操作系统结构

分层法

分层法是将操作系统分为若干层，最底层为硬件，最高层为用户接口，每层只能调用紧邻它的底层的功能和服务（单向依赖）

分层法的优点：
1：便于系统的调试和验证。简化了系统的设计和实现。第一层可以调试而无需考虑其他部分，因为它只使用了基本硬件。第一层调试完且验证正确之后，就可以调试第二层，如此向上。如果调试某层出现问题 那么错误应就在这一层上，因为它的底层都调试好了，
2：易扩充和易维护。在系统汇总增加、修改或者替换一层中的模块或整层时，只要不改变相应层间的接口，就不会影响其它层

分层法的问题：
1：合理定义各层比较困难，因为依赖关系固定后，往往就显得不够灵活、
2：效率较差。操作系统每执行一个功能，通常要自上而下穿越多层，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

模块化

模块化是将操作系统按功能划分为若干具有一定独立性的模块。每个模块具有某方面的管理功能，并规定好各模块间的接口，是各模块之间能够通过接口进行通信。还可以进一步将各模块细分为若干具有一定功能的子模块，同样也规定好各模块之间的接口。这种设计方法被称为模块接口法，

在划分模块时，如果将模块划分的很小，虽然能降低模块本身的复杂性，但会使得模块之间的联系过多，造成系统比较混乱；如果模块划分的过大，又会增加模块内部的复杂性，显然应在两者之间权衡。此外，在划分模块时，要充分考虑模块的独立性问题，因为模块独立性越高，各模块之间的交互越少，系统的结构也就清晰，衡量模块的独立性主要有两个标准：

 内聚性，模块内部各部分间联系的紧密程度。内聚性越高，独立模块性越好
 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

模块化的优点：
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

模块化的缺点：
1：模块化的借口规定很难满足各接口的实际需求
2：各模块设计者起头并进，每个决定无法建立在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

宏内核

从操作系统是哪个的内核架构来划分，可分为宏内核和微内核
宏内核，也称单内核或大内核，是指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。因为各管理模块之间共享信息，能有效利用相互之间的有效特性，所以具有无可比拟的性能优势

微内核

微内核的基本概念

微内核构架，是指将内核中最基本的功能保留在内核，而将那些不需要要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。那些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，他们的执行相互独立，交互则都能借助于微内核进行通信

微内核结构将操作系统划分为两大部分：微内核和多个服务器。微内核是指将精心设计的、能实现操作系统最基本核心功能的小型内核，通常包含：1） 与硬件处理紧密相关的部分 2）一些较基本的功能 3）客户和服务器之间的通信。 这些部分只是为构建通用操作系统提供一个重要基础，这样就可以确保将内核做的很小

微内核的基本功能

微内核结构通常利用“机制与策略分离”的原理来构造os结构，将机制部分以及硬件紧密相关的部分放入微内核。微内核通常具有如下功能：
1：进程（线程）管理。进程（线程）之间的通信功能是微内核os最基本的功能，此外还有进程的切换。进程的调度以及需要处理机之间的同步功能

2：低级存储器管理。在微内核中，只配置最基本的低级存储器管理机制，如用于实现将逻辑地址转换为物理地址等的页表机制和地址变换机制，这一部分依赖于硬件的，因此放入微内核。

3：中断和陷入处理。

微内核的特点
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

微内核结构的主要问题是性能问题，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较大。为了改善运行效率，可以将那些频繁使用的系统服务移回内核，从而保证系统性能

内核

不同于虚拟机克隆真实机器，另一种策略是对机器分区，给每个用户整个资源的一个子集。在底层中，一种称为外核的程序在内核态中运行。它的任务是为虚拟机分配资源。

外核机制的优点是减少了映射层

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