Die Hauptfunktionen des Unix-Kernels sind wie folgt:
- Prozessmanagement: Der Kernel erstellt, plant und verwaltet die Ausführung von Prozessen. Es weist jedem Prozess Ressourcen zu, beispielsweise Speicher, CPU-Zeit und Zugriff auf Peripheriegeräte. Darüber hinaus stellt der Kernel sicher, dass Prozesse sicher und effizient ablaufen, indem er die Synchronisation, Kommunikation und Interprozesskommunikation (IPC) zwischen Prozessen verwaltet.
- Speicherverwaltung: Der Kernel ist für die Verwaltung des physischen und virtuellen Speichers des Systems verantwortlich. Es weist Prozessen je nach Bedarf Speicher zu und gibt ihn frei und nutzt verschiedene Speicherverwaltungstechniken wie Paging und Swapping, um die Speichernutzung zu optimieren und einen effizienten Speicherzugriff sicherzustellen.
- Dateisystemverwaltung: Der Kernel stellt eine Schnittstelle für Prozesse bereit, um auf Dateien zuzugreifen und diese zu bearbeiten. Es verwaltet das Dateisystem, organisiert und speichert Daten auf Speichergeräten und stellt sicher, dass die Datenintegrität gewahrt bleibt. Der Kernel unterstützt außerdem verschiedene Dateisystemtypen und bietet Funktionen wie das Erstellen, Löschen, Umbenennen und Ändern von Dateien.
- Netzwerkmanagement: Der Kernel übernimmt die Netzwerkkommunikation und Datenübertragung. Es implementiert den TCP/IP-Protokollstapel und stellt Dienste für Netzwerkaufgaben bereit, einschließlich Paketrouting, IP-Adressverwaltung und DNS-Auflösung. Der Kernel verwaltet auch Netzwerkgeräte wie Netzwerkkarten und Router und ermöglicht so den Datenaustausch von Prozessen über das Netzwerk.
- Geräteverwaltung: Der Kernel ist für die Verwaltung von Hardwaregeräten wie Festplatten, Druckern und Peripheriegeräten verantwortlich. Es stellt eine Abstraktionsschicht bereit, die die hardwarespezifischen Details vor Prozessen und Anwendungen verbirgt, sodass diese auf einheitliche und konsistente Weise auf Geräte zugreifen können. Der Kernel verarbeitet Interrupts und Geräte-E/A-Vorgänge und gewährleistet so eine effiziente und zuverlässige Gerätekommunikation.
- Sicherheitsmanagement: Der Kernel bietet Sicherheitsfunktionen, um das System vor unbefugtem Zugriff und Missbrauch zu schützen. Es implementiert Mechanismen zur Benutzerauthentifizierung, Zugriffskontrolle und Überwachung. Darüber hinaus erzwingt der Kernel obligatorische Zugriffskontrollrichtlinien und nutzt verschiedene Sicherheitsmaßnahmen wie Sandboxing und Privilegientrennung, um potenzielle Sicherheitslücken zu verhindern.
- Systemaufrufe: Der Kernel stellt eine Reihe von Systemaufrufen bereit, bei denen es sich um grundlegende Operationen handelt, die Prozesse zur Interaktion mit dem Kernel verwenden können. Systemaufrufe ermöglichen es Prozessen, Dienste vom Kernel anzufordern, z. B. das Erstellen neuer Prozesse, den Zugriff auf Dateien und das Senden von Netzwerkpaketen. Der Kernel implementiert diese Systemaufrufe und verarbeitet die zugrunde liegenden Systemoperationen, um sicherzustellen, dass Prozesse auf kontrollierte und standardisierte Weise mit dem System interagieren.