Operativsystemkärna

Förenklad illustration av en operativsystemskärna som mellanlagret mellan hårdvara och mjukvara

En operativsystemskärna (engelska: kernel, kan också översättas till kärna) utgör den centrala och mest basala delen av ett operativsystem och ansvarar för resurstilldelning samt kommunikation mellan hårdvara och mjukvara (program). Operativsystemet (OS) består av kärna, verktyg, grafiskt användargränssnitt (gui), bibliotek osv.

Kärnan hanterar bland annat processer, minne, enhetsdrivrutiner och systemanrop. Den utgör den mest grundläggande komponenten som all annan programvara på datorn är beroende av. Kärnan har också ofta till uppgift att hålla program åtskilda från varandra så att ett program som kraschar inte nödvändigtvis kraschar andra program. Kärnan tillhandahåller också tjänster så att informationsutbyte skall kunna ske mellan program.

Typer av operativsystemskärnor

Operativsystemskärnor kan delas in i flera typer beroende på hur funktioner är organiserade och hur de kommunicerar med systemets hårdvara. De tre vanligaste typerna är monolitiska kärnor, mikrokärnor och hybridkärnor.

Monolitisk kärna

En monolitisk kärna är uppbyggd som ett sammanhängande program där de flesta av operativsystemets funktioner, såsom drivrutiner, filsystem och minneshantering, körs i kärnans adressutrymme. Detta ger ofta hög prestanda, men kan innebära att fel i en komponent påverkar hela systemet. Exempel på operativsystem med monolitisk kärna är GNU/Linux och FreeBSD.

Mikrokärna

En mikrokärna innehåller endast de mest grundläggande funktionerna, såsom kommunikation mellan processer och grundläggande minneshantering. Övriga delar, exempelvis drivrutiner och filsystem, körs som separata processer utanför kärnan. Tanken är att öka stabiliteten och modulariteten. Exempel är GNU Hurd och QNX.

Hybridkärna

En hybridkärna kombinerar egenskaper från både monolitiska kärnor och mikrokärnor. Vissa funktioner körs i kärnläge för prestanda, medan andra hålls separerade. Windows NT är ett exempel på ett operativsystem med hybridkärna. Mac OS bygger på kärnan XNU som är en hybridkärna, men har samtidigt sina egna Apple-komponenter (drivrutiner m.m)

Exokärna

Exokärnor är en mindre vanlig typ där kärnan tillhandahåller minimal abstraktion och istället låter program interagera ännu mer direkt med hårdvaran. Syftet är att ge större flexibilitet och kontroll. Exempel på system som bygger på exokärnor är forskningsprojekten Exokernel och Nemesis.