Aquí hay diferentes tipos de núcleos, con cómo `kernel.c` podría relacionarse con ellos:
1. Kernels monolíticos:
* Descripción: Toda la funcionalidad del sistema operativo (controladores de dispositivos, administración de memoria, sistema de archivos, etc.) se ejecuta en el espacio del núcleo. Esto lleva a un solo programa grande y complejo.
* `kernel.c` rol: En un núcleo monolítico, `kernel.c` * podría * contener las rutinas de inicialización del núcleo, el bucle principal (o bucle de programador), el manejo de interrupciones y las implementaciones iniciales potencialmente iniciales de los subsistemas clave. Es un punto de partida común. También podría ser un archivo relativamente más pequeño que contiene inicialización y envío, con otros archivos de origen que manejan subsistemas específicos. Sin embargo, un núcleo monolítico generalmente tiene muchos archivos de origen, y `kernel.c` es solo una pieza. Podría orquestar la carga e inicialización de los controladores y otros componentes centrales.
Ejemplos:
* Linux temprano: Las primeras versiones de Linux estaban más cerca del monolítico, aunque ha evolucionado significativamente.
* Familia BSD (FreeBSD, OpenBSD, NetBSD): Si bien es modular, estos todavía tienen una gran base de código de núcleo.
* MS-DOS: Un ejemplo simple.
2. Microkernels:
* Descripción: Un microkernel proporciona un conjunto mínimo de servicios centrales:comunicación entre procesos (IPC), gestión básica de memoria y programación de CPU. Los controladores de dispositivos, los sistemas de archivos y otros servicios del sistema operativo se ejecutan en el espacio de usuario.
* `kernel.c` rol: En un microkernel, `kernel.c` suele ser más pequeño y se enfoca únicamente en las funciones de microkernel central. Contendría código para:
* Manejo de IPC (pase de mensajes)
* Gestión de tareas (hilos/procesos) y programarlas
* Implementación de una interfaz básica de la Unidad de Gestión de Memoria (MMU).
* Manejo de llamadas del sistema y enviándolas al servicio correcto.
* Interrupción del manejo y la dirección de los servicios relevantes.
Ejemplos:
* Minix 3: Diseñado explícitamente como un microkernel.
* qnx: Un sistema operativo microkernel en tiempo real.
* l4/fiasco: Una familia de microkernels de alto rendimiento.
3. Kernels híbridos:
* Descripción: Un núcleo híbrido intenta combinar los beneficios del monolítico y los microkernos. Por lo general, tienen más servicios que se ejecutan en el espacio del núcleo que un microkernel, pero menos que un núcleo monolítico. Esto a menudo incluye controladores de dispositivos.
* `kernel.c` rol: En un núcleo híbrido, el `kernel.c` sería más grande que en un microkernel pero más pequeño que en un núcleo puramente monolítico. Podría contener:
* Manejo y envío de llamadas del sistema central
* Carga y administración inicial del controlador del dispositivo (aunque algunos controladores podrían ser módulos)
* Implementaciones de gestión de memoria e memoria virtual
* Programación de CPU
* Comunicación entre procesos (potencialmente optimizado en comparación con los microkernos)
* Inicialización del núcleo y sus subsistemas.
Ejemplos:
* Windows NT Kernel (utilizado en Windows 2000, XP, Vista, 7, 8, 10, 11): Si bien a menudo se describe como un híbrido, se inclina más hacia un enfoque monolítico en términos de la cantidad de código que se ejecuta en el espacio del núcleo.
* macOS (xnu): Utiliza un enfoque híbrido, combinando partes del Mach Microkernel con componentes BSD Unix.
4. Exokernels:
* Descripción: Exokernels llevan el concepto de microkernel a un extremo. Proporcionan una abstracción mínima sobre el hardware, lo que permite que las aplicaciones administren recursos directamente. Las aplicaciones solicitan recursos, y el exokernel simplemente garantiza el aislamiento y la protección.
* `kernel.c` rol: En un exokernel, `kernel.c` sería * extremadamente * pequeño. Se centraría principalmente en:
* Seguimiento de recursos y aislamiento
* Autorización y control de acceso
* Proporcionar una interfaz de bajo nivel al hardware (por ejemplo, asignar páginas físicas, configurar tablas de página).
* Programación muy mínima.
Ejemplos:
* exos: Un sistema operativo de investigación que fue pionero en el concepto Exokernel.
5. Nanokernels/picokernels:
* Descripción: Incluso más pequeño que las microkernels, a menudo utilizadas en sistemas integrados y sistemas operativos en tiempo real (RTO). Por lo general, manejan solo la abstracción del hardware, las interrupciones y la programación básica de tareas.
* `kernel.c` rol: En un nanokernel, `kernel.c` sería excepcionalmente mínimo. Se preocuparía principalmente por:
* Manejo de interrupciones
* Programación de tareas y conmutación de contexto
* Posiblemente protección de memoria básica
* La capa de abstracción de hardware más pequeña posible (HAL).
Ejemplos:
* Implementaciones específicas de RTOS.
6. Unikernels:
* Descripción: Un unikernel es una imagen especializada de máquina de espacio de un solo dirección que incluye solo los componentes del sistema operativo necesarios para ejecutar una aplicación específica. Se compila directamente del código de aplicación y una biblioteca de kernel especializada.
* `kernel.c` rol: El concepto de un archivo `kernel.c` es menos aplicable directamente. El núcleo a menudo se construye a partir de bibliotecas y configuraciones específicas de la aplicación. Puede haber un archivo de "pegamento" o punto de entrada que podría llamarse `kernel.c`, pero su papel se trata más de vincular componentes que representar una estructura de kernel tradicional. Podría participar en la configuración del entorno inicial y llamar a la función principal de la aplicación.
Ejemplos:
* OSV: Un unikernel diseñado para entornos en la nube.
* incluido: Otra plataforma Unikernel.
Consideraciones importantes:
* Organización de archivos: Los sistemas operativos modernos, incluso aquellos con núcleos monolíticos, están organizados en muchos archivos de origen. `Kernel.c` es solo uno, y el papel que desempeña puede variar según las opciones de arquitectura y diseño del sistema operativo.
* Proceso de arranque: `kernel.c` a menudo se involucra en el proceso de arranque temprano, configurando el sistema antes de entregar el control a otras partes del núcleo o la aplicación.
* Detalles de implementación: Las funciones y estructuras específicas que se encuentran en `kernel.c` dependerán completamente del sistema operativo.
* Kernels modulares: Muchos módulos modernos de soporte de núcleos (por ejemplo, módulos de núcleo cargables en Linux). Estos módulos pueden extender la funcionalidad del núcleo dinámicamente, difuminando las líneas entre el "espacio del núcleo" y el "espacio de usuario" hasta cierto punto, y potencialmente reduciendo el tamaño inicial y la complejidad del código del núcleo central (incluido lo que se podría encontrar en 'kernel.c`).
En resumen, mientras que el nombre `kernel.c` implica un componente central, su papel y contenido reales varían dramáticamente en función del tipo de núcleo (monolítico, microkernel, híbrido, etc.) y el diseño específico del sistema operativo. Con frecuencia es un archivo de inicialización y punto de entrada, pero no siempre el archivo central que contiene la mayor parte del código del sistema operativo.