마이크로커널과 모놀리식 커널의 차이점

마이크로커널과 모놀리식 커널은 운영 체제의 두 가지 유형의 커널입니다. 커널은 OS의 주요 부분입니다. 결과적으로 커널의 중요한 코드는 서로 다른 메모리 공간에 저장됩니다. 커널은 전체 시스템의 적절한 기능을 유지하기 때문에 중요한 구성 요소입니다. 하드웨어 및 프로세스, 파일 처리 및 기타 여러 기능을 관리합니다.

이 기사에서는 마이크로커널과 모놀리식 커널에 대해 알아봅니다. 그러나 차이점을 논의하기 전에 마이크로커널과 모놀리식 커널에 대해 알아야 합니다.

마이크로커널이란 무엇입니까?

마이크로커널은 OS의 사용자 정의를 허용하는 커널 유형입니다. 이는 권한이 있으며 낮은 수준의 주소 공간 관리 및 프로세스 간 통신(IPC) . 또한 가상 메모리 관리자, 파일 시스템, CPU 스케줄러와 같은 OS 기능은 마이크로커널 위에 구축됩니다. 모든 서비스에는 보안을 유지하는 주소 공간이 있습니다. 게다가 모든 애플리케이션에는 주소 공간이 있습니다. 결과적으로 애플리케이션, OS 서비스 및 커널 간에 보호가 이루어집니다.

응용 프로그램이 OS 서비스에 서비스를 요청하면 OS 서비스는 요청된 서비스를 응용 프로그램에 제공하기 위해 서로 통신합니다. IPC(프로세스 간 통신)는 이러한 통신을 설정하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 전반적으로 마이크로커널 기반 운영 체제는 높은 수준의 확장성을 제공합니다. 응용 프로그램의 요구 사항에 맞게 운영 체제의 서비스를 사용자 정의하는 것도 가능합니다.

마이크로커널의 장점과 단점

마이크로커널에는 다양한 장점과 단점이 있습니다. 마이크로커널의 장점과 단점은 다음과 같습니다.

장점

이들은 모듈식이므로 커널을 수정하지 않고도 여러 모듈을 수정, 다시 로드, 교체할 수 있습니다.
마이크로커널의 아키텍처는 작고 고립되어 있지만 더 잘 작동할 수 있습니다.
마이크로커널 시스템은 여러 서버에 의해 구현된 API가 공존할 수 있는 다목적 기술입니다.
커널을 중단하지 않고 시스템 애플리케이션에 추가할 수 있기 때문에 시스템을 보다 쉽게 확장할 수 있습니다.
다시 컴파일하지 않고 새로운 기능을 추가합니다.
모놀리식 시스템과 비교할 때 시스템 충돌이 더 적습니다.

단점

드라이버가 프로세스로 실행될 때 마이크로커널에 컨텍스트 스위치가 필요합니다.
마이크로커널 시스템 성능은 가변적이며 문제를 일으킬 수 있습니다.
마이크로커널 서비스는 기존의 모놀리식 시스템보다 비용이 더 많이 듭니다.

모놀리식 커널이란 무엇입니까?

모놀리식 커널은 시스템 애플리케이션과 시스템 하드웨어 간의 시스템 리소스를 관리합니다. 마이크로커널과 달리 사용자 서비스와 커널 서비스는 동일한 주소 공간에서 실행됩니다. 커널 크기가 늘어나고 OS 크기도 늘어납니다.

모놀리식 커널은 시스템 호출을 통해 CPU 스케줄링, 장치 관리, 파일 관리, 메모리 관리, 프로세스 관리 및 기타 OS 서비스를 제공합니다. 파일 관리 및 메모리 관리를 포함한 이러한 모든 구성 요소는 커널 내에 있습니다. 사용자 서비스와 커널 서비스는 동일한 주소 공간을 사용하므로 운영 체제가 빠르게 실행됩니다. 이 커널의 한 가지 단점은 시스템의 프로세스나 서비스 중 하나라도 실패하면 전체 시스템이 충돌한다는 것입니다. 모놀리식 커널에 새로운 서비스를 추가하려면 운영 체제 전체를 수정해야 합니다.

모놀리식 커널의 장점과 단점

모놀리식 커널에는 다양한 장점과 단점이 있습니다. 모놀리식 커널의 장점과 단점 중 일부는 다음과 같습니다.

장점

모놀리식 커널은 메모리 관리, 파일 관리, 프로세스 스케줄링 등으로 인해 빠르게 실행됩니다.
모든 구성 요소는 서로 및 커널과 직접 상호 작용할 수 있습니다.
이는 단일 주소 공간 내에서 완전히 실행되는 하나의 거대한 프로세스입니다.
그 구조는 쉽고 간단합니다. 커널에는 처리에 필요한 모든 구성 요소가 포함되어 있습니다.

단점

사용자가 새로운 서비스를 추가해야 하는 경우 전체 운영 체제를 수정해야 합니다.
모놀리식 운영 체제로 작성된 코드를 이식하는 것은 쉽지 않습니다.
서비스 중 하나라도 실패하면 전체 시스템이 실패합니다.

마이크로커널과 모놀리식 커널의 주요 차이점

여기에서는 마이크로커널과 모놀리식 커널의 주요 차이점을 알아봅니다. 마이크로커널과 모놀리식 커널의 다양한 차이점은 다음과 같습니다.

마이크로커널은 하위 수준 주소 공간 관리, IPC, 스레드 관리 등의 방법을 제공하여 운영 체제를 구현하는 커널 유형입니다. 반면, 모놀리식 커널은 완전한 OS가 커널 공간에서 실행되는 커널 유형입니다.
마이크로커널은 서로 다른 주소 공간에서 사용자 및 커널 서비스를 실행합니다. 반면에 모놀리식 커널은 동일한 주소 공간에서 커널과 사용자 서비스를 모두 실행합니다. 마이크로커널에서는 IPC, 메모리 관리, 스케줄링과 같은 필수 프로세스만 커널 공간에서 발생합니다.
시스템 애플리케이션과 하드웨어 간의 통신이 메시지 전달을 통해 설정되기 때문에 마이크로커널의 실행 속도가 느려집니다. 반면, 시스템 호출이 시스템 애플리케이션과 하드웨어 간의 통신을 설정하므로 모놀리식 커널의 실행이 더 빠릅니다.
마이크로커널은 메시징 대기열을 사용하여 IPC를 달성합니다. 반면, 모놀리식 커널은 IPC를 달성하기 위해 소켓과 신호를 사용합니다.
커널 주소 공간에서는 커널 서비스만 실행되므로 마이크로커널 크기는 모놀리식 커널보다 작습니다. 반면, 모놀리식 커널 크기는 사용자 서비스와 커널 서비스가 모두 동일한 주소 공간에서 실행되기 때문에 더 큽니다.
마이크로커널은 서비스가 실패하더라도 운영 체제가 변경되지 않기 때문에 모놀리식 커널보다 더 안전합니다. 반면, 모놀리식 커널에서 서비스가 실패하면 전체 시스템이 실패합니다.
마이크로커널은 커널 공간과 분리된 사용자 주소 공간에 새로운 서비스가 추가되므로 확장이 간단하므로 커널을 업데이트할 필요가 없습니다. 반면, 모놀리식 커널에서 새로운 서비스가 사용되는 경우 전체 커널을 업데이트해야 합니다.
마이크로커널 설계에는 더 적은 코드가 필요하므로 오류가 줄어듭니다. 이와 대조적으로 모놀리식 커널에는 더 많은 코드가 필요하므로 더 많은 오류가 발생합니다.

마이크로커널과 모놀리식 커널의 정면 비교

여기서는 Microkernel과 Monolithic Kernel을 직접 비교하는 방법을 알아봅니다. 마이크로커널과 모놀리식 커널의 주요 차이점은 다음과 같습니다.

특징	마이크로커널	모놀리식 커널
정의	낮은 수준의 주소 공간 관리, IPC, 스레드 관리 등을 제공하여 운영체제를 구현하는 커널 유형입니다.	전체 운영 체제가 커널 속도로 실행되는 커널 유형입니다.
크기	크기가 더 작습니다.	마이크로커널보다 더 큽니다.
속도	프로세스 실행 속도가 느려집니다.	프로세스 실행이 더 빠릅니다.
기초적인	다양한 주소 공간에서 커널 및 사용자 서비스를 구현합니다.	동일한 주소 공간에서 사용자 서비스와 커널 서비스를 모두 구현합니다.
보안	모놀리식 커널보다 더 안전합니다.	마이크로커널보다 덜 안전합니다.
안정	단일 프로세스 오류는 다른 프로세스에 영향을 미치지 않습니다.	모놀리식 커널에서는 서비스가 실패하면 전체 시스템이 실패합니다.
펼 수 있는	연장이 쉽습니다.	연장이 어렵습니다.
암호	마이크로커널을 작성하려면 더 많은 코드가 필요합니다.	모놀리식 커널을 작성하려면 더 적은 코드가 필요합니다.
프로세스 간	통신 마이크로커널은 메시징 대기열을 사용하여 IPC를 달성합니다.	모놀리식 커널은 IPC를 달성하기 위해 신호와 소켓을 사용합니다.
유지보수 용이성 유지보수가 쉽습니다.	유지 관리에는 추가 시간과 리소스가 필요합니다.
디버그	디버깅하기 쉽습니다.	디버깅이 어렵습니다.
예	Symbian, L4Linux, K42, Mac OS X, PikeOS, HURD 등	Linux, BSD, Solaris, OS-9, DOS, OpenVMS 등

결론

두 커널 아키텍처 모두 많은 이점과 제한 사항이 있습니다. 따라서 어느 것이 더 좋고 사용해야 하는지에 대한 간단한 해결책은 없습니다. 목표와 요구 사항은 커널 스타일을 선택해야 합니다. 다른 유형의 커널에는 나노커널, 하이브리드 커널 및 엑소커널이 있습니다.