exploitation basés sur un micronoyau offrent un haut niveau d’extensibilité. Il est également possible de personnaliser les services du système d'exploitation pour répondre aux besoins de l'application.

Avantages et inconvénients du micro-noyau

Le micronoyau présente divers avantages et inconvénients. Certains des avantages et inconvénients du micronoyau sont les suivants :

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Avantages

1. Ceux-ci sont modulaires, et plusieurs modules peuvent être modifiés, rechargés, remplacés sans modifier le noyau.
2. L'architecture du micronoyau est petite et isolée, mais elle pourrait mieux fonctionner.
3. Le système Microkernel est une technique polyvalente dans laquelle les API implémentées par plusieurs serveurs peuvent coexister.
4. Le système peut être étendu plus facilement car il peut être ajouté à l'application système sans interrompre le noyau.
5. Il ajoute de nouvelles fonctionnalités sans recompilation.
6. Par rapport aux systèmes monolithiques, il y a moins de pannes du système.

Désavantages

1. Un changement de contexte est requis dans le micro-noyau lorsque les pilotes sont exécutés en tant que processus.
2. Les performances du système du micronoyau peuvent être variables et causer des problèmes.
3. Les services du micro-noyau sont plus chers que dans un système monolithique traditionnel.

Qu’est-ce que le noyau monolithique ?

Le noyau monolithique gère les ressources du système entre l'application système et le matériel système. Contrairement au micro-noyau, les services utilisateur et le noyau sont exécutés dans le même espace d'adressage. Cela augmente la taille du noyau et augmente également la taille du système d'exploitation.

Le noyau monolithique offre la planification du processeur, la gestion des périphériques, la gestion des fichiers, la gestion de la mémoire, la gestion des processus et d'autres services du système d'exploitation via les appels système. Tous ces composants, y compris la gestion des fichiers et la gestion de la mémoire, sont situés dans le noyau. Les services utilisateur et noyau utilisent le même espace d'adressage, ce qui permet d'obtenir un système d'exploitation à exécution rapide. Un inconvénient de ce noyau est que si un processus ou un service du système tombe en panne, le système complet plante. L'ensemble du système d'exploitation doit être modifié pour ajouter un nouveau service à un noyau monolithique.

Avantages et inconvénients du noyau monolithique

Le noyau monolithique présente divers avantages et inconvénients. Certains des avantages et inconvénients du noyau monolithique sont les suivants :

Avantages

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1. Le noyau monolithique s'exécute rapidement grâce à la gestion de la mémoire, à la gestion des fichiers, à la planification des processus, etc.
2. Tous les composants peuvent interagir directement les uns avec les autres ainsi qu'avec le noyau.
3. Il s’agit d’un énorme processus unique qui s’exécute entièrement dans un seul espace d’adressage.
4. Ses structures sont faciles et simples. Le noyau contient tous les composants nécessaires au traitement.

Désavantages

1. Si l'utilisateur doit ajouter un nouveau service, il doit modifier le système d'exploitation complet.
2. Il n'est pas facile de porter du code écrit dans un système d'exploitation monolithique.
3. Si l’un des services tombe en panne, c’est tout le système qui tombe en panne.

Principales différences entre le micro-noyau et le noyau monolithique

Ici, vous apprendrez les principales différences entre le micro-noyau et le noyau monolithique. Diverses différences entre le micro-noyau et le noyau monolithique sont les suivantes :

1. Un micro-noyau est un type de noyau qui implémente un système d'exploitation en fournissant des méthodes, notamment la gestion de l'espace d'adressage de bas niveau, l'IPC et la gestion des threads. D'un autre côté, un noyau monolithique est un type de noyau dans lequel le système d'exploitation complet s'exécute dans l'espace du noyau.
2. Le micro-noyau exécute les services utilisateur et noyau dans différents espaces d'adressage. D'un autre côté, le noyau monolithique exécute à la fois les services du noyau et ceux des utilisateurs dans le même espace d'adressage. Dans les micro-noyaux, seuls les processus essentiels tels que l'IPC, la gestion de la mémoire et la planification ont lieu dans l'espace du noyau.
3. L'exécution du micro-noyau est plus lente car la communication entre l'application du système et le matériel est établie par transmission de messages. En revanche, l'exécution du noyau monolithique est plus rapide car l'appel système établit la communication entre l'application et le matériel du système.
4. Les micro-noyaux utilisent les files d'attente de messagerie pour atteindre l'IPC. D'un autre côté, les noyaux monolithiques utilisent des sockets et des signaux pour atteindre l'IPC.
5. La taille du micronoyau est petite par rapport au noyau monolithique car seuls les services du noyau s'exécutent dans l'espace d'adressage du noyau. D'un autre côté, la taille du noyau monolithique est plus grande car les services utilisateur et le noyau s'exécutent dans le même espace d'adressage.
6. Les micro-noyaux sont plus sécurisés que les noyaux monolithiques car le système d'exploitation reste inchangé en cas de panne d'un service dans un micro-noyau. D’un autre côté, si un service échoue dans un noyau monolithique, c’est le système tout entier qui échoue.
7. Le micro-noyau est simple à étendre à mesure que de nouveaux services sont ajoutés dans l'espace d'adressage utilisateur, qui est distinct de l'espace du noyau, et le noyau n'a donc pas besoin d'être mis à jour. En revanche, le noyau complet doit être mis à jour si un nouveau service est utilisé dans un noyau monolithique.
8. La conception de micro-noyaux nécessite moins de code, ce qui entraîne moins d'erreurs. En revanche, le noyau monolithique nécessite plus de code, ce qui entraîne davantage d'erreurs.

Comparaison directe entre le micro-noyau et le noyau monolithique

Ici, vous apprendrez la comparaison directe entre le micro-noyau et le noyau monolithique. Les principales différences entre le micro-noyau et le noyau monolithique sont les suivantes :

Conclusion

Les deux architectures de noyau présentent de nombreux avantages et limites. Il n’existe donc pas de solution simple pour déterminer laquelle est la meilleure et doit être utilisée. Les objectifs et les exigences doivent choisir le style du noyau. D'autres types de noyaux ont des nanonoyaux, des noyaux hybrides et des exokernels.