Çekirdek nedir?

Çekirdek, işletim sisteminin özüdür; uygulamalarınız ile donanımınız arasında yer alan parçadır. Bilgisayarınızın kaynaklarını (CPU, bellek, depolama, aygıtlar) yönetir ve yazılımların bunları kullanması için güvenli ve tutarlı bir yol sunar. Her şeyin çarpışmadan ilerlemesini sağlayan trafik polisi ve çevirmen olarak düşünün.

Yüksek seviyede, çekirdek:

• Çalışma programları. Hangi programın ne zaman CPU zamanı alacağına karar verir.
• Belleği yönetir. Her uygulamanın verilerini ayrı tutar ve gerektiğinde RAM tahsis eder.
• Aygıtları ve dosyaları yönetir. GPU, SSD, ağ kartı ve dosya sistemleri için sürücülerle iletişim kurar.
• G/Ç işlemlerini aracılık eder. Uygulamalar adına dosya ve ağ verilerini okur ve yazar.
• Güvenliği sağlar. Kullanıcı modunu (uygulamalar) çekirdek modundan (işletim sistemi çekirdeği) ayırır, böylece hatalı bir uygulama tüm sistemi çökertemez.

Tam olarak değil. "İşletim sistemi" genellikle çekirdek ile kullanıcı alanı araçları ve hizmetlerini (kabuklar, kütüphaneler, masaüstü ortamları, arka plan hizmetleri vb.) içerir. Günlük konuşmalarda insanlar bu terimleri birbirine karıştırır, ancak tam anlamıyla çekirdek, diğer her şeyin dayandığı ayrıcalıklı çekirdektir.

Bir uygulama bir dosyayı kaydetmesi veya bir ağ paketi göndermesi gerektiğinde, kullanıcı modundan çekirdek moduna geçen kontrollü bir istek olan sistem çağrısı yapar. Çekirdek izinleri kontrol eder, isteği doğru alt sisteme veya sürücüye yönlendirir ve sonucu uygulamaya geri döndürür. Bu sınır, uygulamaları birbirlerinden ve donanımın keskin kenarlarından korur.

Evet. Birkaç genel tasarımın tartışıldığını göreceksiniz:

• Monolitik çekirdekler, temel hizmetleri ve birçok sürücüyü bir araya getirir. (Örnek: Linux çekirdeği.)
• Mikro çekirdekler çekirdeği küçük tutar ve izolasyon için daha fazla hizmeti çekirdeğin dışına iter.
• Hibrit veya modüler yaklaşımlar, pratik sistemlerin fikirlerini birleştirir ve genellikle performans veya güvenlik için bileşenleri çekirdek sınırının içine veya dışına çeker.

Bunların hepsi aynı amaca yöneliktir: donanımın güvenilir ve hızlı kontrolü. (Örneğin Apple'ın XNU'su, Mach mikro çekirdeğini BSD katmanıyla birleştirir; Windows ise katmanlı bir çekirdek mimarisini belgeler.)

Platformunuza bağlıdır:

• Windows/macOS: Çekirdek güncellemeleri normal işletim sistemi güncellemeleri kapsamında gelir.
• Linux ve birçok sunucu/cihaz: Çekirdek, dağıtımınız veya satıcınız aracılığıyla güncelleyebileceğiniz ayrı bir pakettir. Uzun vadeli destek (LTS) çekirdekleri, yeni özellikleri kararlılık ile takas eder.

Güncelleme, donanım desteği, performans iyileştirmeleri ve güvenlik düzeltmeleri sağlar, ancak üretim sistemlerinde genellikle önce test edersiniz.

Çok kısa versiyon: firmware/UEFI önce çalışır, önyükleyici çekirdeği belleğe yükler, çekirdek donanımı ve sürücüleri başlatır, depolama alanını bağlar ve ardından sistemin geri kalanını çalıştıran ilk kullanıcı alanı sürecini başlatır. Bundan sonra, arka planda sürekli olarak işleri planlar ve I/O işlemlerini yönetir.

Kesinlikle. Android telefonlar, oyun konsolları, yönlendiriciler, akıllı TV'lerin çoğu, arka planda bir çekirdek içeren bir tür işletim sistemi çalıştırır. Bu kavram sadece masaüstü ve dizüstü bilgisayarlar için geçerli değildir.

Çekirdeğin içinde bir sorun meydana geldiğinde (örneğin kritik bir sürücü hatası), işletim sistemi genellikle verilerin bozulma riskini göze almaktansa durur. Unix benzeri sistemler çekirdek paniği bildirir; Windows ise durdurma hatası ("mavi ekran") gösterir. Bu dramatik bir durumdur, ancak dosyalarınızı koruyan son çare bir güvenlik önlemidir.

• Çekirdek, CPU, bellek, aygıtlar ve G/Ç'yi yöneten işletim sisteminin ayrıcalıklı çekirdeğidir.
• Uygulamalar, kullanıcı modu / çekirdek modu sınırını aşan sistem çağrıları aracılığıyla bununla etkileşime girer.
• Farklı çekirdek tasarımları (monolitik, mikro çekirdek, hibritler) performans, izolasyon ve bakım kolaylığı arasında denge sağlar.

• Kullanıcı alanı / Çekirdek alanı: Normal uygulamaların ve çekirdeğin çalıştığı alanlar.
• Sistem çağrısı (syscall): Uygulamalardan çekirdek hizmetlerine kontrollü giriş noktası.
• Sürücü: Belirli bir aygıtın nasıl çalıştırılacağını bilen çekirdek veya kullanıcı alanı bileşeni.
• Zamanlayıcı: Hangi iş parçacığının bir sonraki adımda çalışacağına karar veren çekirdek bileşeni.
• Sanal bellek: Her sürece kendi adres alanını veren çekirdek özelliği.
• Önyükleyici: Başlangıçta çekirdeği belleğe yükleyen program.
• Çekirdek paniği / durdurma hatası: Hasarı önlemek için sistemi durduran ölümcül bir çekirdek modu hatası.