体系结构

怎么设计

大内核、微内核

层次结构

层次

层次，大体上是比较一致的

用户 应用程序 非内核功能（eg：GUI） 进程管理、存储器管理、设备管理等 时钟管理、中断处理、原语（设备驱动、CPU切换等） 裸机（纯硬件）

结构

具体的实现，或者说结构，主要有如下几种： 微内核、大内核； 层次结构； 模块化结构； 外核结构。

微内核

只把最基本的功能保留在内核（时钟管理、中断处理、原语）

优点：内核功能少，结构清晰，方便维护。其他微内核模块的崩溃不一定会引起整个系统的崩溃。

缺点：需要频繁在内核态和用户态之间切换，性能低；微内核之间通过消息传递方式，性能低。

大内核

把操作系统的主要功能模块（时钟管理、中断管理、原语；进程管理，存储管理，设备管理等）都作为系统内核，运行在核心态。

优点：高性能，各功能间直接调用。

缺点：内核代码庞大，结构混乱，难以维护。内核某处崩溃会引起整个系统的崩溃。

分层结构

洋葱结构。每层只能调用更低一层提供的功能。

优点：方便调试和验证（分层调试，分层测试）。层间的调用结构设计时已经固定，在两层间加新层比较方便。

缺点：难以定义层次或边界（接口含义，传参，返回内容），eg：可能两个层次或模块间存在互调；跨层调用效率低

模块化结构

将内核分为多个模块，每个模块又分为子模块。各模块间互相协作。

内核 = 主模块 + 可加载模块

主模块：核心模块

可加载模块：可动态加载到内核中

优点：模块间逻辑清晰，易于维护。确定模块间接口后，多模块可同时开发。可加载模块可增强操作系统功能和适应性。任何模块之间可以直接函数调用，不是消息传递，效率高。

缺点：模块间接口定义未必合适或者适用。多模块调试验证和测试不方便

外核

给用户分配未经抽象和硬件资源。

结构： 硬件 kernel| 外核 Librarys Programs

优点：效率提升；灵活

缺点：降低系统的一致性；使系统更复杂