كل نظام تشغيل - سواء كان Windows أو Mac أو Linux أو Android ، لديه برنامج أساسي يسمى Kernel والذي يعمل بمثابة "رئيس" للنظام بأكمله. إنه قلب نظام التشغيل! إن Kernel ليس سوى برنامج كمبيوتر يتحكم في كل شيء آخر. أي شيء يحدث على الكمبيوتر يمر عبره. في هذا المنشور ، سنناقش ما هو Kernel في نظام التشغيل والأنواع المختلفة من Kernels.
ما هو Kernel في نظام التشغيل
الآن بعد أن علمنا أنه برنامج أساسي في نظام التشغيل ، يجب على المرء أن يعرف أيضًا أنه أول برنامج يتم تحميله بعد أداة تحميل التشغيل. ثم يقوم بكل الحديث بين الأجهزة والبرامج أو التطبيقات. لذلك إذا قمت بتشغيل برنامج ، ترسل واجهة المستخدم طلبًا إلى Kernel. ثم يرسل Kernel طلبًا إلى وحدة المعالجة المركزية والذاكرة لتعيين قوة المعالجة والذاكرة وأشياء أخرى حتى يتمكن التطبيق من العمل بسلاسة في الواجهة الأمامية.
يمكنك تخيل Kernel كمترجم. يقوم بتحويل طلبات الإدخال / الإخراج من البرنامج إلى مجموعة تعليمات لوحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات. بكلمات بسيطة ، إنها طبقة بين البرنامج والأجهزة تجعل كل شيء ممكنًا. تدير النواة ما يلي:
- وحدة المعالجة المركزية / وحدة معالجة الرسومات
- ذاكرة
- أجهزة الإدخال / الإخراج أو الإدخال / الإخراج
- إدارة الموارد
- إدارة الذاكرة
- إدارة الجهاز
- مكالمات النظام.
يمكن لعمليات المستخدم الوصول إلى مساحة kernel فقط من خلال استخدام استدعاءات النظام. إذا حاول أحد البرامج الوصول مباشرة ، فسيؤدي ذلك إلى حدوث خطأ.
الأمن والحماية Kernel
تحمي النواة أيضًا الأجهزة. إذا لم تكن هناك حماية ، فسيكون أي برنامج قادرًا على تنفيذ أي مهمة على الكمبيوتر ، بما في ذلك تعطل جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، وإتلاف البيانات ، وما إلى ذلك.
في أجهزة الكمبيوتر الحديثة ، يتم تطبيق الأمان على مستوى الأجهزة. على سبيل المثال ، لن يقوم Windows بتحميل برامج تشغيل ليست من مصدر موثوق به ومعتمدة باستخدام التوقيع. يعد التمهيد الآمن والتمهيد الموثوق به أمثلة كلاسيكية.
التمهيد الآمن: هو معيار أمان تم تطويره بواسطة أعضاء صناعة الكمبيوتر الشخصي. يساعدك على حماية نظامك من البرامج الضارة من خلال عدم السماح بتشغيل أي تطبيقات غير مصرح بها أثناء عملية بدء تشغيل النظام. تعمل هذه الميزة على التأكد من أن جهاز الكمبيوتر الخاص بك يقوم بالتمهيد باستخدام برنامج موثوق به فقط من قبل الشركة المصنعة لجهاز الكمبيوتر. لذلك ، عند بدء تشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، يتحقق البرنامج الثابت من توقيع كل جزء من برنامج التمهيد ، بما في ذلك برامج تشغيل البرامج الثابتة (Option ROMs) ونظام التشغيل. إذا تم التحقق من التواقيع ، يقوم الكمبيوتر بالتمهيد ويمنح البرنامج الثابت التحكم في نظام التشغيل.
التمهيد الموثوق به: يستخدم Virtual Trusted Platform Module (VTPM) للتحقق من التوقيع الرقمي لنواة Windows 10 قبل تحميله. بدوره ، يؤكد كل مكون آخر لعملية بدء تشغيل Windows ، بما في ذلك برامج تشغيل التمهيد وملفات بدء التشغيل و ELAM. إذا تم تغيير الملف أو تغييره إلى أي حد ، يكتشفه برنامج bootloader ويرفض تحميله من خلال التعرف عليه باعتباره المكون التالف. باختصار ، يوفر سلسلة من الثقة لجميع العناصر أثناء التمهيد.
ما هي أنواع النواة
يمكن لـ Kernel أيضًا التحدث إلى الأجهزة الموجودة على خط آمن. لذلك يمكن للشركات تطوير نواة يمكنها التحدث إلى أجهزتها من خلال مجموعة من الأزرار. خذ الغسالة كمثال. اعتمادًا على المقابض التي تحركها ، والوقت الذي تحدده - يجب أن يكون المستوى الأساسي لـ Kernel كافياً. ومع ذلك ، فإن Kernel نفسها تزداد تعقيدًا بمرور الوقت ، مما ينتج عنه أنواع من Kernel.
- Monolithic Kernel: هنا ، يعمل كل من OS و Kernel في نفس مساحة الذاكرة ومناسبين حيث لا يمثل الأمان مصدر قلق كبير. ينتج عنه وصول أسرع ، ولكن إذا كان هناك خطأ في برنامج تشغيل الجهاز ، فإن النظام بأكمله يتعطل.
- Microkernel: إنها نسخة مجردة من Monolithic Kernel حيث يمكن للنواة نفسها القيام بمعظم المهمة ، وليست هناك حاجة إلى واجهة مستخدم رسومية إضافية. يجب استخدامها في الأماكن التي لا يحدث فيها الأمن ونظام الأعطال أو لا يحدث.
- Hybrid Kernel: هذه النواة هي أكثر ما نراه. Windows ، macOS من Apple. هم مزيج من Monolithic Kernel و Microkernel. إنه يخرج برامج التشغيل ولكنه يحتفظ بخدمات النظام داخل Kernel - على غرار كيفية تحميل برامج التشغيل عندما يبدأ Windows عملية التمهيد.
- Nano Kernel: إذا كنت بحاجة إلى نواة ، ولكن تم إعداد معظم وظائفها في الخارج ، فسيظهر هذا في الصورة.
- Exo Kernel: توفر هذه النواة حماية العملية ومعالجة الموارد فقط. ومع ذلك ، يتم استخدامه في الغالب عند اختبار مشروع داخلي ، وتقوم بالترقية إلى نوع Kernel أفضل.
هناك الكثير من النواة أكثر مما تحدثنا عنه. كلما تعمقت في البحث ، يصبح تعريف Kernel أوسع وأكثر عمقًا.
نأمل أن يكون المنشور سهل الفهم ويساعدك على تجاوز الأساسيات.