Kernel

Der Kern eines Betriebssystems

Mit Kernel bezeichnet man die Kernkomponente und zentrale Einheit eines Betriebssystems. In dieser Komponente sind alle wesentlichen Daten- und Dateisysteme sowie Prozessorganisationen festgelegt auf welcher dann alle weitere Software aufbaut. Damit ist diese Komponente die niedrigste und gleichsam auch die hardware-naheste Softwareschicht eines Betriebssystems mit direkten Zugriff auf die Hardware.

Aktuelle Herausforderungen für ein Betriebssystemkern sind die Unterstützung von Multi-Kern-Prozessoren, Parallelverarbeitung von Prozessen (Multi-Threading), sowie Modularität und Offenheit für alle erdenklichen Aufgaben bei gleichzeitiger Gewährleistung der Sicherheit und Stabilität des Systems durch Gefahren von außen oder mögliches Fehlverhalten seitens des Nutzers.

Komponenten und Aufgaben eines Kernels

Ein Betriebssystemkern ist in der Regel modular bzw. in Schichten aufgebaut. Die maschinennahen Schichten bilden die Grundlage auf die die Softwareschichten aufbauen. Diese Softwareschichten können und müssen Prozesse und Funktionen der Hardwareschicht aufrufen. Im wesentlichen haben sich fünf Kernelschichten herausgebildet: Hardwareschicht (Speicheradressierung, Prozessorverwaltung), Speicherverwaltung (virtueller Speicher, Partitionen), Prozessmanagement (Taskmanagement), Geräteverwaltung und Treiber, Dateisystem und Softwareschicht.

Daraus ergeben sich die folgenden Aufgaben: Programmschnittstelle, Hardwareabstraktion und -steuerung, Kontrolle/Zugriff über Speicher und Prozessor, Verwaltung der Systemresourcen, Dateisystemverwaltung, Zugriffsrechtskontrolle und Datenschutz (Mehrbenutzersysteme) sowie strukturierter Ablauf zusammenspielender Prozesse (Resourcen- und Prozessstrukturierung).

Befinden sich all diese wesentlichen Bestandteile direkt im Kernel spricht man von einem monolithischen Kernel (Windows), sind die Bestandteile wesentlich voneinander getrennt in eigenständigen Komponenten spricht man von einem Mikrokernel (Amiga OS), eine Kombination aus beiden Varianten wird als Hybridkernel bezeichnet (Windows NT).

Um moderne Betriebssysteme zu realisieren, bedient man sich seit längerem dem Konzept der Prozessverteilung (Tasks). Ein Prozess (z.B. eine Routine, ausführbare Datei) belegt dabei mindestens einen Registersatz des Prozessors und kann über ein integriertes Tasküberwachsungsprogramm analysiert oder auch gestoppt werden (Windows Taskmanager). Jedem Prozess wird ein genau zugeteilter Bereich des Speichers zugewiesen, wenn nötig werden auch Zugriffe auf Ein- und Ausgabegeräte erteilt.

Ist der Kernel des Betriebssystems defekt, lässt sich dieses nicht mehr sauber starten und nicht selten bleibt auch der Zugriff auf wichtige Dateien verwehrt. Ein professioneller Datenretter kann in der Regel mühelos eine Datenwiederherstellung realisieren. Wenden Sie sich im Ernstfall an Daten Spezialist, nehmen Sie unser Angebot einer kostenlosen Analyse wahr und eine Datenrettung ist so gut wie erledigt.