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單體內(nèi)核：提供調(diào)度、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、存儲(chǔ)管理等作為一個(gè)進(jìn)程實(shí)現(xiàn)，所有元素共享相同的地址空間。 微內(nèi)核：系統(tǒng)內(nèi)核僅僅包含一些基本功能如地址空間，進(jìn)程間通信，基本的調(diào)度，其他都由服務(wù)程序提供。 單內(nèi)核與微內(nèi)核設(shè)計(jì)之比較 操作系統(tǒng)內(nèi)核可以分為兩大設(shè)計(jì)陣營(yíng)：?jiǎn)蝺?nèi)核和微內(nèi)核（第三陣營(yíng)外內(nèi)核，主要用在科研系統(tǒng)中， 但也逐漸在現(xiàn)實(shí)世界中壯大起來(lái)）。 單內(nèi)核是兩大陣營(yíng)中一種較為簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，在1980年之前，所有的內(nèi)核都設(shè)計(jì)成單內(nèi)核。所謂單內(nèi) 核就是把它從整體上作為一個(gè)單獨(dú)的大過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，并同時(shí)運(yùn)行在一個(gè)單獨(dú)的地址空間。因此，這樣的 內(nèi)核通常以單個(gè)靜態(tài)二進(jìn)制文件的形式存放于磁盤。所有內(nèi)核服務(wù)都在這樣的一個(gè)大內(nèi)核空間中運(yùn)行。 內(nèi)核之間的通信是微不足道的，因?yàn)榇蠹叶歼\(yùn)行在內(nèi)核態(tài)，并身處同一地址空間：內(nèi)核可以直接調(diào)用函 數(shù)，這與用戶空間沒有什么區(qū)別。這種模式的支持者認(rèn)為單模塊具有簡(jiǎn)單和高性能的特點(diǎn)。大多數(shù)Unix 系統(tǒng)都設(shè)計(jì)為單模塊。 另一方面，微內(nèi)核并不作為一個(gè)單獨(dú)的大過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。相反，微內(nèi)核的功能被劃分為獨(dú)立的過(guò)程， 每個(gè)過(guò)程叫做一個(gè)服務(wù)器。理想情況下，只有強(qiáng)烈請(qǐng)求特權(quán)服務(wù)的服務(wù)器才運(yùn)行在特權(quán)模式下，其他服 務(wù)器都運(yùn)行在用戶空間。不過(guò)，所有的服務(wù)器都保持獨(dú)立并運(yùn)行在各自的地址空間。因此，就不可能像 單模塊內(nèi)核那樣直接調(diào)用函數(shù)，而是通過(guò)消息傳遞處理微內(nèi)核通信：系統(tǒng)采用了進(jìn)程間通信(IPC)機(jī)制， 因此，各種服務(wù)器之間通過(guò)IPC機(jī)制互通消息，互換“服務(wù)”。服務(wù)器的各自獨(dú)立有效地避免了一個(gè)服務(wù) 器的失效禍及另一個(gè)。 同樣，模塊化的系統(tǒng)允許一個(gè)服務(wù)器為了另一個(gè)服務(wù)器而換出。因?yàn)镮PC機(jī)制的開銷比函數(shù)調(diào)用多， 又因?yàn)闀?huì)涉及內(nèi)核空間到用戶空間的上下文切換，因此，消息傳遞需要一定的周期，而單內(nèi)核中簡(jiǎn)單的 函數(shù)調(diào)用沒有這些開銷?；诖?，付之于實(shí)際的微內(nèi)核系統(tǒng)讓大部分或全部服務(wù)器位于內(nèi)核，這樣，就 可以直接調(diào)用函數(shù)，消除頻繁的上下文切換。Windows NT內(nèi)核和Mach（Mac OSX的組成部分）是微內(nèi)核 的典型實(shí)例。不管是Windows NT還是Mac OS X，都在其新近版本中不讓任何微內(nèi)核服務(wù)器運(yùn)行在用戶空 間，這違背了微內(nèi)核設(shè)計(jì)的初衷。 Linux是一個(gè)單內(nèi)核，也就是說(shuō)，Linux內(nèi)核運(yùn)行在單獨(dú)的內(nèi)核地址空間。不過(guò)，Linux汲取了微內(nèi)核 的精華：其引以為豪的是模塊化設(shè)計(jì)、搶占式內(nèi)核、支持內(nèi)核線程以及動(dòng)態(tài)裝載內(nèi)核模塊的能力。不僅 如此，Linux還避其微內(nèi)核設(shè)計(jì)上性能損失的缺陷，讓所有事情都運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)，直接調(diào)用函數(shù)，無(wú)需消 息傳遞。至今，Linux是模塊化的、多線程的以及內(nèi)核本身可調(diào)度的操作系統(tǒng)。實(shí)用主義再次占了上風(fēng)。 當(dāng)Linus和其他內(nèi)核開發(fā)者設(shè)計(jì)Linux內(nèi)核時(shí)，他們并沒有完全徹底地與Unix訣別。他們充分地認(rèn)識(shí) 到，不能忽視Unix的底蘊(yùn)（特別是Unix的 API）。而由于Linux并沒有基于某種特定的Unix，Linus和他 的伙伴們對(duì)每個(gè)特定的問(wèn)題都可以選擇已知最理想的解決方案—在有些時(shí)候，當(dāng)然也可以創(chuàng)造一些新的 方案。以下是對(duì)Linux內(nèi)核與Unix各種變體的內(nèi)核特點(diǎn)所作的分析比較： ·Linux支持動(dòng)態(tài)加載內(nèi)核模塊。盡管Linux內(nèi)核也是單內(nèi)核，可是允許在需要的時(shí)候動(dòng)態(tài)地卸除和 加載部分內(nèi)核代碼。 ·Linux支持對(duì)稱多處理（SMP）機(jī)制，盡管許多Unix的變體也支持SMP，但傳統(tǒng)的Unix并不支持這種 機(jī)制。 ·Linux內(nèi)核可以搶占（preemptive）。與傳統(tǒng)的Unix不同，Linux內(nèi)核具有允許在內(nèi)核運(yùn)行的任務(wù) 優(yōu)先執(zhí)行的能力。在其他各種Unix產(chǎn)品中，只有Solaris和IRIX支持搶占，但是大多數(shù)傳統(tǒng)的Unix內(nèi)核不 支持搶占。 ·Linux對(duì)線程支持的實(shí)現(xiàn)比較有意思：內(nèi)核并不區(qū)分線程和其他的一般進(jìn)程。對(duì)于內(nèi)核來(lái)說(shuō)，所有 的進(jìn)程都一樣—只不過(guò)其中的一些共享資源而已。 ·Linux提供具有設(shè)備類的面向?qū)ο蟮脑O(shè)備模型、熱插拔事件，以及用戶空間的設(shè)備文件系統(tǒng) （sysfs）。 ·Linux忽略了一些被認(rèn)為是設(shè)計(jì)得很拙劣的Unix特性，像STREAMS，它還忽略了那些實(shí)際上已經(jīng)根 本不會(huì)使用的過(guò)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)。 ·Linux體現(xiàn)了自由這個(gè)詞的精髓?，F(xiàn)有的Linux特性集就是Linux公開開發(fā)模型自由發(fā)展的結(jié)果。如 果一個(gè)特性沒有任何價(jià)值或者創(chuàng)意很差，沒有任何人會(huì)被迫去實(shí)現(xiàn)它。相反的，在Linux的發(fā)展過(guò)程中已 經(jīng)形成了一種值得稱贊的務(wù)實(shí)態(tài)度：任何改變都要針對(duì)現(xiàn)實(shí)中確實(shí)存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)完善的設(shè)計(jì)并有正 確簡(jiǎn)潔的實(shí)現(xiàn)。于是，許多其他現(xiàn)代Unix系統(tǒng)包含的特性，如內(nèi)核換頁(yè)機(jī)制，都被毫不遲疑的引入進(jìn)來(lái) |
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