操作系统的体系结构

操作系统的体系结构

分层结构

特性：内核分多层，每层可单向调用更低一层的接口。

优点：便于调试和验证，自底向上逐层调试验证。

缺点：效率低，不可跨层调用，系统调用执行时间长。

模块化

特性：将内核划分为多个模块，各模块之间相互协作。

内核=主模块+可加载内核模块

主模块只负责核心功能，如进程调度、内存管理

优点：支持动态加载新的内核模块，增强OS适应性。

任何模块都可以直接调用其他模块，无需采用消息传递进行通信，效率高。

缺点：模块间相互依赖，更难调试和验证。

大内核

特性：所有的系统功能都放在内核里。

优点：性能高，内核内部各种功能都可以直接相互调用

缺点：内核庞大功能复杂，难以维护。

大内核中某个功能模块出错，就可能导致整个系统崩溃。

微内核

特性：只把最核心的功能放入内核，进程管理、文件管理、设备管理等功能以用户进程的形式运行在用户态。

优点：内核小功能少、易于维护，内核可靠性高。

内核外的某个功能模块出错不会导致整个系统崩溃。

缺点：性能低，需要频繁的切换用户态、核心态。用户态下的各功能模块不可用直接相互调用，只能通过内核的”消息传递“来间接通信。

外核

特性：内核负责进程调度、进程通信等功能，外核负责为用户进程分配未经抽象的硬件资源，且由外核负责保证资源使用安全。

优点：外核可直接给用户进程分配“不虚拟、不抽象”的硬件资源，使用户进程可以更灵活的使用硬件资源。

减少了虚拟硬件资源的“映射层”，提升效率。

缺点：降低了系统的一致性，使系统变得更复杂。