微内核

微内核

1.简介

微内核结构由一个非常简单的硬件抽象层和一组比较关键的原语或系统调用组成，这些原语仅仅包括了建立一个系统必需的几个部分，如线程管理，地址空间和进程间通信等。

微核的目标是将系统服务的实现和系统的基本操作规则分离开来。例如，进程的输入/输出锁定服务可以由运行在微核之外的一个服务组件来提供。这些非常模块化的用户态服务用于完成操作系统中比较高级的操作，这样的设计使内核中最核心的部分的设计更简单。一个服务组件的失效并不会导致整个系统的崩溃，内核需要做的，仅仅是重新启动这个组件，而不必影响其它的部分。

微内核

在微内核结构中，操作系统的内核只需要提供最基本、最核心的一部分操作（比如创建和删除任务、内存管理、中断管理等）即可，而其他的管理程序（如文件系统、网络协议栈等）则尽可能的放在内核之外。这些外部程序可以独立运行，并对外部用户程序提供操作系统服务，服务之间使用进程间通信机制（IPC）进行交互，只在需要

内核的协助时，才通过一套接口对内核发出调用请求。

2.特点

在微内核结构中，操作系统的内核只需要提供最基本、最核心的一部分操作（比如创建和删除任务、内存管理、中断管理等）即可，而其他的管理程序（如文件系统、网络协议栈等）则尽可能的放在内核之外。这些外部程序可以独立运行，并对外部用户程序提供操作系统服务，服务之间使用进程间通信机制（IPC）进行交互，只在需要内核的协助时，才通过一套接口对内核发出调用请求。

3.优点

微内核系统的优点时操作系统具有良好的灵活性。它使得操作系统内部结构简单清晰。程序代码的维护非常之方便。但是也有不足之处。微内核系统由于核心态只实现了最基本的系统操作，这样内核以外的外部程序之间由于独立运行使得系统难以进行良好的整体优化。另外，进程间互相通信的开销也较单一内核系统要大许多。从整体上看，在当前的硬件条件下，微内核在效率上的损失小于其在结构上获得的收益，故而选取微内核成为操作系统的一大潮流。

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linux是典型的宏内核架构，就是说操作系统内核本身是一个不可分割的进程，而微内核结构，是说操作系统内核是一组相互协作的进程，而最核心的进程才是OS实际的内核，这个进程一般负责其他内核进程之间的交互。微内核的设计可以将很多在宏内核中原本属于内核的程序移出内核，使得操作系统更加稳定，比如在宏内核中文件系统运行在内核态，而在微内核架构中，文件系统则运行在用户态，这样即使文件系统出问题了，也不会使操作系统崩溃。很明显微内核的架构强于宏内核的设计。现在的OS中，mac os x,gnu hurd等是属于微内核架构，而传统的unix和linux都是宏内核架构。一般来说，宏内核更容易实现，微内核实现起来难度更大，主要是因为微内核架构里，很多进程通信是异步的，这样就难于调试，并且更容易有bug,实现后也会更强大。即使是linus也认为微内核的设计更好一些，linux被设计宏内核主要是因为他认为宏内核更易实现，但是linux 还是做出了模块化的设计，这是不是也从微内核设计中学习了一些东西呢？顺便说一句，windows号称也是微内核结构。

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