标签：1.4 功能 操作系统 王道 内核 模块 微内核 服务器

操作系统结构

分层法

概念

是将操作系统分为若干层，最底层（层0）为硬件，最高层（层N）为用户接口，每 层只能调用紧邻它的低层的功能和服务（单向依赖）

图示

优点

①便于系统的调试和验证，简化了系统的设计和实现

②易扩充和易维护

问题

①合理定义各层比较困难

②效率较差，各层之间都有相应的层间通信机制，这无疑增加了额外的开销，导致系统效率降低

模块化

概念

是将操作系统按功能划分为若干具有一定独立性的模块，各模块之间能够通过接口进行通信

图示

衡量独立性的标准

内聚性，模块内部各部分间联系的紧密程度。内聚性越高，模块独立性越好。

耦合度，模块间相互联系和相互影响的程度。耦合度越低，模块独立性越好。

优点

①提高了操作系统设计的正确性、可理解性和可维护性

②增强了操作系统的可适应性

③加速了操作系统的开发过程

缺点

①模块间的接口规定很难满足对接口的实际需求

②各模块设计者齐头并进，每个决定无法建立在上一个已验证的正确决定的基础上，因此无法找到一个可靠的决定顺序。

(宏、大)内核

概念

将系统的主要功能模块都作为一个紧密联系的整体运行

在核心态，从而为用户程序提供高性能的系统服务

类似公司刚成立时老板要管很多事情

举例

Windows、Android、 iOS、 macOS、 Linu

基于宏内核的构架，广泛吸取微内核

构架的优点而后揉合而成的混合内核

微内核

目的

实现高可靠性，一个模块中的错误只会使这个模块崩溃，而不会使整个系统崩溃

概念

将内核中最基本的功能保留在内核，而将那些不需要在核心态执行的功能

移到用户态执行，从而降低内核的设计复杂性

公司壮大后老板只需关键决策，底下的事情员工去做

移出内核的操作系统代码根据分层的原则被划分成若干服务程序，它们的执行相互独立，交互则都借助于微内核进行通信

对操作系统的分类

微内核(机制)

概念

②一些较基本的功能

①与硬件处理紧密相关的部分

③客户和服务器之间的通信

多个服务器(策略)

概念

实现操作系统中的绝大部分功能的一组服务器(进程)

举例

实现对进程（线程）进行管理的进程（线程）服务器

实现虚拟存储器管理功能的虚拟存储器服务器

运行在用户态

图示(单机环境)

基本功能

①进程（线程）管理

通信、切换、调度

②低级存储器管理

页表等

③ 中断和陷入处理

注：一个功能是一分为二的放在内核和服务器，不能说这个功能完全是由微内核实现，微内核放的是与硬件紧密相关的一小部分和最和基本的功能

特点

①扩展性和灵活性

②可靠性和安全性

③可移植性

④分布式计算

缺点

性能问题，因为需要频繁地在核心态和用户态之间进行切换，操作

系统的执行开销偏大

外核

概念

对机器进行分区，给每个用户整个资源的一个子

集，运行在内核态

任务

为虚拟机分配资源，并检查使用这些资源的企图，以确保没有机器会使用他人的资源

每个用户层的虚拟机可以运行自己的操作系统，但限制只能使用已经申请并且获得分配的那部分资源

优点

减少了映射层，只需要记录已经分配给各个虚拟机的有关资

源即可

将多道程序（在外核内）与用户操作系统代码（在用户空间

内）加以分离

课后习题

微内核描述

①内核足够小

②基于客户/服务器模式

③应用“机制与策略分离”原理

④采用面向对象技术

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来源： https://www.cnblogs.com/zxgblog/p/16607543.html

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