O arquivo `kernel.c` geralmente é um ponto de partida ou uma parte central do kernel do sistema operacional. Seu papel exato e conteúdo variam amplamente, dependendo do sistema operacional e de seu design. Não é um arquivo padronizado em todos os sistemas operacionais. No entanto, podemos categorizar os tipos de kernels conceitualmente e como `kernel.c` pode se encaixar nessas categorias.
Aqui estão diferentes tipos de kernels, com como `kernel.c` pode se relacionar com eles:
1. Kernels monolíticos: *
Descrição: Toda a funcionalidade do sistema operacional (drivers de dispositivo, gerenciamento de memória, sistema de arquivos etc.) é executado no espaço do kernel. Isso leva a um único programa grande e complexo.
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`kernel.c` função: Em um kernel monolítico, `kernel.c` * pode * conter as rotinas de inicialização do núcleo, o loop principal (ou loop do agendador), manuseio de interrupção e potencialmente até implementações iniciais dos principais subsistemas. É um ponto de partida comum. Também pode ser um arquivo relativamente menor contendo inicialização e despacho, com outros arquivos de origem que lidando com subsistemas específicos. No entanto, um kernel monolítico normalmente possui muitos arquivos de origem, e `kernel.c` é apenas uma peça. Pode orquestrar o carregamento e a inicialização de drivers e outros componentes principais.
Exemplos: *
Linux antecipado: As versões iniciais do Linux estavam mais próximas do monolítico, embora tenha evoluído significativamente.
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família BSD (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD): Embora modular, eles ainda têm uma grande base de código do kernel.
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ms-dos: Um exemplo simples.
2. Microokernels: *
Descrição: Um microkernel fornece um conjunto mínimo de serviços principais:comunicação entre processos (IPC), gerenciamento básico de memória e agendamento da CPU. Drivers de dispositivo, sistemas de arquivos e outros serviços do sistema operacional são executados no espaço do usuário.
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`kernel.c` função: Em um microkernel, `kernel.c` é geralmente menor e se concentra apenas nas funções principais do microkernel. Continha código para:
* Manipulação do IPC (passagem da mensagem)
* Gerenciando tarefas (threads/processos) e agendá -los
* Implementando uma interface Basic Memory Management Unit (MMU).
* Manipulando chamadas do sistema e despachá -las para o serviço correto.
* Interromper o manuseio e direcioná -los para serviços relevantes.
Exemplos: *
Minix 3: Projetado explicitamente como um microkernel.
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qnx: Um sistema operacional de microkernel em tempo real.
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l4/fiasco: Uma família de microkernels de alto desempenho.
3. Kernels híbridos: *
Descrição: Um núcleo híbrido tenta combinar os benefícios dos monolíticos e microkernels. Eles geralmente têm mais serviços executados no espaço do kernel do que um microkernel, mas menos do que um kernel monolítico. Isso geralmente inclui drivers de dispositivo.
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`kernel.c` função: Em um kernel híbrido, o `kernel.c` seria maior do que em um microkernel, mas menor do que em um kernel puramente monolítico. Poderia conter:
* Manipulação e despacho de chamadas do sistema principal
* Carregamento e gerenciamento inicial do driver de dispositivo (embora alguns drivers possam ser módulos)
* Gerenciamento de memória e implementações de memória virtual
* Agendamento da CPU
* Comunicação entre processos (potencialmente otimizada em comparação com microokernels)
* Inicialização do kernel e seus subsistemas.
Exemplos: *
Windows NT Kernel (usado no Windows 2000, XP, Vista, 7, 8, 10, 11): Embora frequentemente descrito como um híbrido, ele se inclina mais para uma abordagem monolítica em termos da quantidade de código em execução no espaço do kernel.
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macOS (xnu): Usa uma abordagem híbrida, combinando partes do microkernel Mach com componentes BSD Unix.
4. Exokernels: *
Descrição: Os exokernels levam o conceito de microkernel a um extremo. Eles fornecem abstração mínima sobre o hardware, permitindo que os aplicativos gerenciem diretamente os recursos. Aplicativos solicitam recursos e o exokernel simplesmente garantem isolamento e proteção.
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`kernel.c` função: Em um exokernel, `kernel.c` seria * extremamente * pequeno. Focaria principalmente em:
* Rastreamento e isolamento de recursos
* Autorização e controle de acesso
* Fornecendo uma interface de baixo nível para o hardware (por exemplo, alocando páginas físicas, configurando tabelas de página).
* Agendamento muito mínimo.
Exemplos: *
EXOS: Um sistema operacional de pesquisa que foi pioneiro no conceito de exokernel.
5. Nanokernels/picokernels: *
Descrição: Ainda menor que os microkernels, geralmente usados em sistemas incorporados e sistemas operacionais em tempo real (RTOs). Eles normalmente lidam com apenas abstração de hardware, interrupções e agendamento básico de tarefas.
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`kernel.c` função: Em um nanokernel, `kernel.c` seria excepcionalmente mínimo. Seria preocupado principalmente com:
* Manuseio de interrupção
* Agenda de tarefas e comutação de contexto
* Possivelmente Proteção Básica de Memória
* A menor camada de abstração de hardware possível (HAL).
Exemplos: * Implementações específicas de RTOs.
6. Unikernels: *
Descrição: Um Unikernel é uma imagem de máquina de espaço de espaço único especializado, que inclui apenas os componentes do sistema operacional necessários para executar um aplicativo específico. É compilado diretamente do código do aplicativo e de uma biblioteca de kernel especializada.
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`kernel.c` função: O conceito de arquivo `kernel.c` é menos diretamente aplicável. O kernel é frequentemente construído a partir de bibliotecas e configurações específicas para o aplicativo. Pode haver um arquivo de "cola" ou ponto de entrada que possa ser chamado de `kernel.c`, mas seu papel é mais sobre vincular componentes do que representar uma estrutura tradicional do kernel. Pode estar envolvido na configuração do ambiente inicial e chamando a função principal do aplicativo.
Exemplos: *
OSV: Um unikernel projetado para ambientes em nuvem.
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incluir: Outra plataforma Unikernel.
Considerações importantes: *
Organização do arquivo: Os sistemas operacionais modernos, mesmo aqueles com grãos monolíticos, são organizados em muitos arquivos de origem. `kernel.c` é apenas um, e o papel que ele desempenha pode variar com base nas opções de arquitetura e design do sistema operacional.
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Processo de inicialização: `kernel.c` geralmente se envolve no processo de inicialização inicial, configurando o sistema antes de entregar o controle para outras partes do kernel ou do aplicativo.
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Detalhes da implementação: As funções e estruturas específicas encontradas no `kernel.c` dependerão inteiramente do sistema operacional.
* kernels modulares: Muitos núcleos modernos suportam módulos (por exemplo, módulos de kernel carregáveis no Linux). Esses módulos podem estender a funcionalidade do kernel dinamicamente, desfocar as linhas entre "espaço do kernel" e "espaço do usuário" até certo ponto e potencialmente reduzir o tamanho e a complexidade inicial do código do kernel do núcleo (incluindo o que pode ser encontrado em `kernel.c`).
Em resumo, enquanto o nome `kernel.c` implica um componente central, seu papel e conteúdo real variam dramaticamente com base no tipo do kernel (monolítico, microokernel, híbrido etc.) e o design específico do sistema operacional. Freqüentemente é um arquivo de inicialização e ponto de entrada, mas nem sempre o arquivo central que contém a maior parte do código do sistema operacional.
