모놀리식 커널

2. 마이크로 커널과의 관계

운영 체제(OS)를 구성하는 요소들을 단일 메모리 공간에서 실행하는 모놀리식 커널과 달리, 마이크로 커널은 OS를 구성하는 몇 가지 요소, 기능을 커널 공간에서 분리하여 외부 모듈화하는 기법을 말한다. 모놀리식 커널의 설계 사상 및 개념 자체는 이전부터 존재했지만, '모놀리식 커널'이라는 용어는 마이크로커널이라는 개념이 등장하면서 그 반대 개념으로 명명되었다.^[4]

모놀리식 커널 방식은 OS 기능의 대부분이 단일 메모리 공간에서 수행되므로, 마이크로커널 방식에 비해 동일한 처리를 수행할 때 컨텍스트 스위치나 프로세스 간 통신 등에 의한 오버헤드가 상대적으로 적어, 실질적인 성능 면에서 유리하다는 견해가 있다. 실제로 프로세서의 동작 클럭이 수 MHz - 수십 MHz 정도였던 1980년대에는 컨텍스트 스위치 등의 실행 비용 문제가 컸기 때문에, 당시 상용 UNIX의 대부분은 모놀리식 커널 방식을 채택했다.

하지만 프로세서의 처리 속도가 비약적으로 발전하고, 마이크로커널의 고속화 기술 발전 및 필요에 따라 일부 서브 시스템을 커널 공간에 통합하는 구현이 등장하면서, 모놀리식 커널의 성능상 우위는 작아졌다.

모놀리식 커널은 OS 커널의 풋프린트를 비교적 작게 유지하기 쉽고, 비선점 제약을 추가하면 서비스 구현 시 고려 사항이 줄어들어 개발이 쉬워지는 장점이 있다. 반면, 다양한 기능을 통합함으로써 거대화되어 OS의 기능을 동적으로 전환하거나 업데이트하는 것이 (마이크로커널에 비해) 어려워지는 단점이 있다.

1990년대 초, 커널 기능을 최소한으로 유지하는 마이크로커널이 연구 개발 세계에서 주류가 되면서 모놀리식 커널은 시대에 뒤떨어진 것으로 여겨지기도 했다. 그러나 구현 레벨에서의 차이가 동작상의 치명적인 설계 문제는 아니며, 현재는 필요한 기능을 필요한 성능 레벨로 제공할 수 있다면 문제없다는 형태로 논의가 종결되었다.

Solaris, HP-UX, AIX와 일본의 국산 UNIX 계통, x86계 PC에서 UNIX 호환 기능을 제공하는 리눅스^[4]는 모놀리식 커널을 기초로 한다. 리눅스는 실행 시에 읽어 들이는 커널 모듈을 통해 실행 시 유연성을 높였다.

Windows NT는 초기에는 마이크로커널 방식으로 구현하려 했으나, 오버헤드를 줄이기 위해 여러 수정이 가해졌다. NT 4.0에서는 Windows 서브 시스템과 그래픽스 장치 드라이버가 커널 공간에서 직접 보이도록 수정되었고, Windows 2000 이후에는 하드웨어 관리 기능 일부를 커널 제어부 본체에서 제어하는 방식으로 전환하여 순수한 마이크로커널에서 벗어났다. 결과적으로 Windows NT는 마이크로커널과 모놀리식 커널의 절충을 취한 하이브리드 커널이 되었다.

Mach에서 파생된 macOS도 BSD 서브 시스템, 파일 시스템, 네트워크 등을 커널 공간에 통합하여 순수한 마이크로커널에서 벗어났다. Windows와 마찬가지로, 마이크로커널과 모놀리식 커널 양쪽의 장점을 살린 설계이다.