今天，我們來對Unix內(nèi)核的知識進(jìn)行講解。學(xué)習(xí)了很多關(guān)于Unix內(nèi)核的知識。我們知道所有的Unix內(nèi)核都同宗同源，并且提供相同的API，現(xiàn)代的Unix內(nèi)核存在許多設(shè)計(jì)上的相似之處。

Unix內(nèi)核幾乎毫無例外的都是一個(gè)不可分割的靜態(tài)可執(zhí)行塊（文件）。也就是說，它們必須以完整、單獨(dú)的可執(zhí)行塊的形式在一個(gè)單獨(dú)的地址空間中運(yùn)行。Unix內(nèi)核幾乎都需要硬件系統(tǒng)提供頁機(jī)制以管理內(nèi)存。這種頁機(jī)制可以加強(qiáng)內(nèi)存空間的保護(hù)，并保證每個(gè)進(jìn)程都可以運(yùn)行于不同的虛地址空間上。

操作系統(tǒng)內(nèi)核可以分為兩大設(shè)計(jì)陣營：單內(nèi)核和微內(nèi)核（第三陣營外內(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）。

單內(nèi)核是兩大陣營中一種較為簡單的設(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)的大過程來實(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)為單模塊具有簡單和高性能的特點(diǎn)。大多數(shù)Unix內(nèi)核都設(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)的大過程來實(shí)現(xiàn)。相反，微內(nèi)核的功能被劃分為獨(dú)立的過程，每個(gè)過程叫做一個(gè)服務(wù)器。理想情況下，只有強(qiáng)烈請求特權(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，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)。Unix內(nèi)核也是如此。

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婕皟?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)核中簡單的函數(shù)調(diào)用沒有這些開銷。

基于此，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 OS X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。關(guān)于Unix內(nèi)核，我們就介紹了這么多。

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