Linux 内核宏内核与微内核架构 ( 操作系统需要满足的要素 | 宏内核 | 微内核 | Linux 内核动态加载机制 )

Posted 2022-03-22 韩曙亮

文章目录

• 一、操作系统需要满足的要素
• 二、宏内核
• 三、微内核
• 四、Linux 内核动态加载机制

一、操作系统需要满足的要素

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电脑上运行的 操作系统 , 是一个 软件 ;

• 设备管理 : 操作系统需要 为 用户 和 应用程序 管理并分配电脑的 硬件资源 , 如 CPU , 磁盘 , 内存 , 网络 等 ;

• 开发环境 : 操作系统 要为 应用程序 开发 提供配套环境 ;

• 执行环境 : 操作系统 要为 应用程序 执行 提供配套环境 ;

• 虚拟性支持 : 支持多进程 , 每个运行的应用程序进程 , 都可以感觉到有专门的处理器提供系统服务 ;

• 并发性支持 : 操作系统需要有 执行多个线程的能力 , 线程是独立运行 , 独立调度的最基本单位 ;

二、宏内核

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宏内核 :

内核代码 编译成 二进制文件 ,

内核 运行在 一个 大内核 地址空间 中 ,

可以 直接 访问 , 调用 内核代码 ,

这种内核优点是 效率高 , 性能强 ;

下图中 , 最上层是 " 系统调用 " , 中间是 " 宏内核 " , 最下方是 硬件层 ;

宏内核优点 : 设计简单 , 性能高 ;

三、微内核

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微内核 :

将 操作系统 拆分成 多个 独立功能模块 ,

这些 独立功能模块 之间通过 " 消息 " 进行通信 ,

微内核 效率低 ;

下图中 , 进程 , 文件系统 , 设备驱动 , 与 微内核 中的 通信模块 , 进程调度模块 , 内存管理模块 , 通过 消息 进行通信 ,

微内核优点 : 稳定性好 , 实时性好 ;

微内核缺点 : 高度模块化 , 模块之间只能通过消息传递信息 , 效率低 ;

四、Linux 内核动态加载机制

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Linux 内核模块动态加载 :

Linux 内核 使用了 模块设计 , 可以进行 动态加载 内核模块 ;

Linux 内核的 核心实现 , 设备驱动实现 ,

可以 编译成一个独立模块 ,

这些独立模块可以被编译成 独立的目标文件 ,

可以在运行时 , 动态 加载 / 卸载 内核模块 ;

开发简单 : Linux 内核模块引入 , 带来了很多便利 ,

很多内核驱动 , 都可以 编译成动态 加载 / 卸载 的模块 ,

驱动开发时 , 必须 遵守规定的接口 , 来访问内核 ,

这样 开发内核模块 , 变得 更加容易 , 方便 ;

与平台无关 : 内核模块 可以 设计成 与 平台无关的 模块 , 如 : 文件系统 ;