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Als '''Kernel-Modul, Kernel-Erweiterungsmodul,''' oder '''Kernel-Erweiterung''' ({{enS|kernel module, kernel extension module, kernel extension}}) wird eine ergänzende [[Software]]einheit bezeichnet, die ein laufender [[Kernel (Betriebssystem)]] während der [[Laufzeit (Informatik)|Laufzeit]] und ohne Neustart laden kann. Kernel-Module erweitern die Fähigkeiten des Kernels, etwa indem [[Gerätetreiber|Treiber]], [[Dateisystem]]e, [[Systemaufruf]]e und andere [[Schnittstelle]]n ergänzt werden, die der Kernel zunächst nicht umfasst.<ref name="ubukm">{{Internetquelle |url=https://wiki.ubuntuusers.de/Kernelmodule/ |titel=Kernelmodule |werk=Wiki von ubuntuusers.de |abruf=2020-03-06}}</ref><ref name="archkm">{{Internetquelle |url=https://wiki.archlinux.de/title/Kernelmodule |titel=Kernelmodule |werk=Wiki von archlinux.de |abruf=2020-03-06}}</ref><ref name="ormod">{{Internetquelle |url=https://www.oreilly.de/german/freebooks/linuxdrive2ger/building.html |titel=Module erstellen und starten |titelerg=Kapitel 2. |werk=Linux-Gerätetreiber, 2. Auflage, April 2002 |autor=Alessandro Rubini, Jonathan Corbet |hrsg=O'Reilly |abruf=2020-03-06 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20160825202259/http://www.oreilly.de/german/freebooks/linuxdrive2ger/building.html |archiv-datum=2016-08-25 |offline=ja}}</ref><ref name="tldp.org_module_howto">{{Internetquelle |autor=Bryan Henderson |url=https://www.tldp.org/HOWTO/html_single/Module-HOWTO/ |titel=Linux Loadable Kernel Module HOWTO |datum=2006-09-24 |abruf=2020-03-06 |sprache=en}}</ref>

Das Laden kann beim Initialisieren des Systems erfolgen oder auch erst dann wenn tatsächlicher Bedarf besteht – beim Anschließen eines Gerätes oder wenn bestimmte Funktionen aufgerufen werden – und wieder entladen, sobald es nicht mehr benötigt wird. Das wird als ''dynamisches Laden ({{enS|dynamic load}})'' bezeichnet.

== Nutzen ==
Die Möglichkeit, die Kernel-Fähigkeiten zu erweitern, reduziert die Notwendigkeit, den Kernel anpassen und neu kompilieren zu müssen und reduziert zudem sonst notwendige [[Neustart (Computer)|Neustarts]].

Moderne Betriebssysteme sollen in der Regel auf und mit unterschiedlichen [[Computer]]- und [[Peripherie]]-Geräten funktionieren und liefern dementsprechend Treiber für unterschiedliche Komponenten von Computern, [[Steckkarte|Erweiterungskarten]] und [[Peripheriegerät]]e mit. Kernel-Module ermöglichen es, dass nur die benötigten Treiber für die tatsächlich vorhandene Hardware in den [[Arbeitsspeicher]] geladen werden und deren Funktionen nicht statisch im Kernel mitgeliefert werden muss. Die Umsetzung als zuladbares Erweiterungsmodul macht es außerdem möglich, dass zusätzliche Funktionserweiterungen von [[Drittanbieter]]n genutzt werden können, z. B. als Gerätetreiber für deren [[Hardware]] oder ein weiteres [[Dateisystem]], das von unabhängigen Entwicklern bereitgestellt wird.

Durch [[Plug and Play|Plug & Play]] werden die entsprechenden Kernel-Module normalerweise automatisch vom Kernel angefordert, wenn die entsprechende Hardware gefunden wurde. Dazu registriert das Modul in einer vom Kernel verwalteten Liste alle Geräte, für die es ''zuständig'' ist, sodass der Kernel es findet und laden kann, wenn es benötigt wird. Bei sehr alten Geräten (z. B. [[Industry Standard Architecture|ISA]]-Erweiterungskarten) oder wenn dies aus anderen Gründen nicht automatisch möglich ist, kann ein Erweiterungsmodul auch per Startkonfiguration oder mittels Programmen zur Erkennung (z. B. der Hardware, oder auch eines benötigten Dateisystems) abermals automatisch geladen werden, oder aber das Laden wird vom Anwender selbst angestoßen. Als Kernel-Modul kann ein Treiber zudem im laufenden Betrieb aktualisiert werden, indem es zuerst entladen und danach dessen neuere Version wieder geladen wird.

== Kernel-Module bei Linux-Distributionen ==

Obwohl [[Linux (Kernel)|Linux]] ein [[monolithischer Kernel]] ist, umfasst er auch eine Schnittstelle, um zuladbare Kernel-Module hinzuladen zu können ({{enS|loadable kernel modules}}, kurz ''LKM''). Kernel-Module sind [[Datei]]en, die [[Objektcode]] enthalten (Objektdateien). Sie werden üblicherweise unter <code>/usr/lib/modules/$(uname -r)/</code> abgelegt und tragen die [[Dateinamenserweiterung]] <samp>.ko</samp> ({{enS|kernel object}}; bis Kernel-Version 2.4 war <samp>.o</samp> die Dateinamenserweiterung). Geladene Kernel-Module können u. a. mit dem Befehl <code>lsmod</code> aufgelistet werden.<ref name="ubukm"/><ref name="tldp.org_module_howto"/><ref name="archkm"/>

== Kernel-Module bei FreeBSD ==

Mit FreeBSD 3.0 wurde eine sogenannte {{lang|en|''dynamic kernel linker facility''}} eingeführt (kurz: ''kld''; etwa ‚dynamische Kernelverknüpfungseinrichtung‘), die die bisherige {{lang|en|''LKM facility''}} ablöste. Erweiterungen liegen hier im Verzeichnis <code>/boot/kernel/</code>. Die wichtigsten Befehle diesbezüglich sind <code>kldload(8)</code>, <code>kldunload(8)</code> und <code>kldstat(8)</code>.

== {{Anker|Darwin|Mac OS X|OS X|macOS|iOS}}Kernel-Erweiterungen bei macOS, iOS & Co. ==
Eine Kernel-Erweiterung ({{enS|kernel extensions}}) für [[XNU]], den Kernel von [[Darwin (Betriebssystem)|Darwin]], die Basis von [[macOS]] und [[iOS (Betriebssystem)|iOS]] sowie Apples anderen Betriebssystemen, wird bei Bedarf geladen. Sie liegen im Verzeichnis <code>/System/Library/Extensions/</code> und haben <samp>.kext</samp> als [[Dateinamenserweiterung]].

Aus Sicherheitsgründen wurde diese Möglichkeit für Drittanbieter verworfen und gänzlich ersetzt. Während eine Kernel-Erweiterung im [[Ring (CPU)|Kernelmodus]] läuft, laufen die mit [[macOS Catalina|macOS Catalina 10.15]] eingeführten System-Erweiterungen ({{enS|system extensions}}) im [[Ring (CPU)|Benutzermodus]] und haben so beispielsweise keinen direkten Zugriff auf Hardware.<ref>{{Internetquelle |url=https://developer.apple.com/support/kernel-extensions/ |titel=Deprecated Kernel Extensions and System Extension Alternatives |hrsg=Apple |archiv-url=https://web.archive.org/web/20200226125846/https://developer.apple.com/support/kernel-extensions/ |archiv-datum=2020-02-26 |abruf=2020-03-04 |abruf-verborgen=1 |sprache=en |offline=0}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://developer.apple.com/system-extensions/ |titel=System Extensions and DriverKit |hrsg=Apple |archiv-url=https://web.archive.org/web/20191014115151/https://developer.apple.com/system-extensions/ |archiv-datum=2019-10-14 |abruf=2020-03-04 |abruf-verborgen=1 |sprache=en |offline=0}}</ref><ref name="heiseonline_4656895">{{Heise online |ID=4656895 |Titel=Kernel Extensions in macOS: Apple läutet Ende ein |Autor=Leo Becker |Datum=2020-02-10 |Abruf=2020-03-04 |Zitat=Die neuen "System Extensions" sollen schrittweise klassische Kernel-Erweiterungen ablösen. Sie können nicht mehr so tief in das System eingreifen: Statt im Kernelspace laufen die System Extensions im Userspace.}}</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Betriebssystemtheorie]]
[[Kategorie:Betriebssystemkomponente|!]]
[[Kategorie:Software-Modul]]
[[Kategorie:Linux]]
[[Kategorie:FreeBSD]]

Kernel-Modul - Versionsgeschichte

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