【操作系统】简单了解一下宏内核和微内核

• 内核有哪些组成部分？
• 宏内核和微内核的区别是什么？
• 内核分层的目的是什么?

计算机中资源主要包括软件资源和硬件资源，软件资源可以理解为各种各样的数据，那么硬件资源就是计算器的实际组成部分，主要可以分为下面这些部分：

• 总线，负责连接其他设备，它是设备工作的基础
• CPU，中央处理器，负责执行程序和处理数据运算
• 内存，负责存储运行时的代码和数据
• 硬盘，负责长久储存用户文件数据
• 网卡，负责计算机与计算机之间的通信
• 显卡，负责显示工作
• 各种I/O设备，显示器，打印机，键盘，鼠标等

内核又可以理解为对系统中软件和硬件资源的管理，从不同的功能角度来说可以划分到下面这些部分：

• 进程管理，把运行时的程序抽象为进程，控制进程在CPU上的的资源占用情况
• 内存管理，为程序分配内存，或者释放内存
• 文件系统，管理用户数据
• 图形系统，管理显卡，负责显示信息
• 网络组件，网卡主要负责网络通讯，网络通讯需要各种通信协议，最后在内核中形成了网络协议栈
• IO管理器，管理显示器，鼠标，键盘等

宏内核

内核部分包含进程管理，内存管理，文件系统，图形系统，网络组件，IO管理器等，把这些部分中所有代码编译，链接在一起，形成一个大的可执行程序。这里很类似于单体架构。

优点：减少了模块之间调用的成本，性能高。

缺点：各个功能模块之间高度耦合，扩展性和移植性差，一个模块出了问题，整个内核的所有组件都可能有问题。

微内核

内核部分的功能要做到精简，不需要太多的功能，仅仅只有进程调度、处理中断、内存空间映射、进程间通信等功能。进程管理、内存管理、设备管理、文件管理等服务功能，做成一个个服务进程。

进程之间通过消息进行通信，这有那种微服务的感觉。

优点：结构挺清晰，系统有良好的一致性，内核代码量少，伸缩性和拓展性都比较好

缺点：进程通讯增加了成本，性能比较差

内核分层

内核中的代码，垂直划分不同的层级，比如把硬件平台相关的代码抽离出来，化作硬件代码层，当移植到不同的硬件平台时，只需要修改这地方的代码即可。

• 内核实现分层的主要目的和好处在于屏蔽底层细节，使上层开发更加简单。
• 分层以后可以提高可移植性，

混合架构

混合内核大致是将需要频繁调用的功能放在内核中，提升性能。不会经常使用的功能模块可以放在内核外作为服务运行，这样也不会造成内核过度臃肿。

当前系统内核，Linux是宏内核，Windows和NT内核和苹果Darwin的XNU内核都是混合的内核，它兼具了宏内核的极致性能，又吸收了微内核的安全性和易拓展等特点。