操作系统OS Chapter1-七、操作系统结构

时间:2024-03-30 09:02:44

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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。

微内核结构的主要优点:
①扩展性和灵活性。

许多功能从内核中分离出来,当要修改某些功能或增加新功能时,只需在相应的服务器中修改或新增功能,或再增加一个专用的服务器,而无须改动内核代码。

②可靠性和安全性。

③可移植性。与CPU 和I/O硬件有关的代码均放在内核中,而其他各种服务器均与硬件平台无关,因而将操作系统移植到另一个平台上所需做的修改是比较小的。

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偏大。

分层结构:将系统分为若干层,最底层为硬件,最高层为用户接口。高层可以调用紧邻低层的功能和服务(单向)。
优点:便于调试;容易扩充和维护
缺点:依赖关系固定后,不够灵活;效率差
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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功能,冰规定好各模块的接口,使各模块之间可以通过接口通信。

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。

缺点:
①模块间的接口规定很难满足对接口的实际需求。
②各模块设计者齐头并进,每个决定无法建立在上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。

外核(Exokernel):负责为用户进程分配未经抽象的硬件资源,保证资源使用安全

外核机制的优点:

减少了映射层。在其他的设计中,每个虚拟机都认为它有自己的磁盘,其盘块号从0到最大编号,这样虚拟机监控程序就必须维护一张表格以重映像磁盘地址(或其他资源),有了外核,这个重映射处理就不需要了。外核只需要记录已经分配给各个虚拟机的有关资源即可。

将多道程序(在外核内)与用户操作系统代码(在用户空间内)加以分离,而且相应的负载并不重,因为外核所做的只是保持多个虚拟机彼此不发生冲突。

缺点:

降低了系统的一致性,让系统变得更复杂