कर्नल

एक कर्नल एक कंप्यूटर प्रोग्राम होता है जो कंप्यूटर के हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर संसाधनों का प्रबंधन करता है। यह एक ऑपरेटिंग सिस्टम का मूल है और सभी अन्य प्रोग्रामों के लिए मूल सेवाएं प्रदान करता है।

कर्नल के कार्य

कर्नल निम्नलिखित विभिन्न कार्यों का क्रियान्वयन करता है:

• प्रक्रिया प्रबंधन: कर्नल प्रक्रियाओं को बनाता और प्रबंधित करता है, जो चल रहे प्रोग्राम की उदाहरण हैं। यह प्रक्रियाओं के लिए मेमोरी आवंटित करता है, उन्हें सीपीयू पर चलाने के लिए अनुसूचित करता है, और जब वे समाप्त हो जाते हैं तो उन्हें समाप्त करता है।
• मेमोरी प्रबंधन: कर्नल कंप्यूटर की मेमोरी का प्रबंधन करता है, जो प्रक्रियाओं को आवंटित करता है और सुनिश्चित करता है कि वे एक दूसरे के साथ व्यवहार न करें।
• फ़ाइल प्रबंधन: कर्नल कंप्यूटर की फ़ाइलों का प्रबंधन करता है, उन्हें बनाता, हटाता और संशोधित करता है। यह फ़ाइलों को पहुँच नियंत्रित करता है, सुनिश्चित करता है कि केवल अधिकृत प्रयोक्ता ही उन्हें एक्सेस कर सकें।
• उपकरण प्रबंधन: कर्नल कंप्यूटर के उपकरणों का प्रबंधन करता है, जैसे प्रिंटर, स्कैनर और नेटवर्क कार्ड। यह इन उपकरणों के लिए ड्राइवर प्रदान करता है, जो उन्हें कर्नल और अन्य प्रोग्रामों के साथ संवाद करने की अनुमति देते हैं।
• नेटवर्किंग: कर्नल नेटवर्किंग के लिए समर्थन प्रदान करता है, जिससे कंप्यूटर नेटवर्क के माध्यम से एक-दूसरे के साथ संवाद कर सकते हैं।
• सुरक्षा: कर्नल कंप्यूटर को अनधिकृत पहुँच और हमलों से सुरक्षा फ़ीचर प्रदान करता है।

कर्नल के प्रकार

दो प्रमुख प्रकार के कर्नल होते हैं:

• मोनोलिथिक कर्नल: एक मोनोलिथिक कर्नल एक एकल, बड़ा प्रोग्राम होता है जो कर्नल के सभी कार्यों को करता है। मोनोलिथिक कर्नल आमतौर पर माइक्रोकर्नल की तुलना में अधिक कुशल होते हैं, लेकिन इनका विकास और रखरखाव भी कठिन होता है।
• माइक्रोकर्नल कर्नल: माइक्रोकर्नल एक छोटा, आधुनिक कर्नल होता है जो कर्नल के केवल आवश्यक कार्यों को प्रदान करता है। माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में कम कुशल होते हैं, लेकिन इनका विकास और रखरखाव आसान होता है।

कर्नल के उदाहरण

कुछ आम कर्नल के उदाहरण शामिल हैं:

• लिनक्स: लिनक्स एक मोनोलिथिक कर्नल का उपयोग करने वाला मुक्त और ओपन-सोर्स ऑपरेटिंग सिस्टम है। लिनक्स दुनिया में सबसे लोकप्रिय ऑपरेटिंग सिस्टमों में से एक है, और यह व्यक्तिगत कंप्यूटर से सर्वर तक कई विभिन्न उपकरणों पर उपयोग होता है।
• विंडोज: विंडोज माइक्रोसॉफ्ट द्वारा विकसित एक प्रॉप्राइटरी ऑपरेटिंग सिस्टम है। विंडोज एक मोनोलिथिक कर्नल का उपयोग करता है, और यह दुनिया में सबसे लोकप्रिय ऑपरेटिंग सिस्टम है।
• macOS: macOS एप्पल द्वारा विकसित एक प्रॉप्राइटरी ऑपरेटिंग सिस्टम है। macOS एक हाइब्रिड कर्नल का उपयोग करता है, जो एक मोनोलिथिक कर्नल और एक माइक्रोकर्नल का संयोजन है।

कर्नल किसी भी कंप्यूटर सिस्टम का महत्वपूर्ण हिस्सा होता है। यह सभी अन्य प्रोग्रामों को चलाने के लिए बुनियादी सेवाएं प्रदान करता है, और कंप्यूटर के हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर संसाधनों का प्रबंधन करता है।

माइक्रोकर्नल क्या है?

एक माइक्रोकर्नल कम्प्यूटर ऑपरेटिंग सिस्टम कर्नल है जो सिस्टम संचालन के लिए केवल सबसे आवश्यक सेवाएं प्रदान करता है। इसका डिजाइन ऐसा होता है कि यह छोटा, कुशल और सुरक्षित होता है, और यह ऑपरेटिंग सिस्टम की अधिकांश फंक्शनालिटी को यूजर स्पेस प्रोसेसेस के अवस्थान पर करता है।

माइक्रोकर्नल की विशेषताएं

• छोटा आकार: माइक्रोकर्नल आमतौर पर मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में बहुत छोटे होते हैं, जो लाइन ऑफ कोड सैंड्रेडोंस या चाहे लाखों तक हो सकते हैं। इसके कारण इन्हें विकसित, रखरखाव और सुरक्षित करना आसान होता है।
• संरचनात्मकता: माइक्रोकर्नल आमतौर पर कुछ ही मुख्य घटकों से मिलकर बने होते हैं जो आसानी से पुनः स्थापित या विस्तारित किए जा सकते हैं। इससे वे मोनोलिथिक कर्नल से अधिक सुविधाजनक और अनुकूल होते हैं।
• सुरक्षा: माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल से अधिक सुरक्षित होते हैं, क्योंकि वे ऑपरेटिंग सिस्टम की अधिकांश फंक्शनालिटी को यूजर स्पेस प्रोसेसेस में चलाते हैं। इसका मतलब है कि यदि एक सुरक्षा दुरुपयोग का खुलासा यूजर स्पेस प्रोसेस में किया जाता है, तो यह सीधे कर्नल को प्रभावित नहीं कर सकता है।
• विस्तार्यता: माइक्रोकर्नल नई सुविधाओं और फंक्शनालिटी के साथ आसानी से विस्तारित किए जा सकते हैं वाणिज्यिक व्यस्थाओं के लिए इन्हें आदर्श बनाता है, जैसे कि एम्बेडेड सिस्टम्स और दूसरे संसाधित परिवेश।

माइक्रोकर्नल के लाभ

• छोटा आकार: माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में अधिक कुशल होते हैं, क्योंकि वे कम मेमोरी और प्रोसेसिंग पावर की आवश्यकता होती है। इसके कारण वे एम्बेडेड सिस्टम्स और दूसरे संसाधित परिस्थितियों में आदर्श होते हैं।
• संरचनात्मकता: माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में अधिक लचीले और अनुकूल होते हैं, क्योंकि वे नई सुविधाओं और फंक्शनालिटी के साथ आसानी से विस्तारित किए जा सकते हैं। इसके कारण वे तेजी से बदलती परिस्थितियों में आदर्श होते हैं।
• सुरक्षा: माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में अधिक सुरक्षित होते हैं, क्योंकि वे ऑपरेटिंग सिस्टम की अधिकांश फंक्शनालिटी को यूजर स्पेस प्रोसेसेस में चलाते हैं। इसका मतलब है कि यदि एक सुरक्षा दुरुपयोग का खुलासा यूजर स्पेस प्रोसेस में किया जाता है, तो यह सीधे कर्नल को प्रभावित नहीं कर सकता है।

माइक्रोकर्नल के दुष्प्रभाव

• प्रदर्शन: माइक्रोकर्नल तेजीसे कर्नल की तुलना में कम प्रदर्शनकारी हो सकते हैं, क्योंकि वे यूजर स्पेस प्रोसेसेस और कर्नल के बीच अधिक कंटेक्स्ट स्विच की आवश्यकता होती है। यह उच्च प्रदर्शनकारी की आवश्यकता वाले एप्लिकेशनों में एक महत्वपूर्ण हानिकारक साबित हो सकता है।
• जटिलता: माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में विकसित और रखरखाव करना अधिक जटिल हो सकता है, क्योंकि इसके लिए ऑपरेटिंग सिस्टम की आंतरिकता की गहरी समझ की आवश्यकता होती है। यह छोटे विकास टीमों या संसाधित संसाधनों वाले संगठनों के लिए एक महत्वपूर्ण हानिकारक साबित हो सकता है।

माइक्रोकर्नल एक ऐसे ऑपरेटिंग सिस्टम कर्नल का प्रकार है जो छोटा, कुशल और सुरक्षित होने के लिए डिजाइन किया गया है। वे एम्बेडेड सिस्टम्स और अन्य संसाधित परिवेशों, साथ ही तेजी से बदलते परिस्थितियों में जहां लचीलापन और अनुकूलता महत्वपूर्ण हैं, में आदर्श होते हैं। हालांकि, माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में कम प्रदर्शनकारी और ज्यादा जटिल विकसित और रखरखाव करने में हो सकते हैं।

मोनोलिथिक कर्नल क्या होता है?

मोनोलिथिक कर्नल

एक मोनोलिथिक कर्नल संकल्पना का एक प्रकार है, जिसमें सभी ओपरेटिंग सिस्टम सेवाएं एक ही, एकीकृत कार्यक्रम में लागू की जाती हैं। इसका मतलब है कि कर्नल एकीकृत मापदंड पद्धति (MMU) के माध्यम से जाने के बिना प्रणाली के सभी संसाधनों का प्रबंधन करने के लिए जिम्मेदार होता है, जिनमें संग्रह, प्रक्रियाएं और उपकरण शामिल हैं।

मोनोलिथिक कर्नल की विशेषताएं

• एकल पता अंतरिक्ष: कर्नल का सभी कोड और डेटा एक ही पता अंतरिक्ष में संग्रहीत होते हैं। इसका मतलब है कि कर्नल मेमोरी के किसी भी स्थान का उपयोग करते हुए प्रणाली को जाने के बिना किसी भी मेमोरी स्थान का उपयोग कर सकता है।
• केंद्रीकृत अनुसूचीप्रणाली: कर्नल प्रणाली में सभी प्रक्रियाओं को अनुसूचित करने के लिए जिम्मेदार होता है। इसका मतलब है कि कर्नल तय करता है कि कौन सी प्रक्रियाएं चलेंगी और कितना समय तक चलेंगी।
• सीधा हार्डवेयर उपयोग: कर्नल को प्रणाली में सभी हार्डवेयर का सीधा उपयोग करने की सुविधा होती है। इसका मतलब है कि कर्नल इसके लिए उपकरण ड्राइवर के माध्यम से जाने की आवश्यकता नहीं होती है, सीधे हार्डवेयर को नियंत्रित कर सकता है।

मोनोलिथिक कर्नल के लाभ

• प्रदर्शन: मोनोलिथिक कर्नल बहुत कुशल हो सकते हैं क्योंकि उन्हें मेमोरी तक पहुंचने के लिए एक एमएमयू से नहीं गुजरना पड़ता है। इसके कारण वे माइक्रोकर्नल्स से तेज हो सकते हैं, जो आमतौर पर एक एमएमयू का उपयोग करते हैं।
• विश्वसनीयता: मोनोलिथिक कर्नल आमतौर पर माइक्रोकर्नल्स से अधिक विश्वसनीय होते हैं क्योंकि उनमें कम ही खामियों की संख्या होती है। इसका कारण यह है कि कर्नल का सभी कोड और डेटा एक ही पता अंतरिक्ष में संग्रहीत होते हैं, जिससे कर्नल क्रैश होने की संभावना कम होती है।
• सरलता: मोनोलिथिक कर्नल आमतौर पर माइक्रोकर्नल्स से सरल होते हैं क्योंकि उन्हें एकाधिक पता स्थानों का प्रबंधन करने की जटिलता का सामना नहीं करना पड़ता। इसके कारण उन्हें विकसित और रखने में आसानी होती है।

मोनोलिथिक कर्नल की कमियाँ

• संवर्धनशीलता: मोनोलिथिक कर्नल बड़े सिस्टमों के लिए संवर्धनशील हो सकते हैं क्योंकि वे ज्यादातर जटिल और प्रबंधन कठिन हो सकते हैं। इसका कारण यह है कि कर्नल का सभी कोड और डेटा एक ही पता अंतरिक्ष में संग्रहीत होते हैं, जिससे नयी सुविधाओं को जोड़ना या नए हार्डवेयर का समर्थन करना मुश्किल हो सकता है।
• विस्तारयोग्यता: मोनोलिथिक कर्नलों को विस्तारित करना कठिन हो सकता है क्योंकि वे मॉड्यूलर नहीं होते। इसका मतलब है कि कर्नल स्वयं को संशोधित किए बिना नई सुविधाओं को जोड़ना या नए हार्डवेयर का समर्थन करना कठिन हो सकता है।
• सुरक्षा: मोनोलिथिक कर्नल्स माइक्रोकर्नल्स से कम सुरक्षित हो सकते हैं क्योंकि उनका एक बड़ातर हमला सतह होता है। इसका कारण यह है कि कर्नल का सभी कोड और डेटा एक ही पता अंतरिक्ष में संग्रहीत होते हैं, जिससे हमलावर्ती लोगों को खामियों की खोज और शोषण करने में आसानी होती है।

निष्कर्ष

मोनोलिथिक कर्नल संकल्पना किए गए एक प्रकार के ओपरेटिंग सिस्टम कर्नल हैं, जो कई सालों से प्रयोग में आ रहा है। उन्हें उनके प्रदर्शन, विश्वसनीयता और सरलता के लिए जाना जाता है। हालांकि, वे स्थान, विस्तारयोग्यता और सुरक्षा को बढ़ाना, विकसित करना और सुरक्षित करना कठिन हो सकते हैं।

माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम और मोनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम के प्रमुख अंतर

माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम

एक माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम में एक ऐसे प्रकार के ऑपरेटिंग सिस्टम का उपयोग किया जाता है जो एक मॉड्यूलर डिज़ाइन का उपयोग करता है, जिसमें एक छोटा कोर कर्नल केवल आवश्यक सेवाएं प्रदान करता है, जैसे कि मेमोरी प्रबंधन, प्रक्रिया प्रबंधन और इंटर-प्रोसेस संचार। सभी अन्य ऑपरेटिंग सिस्टम सेवाएं अलग-अलग यूज़र-स्तर प्रक्रियाओं के रूप में लागू की जाती हैं।

माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम के फायदे:

• मॉड्यूलैरिटी: माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में अधिक मॉड्यूलर होते हैं, जिसके कारण उन्हें बनाये रखने और अपडेट करने में आसानी होती है।
• एक्सटेंसिबिलिटी: माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम को नई सुविधाओं के साथ आसानी से विस्तारित किया जा सकता है अलग-अलग यूजर-स्तर प्रक्रियाओं को जोड़कर।
• रिलायबिलिटी: माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम मानोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में अधिक विश्वसनीय होते हैं क्योंकि कर्नल छोटा होता है और कम जटिल होता है।
• सुरक्षा: माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम मानोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में अधिक सुरक्षित होते हैं क्योंकि कर्नल उपयोगकर्ता-स्तर प्रक्रियाओं से अलग होता है।

माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम के दुष्प्रभाव:

• प्रदर्शन: माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम अंतर-प्रक्रिया संचार के ओवरहेड के कारण मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में कम प्रदर्शन कर सकते हैं।
• जटिलता: माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में डिज़ाइन और अमल करने में अधिक जटिल हो सकते हैं।

मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम

मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम एक ऐसे प्रकार के ऑपरेटिंग सिस्टम है जिसमें सभी घटक एकल कर्नल में एकीकृत होते हैं। इसका मतलब है कि कर्नल ही सभी ऑपरेटिंग सिस्टम सेवाओं, जैसे मेमोरी प्रबंधन, प्रक्रिया प्रबंधन, इंटर-प्रोसेस संचार और उपकरण प्रबंधन, के लिए जिम्मेदार होता है।

मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम के फायदे:

• प्रदर्शन: मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में अधिक प्रदर्शनशील हो सकते हैं क्योंकि अंतर-प्रक्रिया संचार का कोई ओवरहेड नहीं होता है।
• सरलता: मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में डिज़ाइन और अमल करने में सरलता होती है।

मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम के दुष्प्रभाव:

• मॉड्यूलैरिटी: मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में कम मॉड्यूलर होते हैं, जिसके कारण उन्हें बनाये रखने और अपडेट करने में कठिनाई होती है।
• एक्सटेंसिबिलिटी: मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में कम विस्तारणशील होते हैं क्योंकि कर्नल में नई सुविधाएं जोड़ना कठिन होता है।
• रिलायबिलिटी: मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में कम विश्वसनीय होते हैं क्योंकि कर्नल में एक ही बग के कारण पूरी ऑपरेटिंग सिस्टम बंद हो सकती है।
• सुरक्षा: मॉनोलिथिक कर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम माइक्रोकर्नल ऑपरेटिंग सिस्टम की तुलना में कम सुरक्षित होते हैं क्योंकि कर्नल उपयोगकर्ता-स्तर प्रक्रियाओं से अलग नहीं होता है।

तुलना तालिका

| विश्वसनीयता | उच्च | कम | | सुरक्षा | उच्च | कम | | प्रदर्शन | कम | उच्च | | जटिलता | उच्च | कम |

माइक्रोकर्नल पूछे जाने वाले प्रश्न

माइक्रोकर्नल क्या होता है?

माइक्रोकर्नल एक न्यूनतम संख्यात्मक कंप्यूटर ऑपरेटिंग सिस्टम कर्नल होता है जो केवल सबसे आवश्यक सेवाएं प्रदान करता है, जैसे कि मेमोरी प्रबंधन, प्रक्रिया प्रबंधन, और इंटर-प्रक्रिया संचार. फ़ाइल सिस्टम, डिवाइस ड्राइवर और उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस जैसी सभी अन्य ऑपरेटिंग सिस्टम सेवाएं, उपयोगकर्ता स्तरीय प्रक्रियाओं में कार्यान्वित की जाती हैं.

माइक्रोकर्नल के क्या फायदे हैं?

माइक्रोकर्नल ट्रेडिशनल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में कई फायदे प्रदान करते हैं, जिनमें शामिल हैं:

• मॉड्यूलैरिटी: माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में अधिक मॉड्यूलैर होते हैं, जिससे उन्हें विस्तारित और रखरखाव करना आसान होता है.
• सुरक्षा: माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में अधिक सुरक्षित होते हैं क्योंकि वे अधिकांश ऑपरेटिंग सिस्टम कोड को उपयोगकर्ता स्तरीय प्रक्रियाओं में चलाते हैं, जिनपर हमले के प्रति कम शुद्धाचार का सामर्थ्य पैदा होता है.
• प्रदर्शन: माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में अधिक कुशल हो सकते हैं क्योंकि उन्हें केवल वही कोड चलाने की जरूरत होती है जो वास्तव में आवश्यक होता है.

माइक्रोकर्नल के क्या नुकसान हैं?

माइक्रोकर्नल में थोड़ी सी कठिनाईयां भी होती हैं, जिनमें शामिल हैं:

• जटिलता: माइक्रोकर्नल का डिजाइन और अमल करना मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में थोड़ा सांकेतिक हो सकता है.
• प्रदर्शन ओवरहेड: माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में अधिक प्रदर्शन ओवरहेड हो सकता है क्योंकि उन्हें उपयोगकर्ता स्तरीय प्रक्रियाओं और कर्नल के बीच अधिक संदर्भ परिवर्तन की आवश्यकता होती है.

माइक्रोकर्नल के कुछ उदाहरण क्या हैं?

माइक्रोकर्नल के कुछ उदाहरण शामिल हैं:

• मैच: मैच कार्नीगी मेलन विश्वविद्यालय द्वारा विकसित एक माइक्रोकर्नल है. यह आइटून्स प्रणाली, एप्पल macOS और iOS में उपयोग होता है.
• L4: L4 कार्लसरूएह विश्वविद्यालय द्वारा विकसित एक माइक्रोकर्नल है. इसका उपयोग एसईएल4 माइक्रोकर्नल जैसी कई ऑपरेटिंग सिस्टम में होता है.
• मिनिक्सी: मिनिक्स एंड्रू एस ताननबाम द्वारा विकसित एक माइक्रोकर्नल है. यह ऑपरेटिंग सिस्टम डिजाइन और अमल के लिए पाठ्यक्रम करने के लिए उपयोग होता है.

निष्कर्ष

माइक्रोकर्नल मोनोलिथिक कर्नल की तुलना में कई फायदे प्रदान करते हैं, लेकिन इनके पास कुछ नुकसान भी होते हैं. माइक्रोकर्नल या मोनोलिथिक कर्नल का चयन ऑपरेटिंग सिस्टम की विशेष आवश्यकताओं पर निर्भर करता है.