Kernel

Als Kernel wird der zentrale Bestandteil eines Betriebssystems bezeichnet. Kernels sind die Basis jedes Betriebssystems wie Windows, Android, Linux und Mac OS X. Häufig werden als Synonyme für den englischen Terminus kernel auch die deutschen Begriffe Systemkern oder Betriebssystemkern verwendet. Im Kern des Betriebsystems ist die grundlegende Daten- und Prozessorganisation verankert, auf der alle anderen Software-Bestandteile des Systems aufbauen. Der Kernel stellt die unterste Schicht der System-Software dar und steuert direkt die Hardware-Komponenten. Zu den gängigsten Anforderungen an einen modernen Systemkern gehören Multitasking und Offenheit für Anwendungen und Erweiterungen.

Als Kernel Panic wird eine Fehlermeldung des Betriebssystems bezeichnet. Das System reagiert durch die Meldung auf einen undefinierten Systemzustand, durch den keine Möglichkeit mehr besteht, das System kontrolliert weiter zu betreiben. Oftmals ist auch von einem Systemabsturz oder einem fatalen Fehler die Rede. Der Begriff Kernel Panic selbst wird vor allem bei unixoiden Betriebssystemen verwendet, das Windows-Äquivalent wird Blue Screen genannt. Häufig sind fehlerhafte Speicherzugriffe und Hardware-Defekte die Ursache für Kernel Panics. Nach einem Kernel Panic auftritt, wird der Anwender meist dazu aufgefordert, den Computer durch langes Drücken des Ein-/Ausschalters neu zu starten.

Der Betriebssystemkern ist in sogenannten Layers unterteilt, in der Informatik wird deshalb auch vom Schichtenmodells gesprochen. Die unteren Schichten, die der Hardware nahe sind, bilden die Basis des Systems. Die darüber liegenden Schichten können zwar auch die Funktionen der hardwarenahen Layers zugreifen, umgekehrt ist es aber nicht möglich. Folgende Schichten bilden den Kern eines Betriebssystems: Die unterste Software-Schicht ist die Schnittstelle zur PC-Hardware wie Prozessor oder Speicher. Über dieser Schicht liegt die Speicherverwaltung, die einen effizienten Zugriff auf den Arbeitsspeicher des Computers regelt.

Es folgt der sogenannte Scheduler, die Prozessverwaltung, die die zeitliche Abfolge von Systemprozessen regelt. Darüber liegt die Schicht der Geräteverwaltung, die die Peripherie-Geräte wie Tastatur, Maus und Drucker steuert. Die letzte Schicht des Betriebssystemkern bildet das Dateisystem, das die Ablageorganisation von Daten auf einem Computer regelt. Außerhalb des Kerns laufen die Anwenderprogramme, die auf Funktionen des Kernels zugreifen.

Der Betriebssystemkern ist für eine Vielzahl von Prozessen verantwortlich. Die Aufgabe, die vom Anwender am häufigsten registriert wird, ist die Schnittstelle zu Programmen. Der Kern sorgt dafür, dass Software gestartet und beendet wird, dass Dateien ein- und ausgegeben werden und dass Anwendungen Zugriff auf den Speicher gewährt wird.

Die Nutzung des Prozessors, Speichers und sonstiger grundlegender Hardware sollte im Idealfall nur dem Kernel obliegen. Außerdem verteilt der Systemkern die Ressourcen des Rechners, wie zum Beispiel die Priorisierung von Netzwerkprozessen. Des weiteren überwacht der Kern die Zugriffsrechte auf Geräte und Dateien in Mehrbenutzersystemen.