Language agnostic 单片和微内核的区别是什么？

有谁能举例说明单片和微内核的区别吗？还有内核的其他分类？

单片内核是完全在单个地址空间中运行的单个大型进程。它是一个静态二进制文件。所有内核服务都存在并在内核地址空间中执行。内核可以直接调用函数。基于单片内核的OSs示例：Unix、Linux

在微内核中，内核被分解为单独的进程，称为服务器。有些服务器运行在内核空间，有些运行在用户空间。所有服务器保持独立，并在不同的地址空间中运行。服务器通过IPC（进程间通信）发送消息，相互调用“服务”。这种分离的优点是，如果一台服务器出现故障，其他服务器仍然可以高效工作。基于微内核的操作系统示例：Mac OS X和Windows NT

单片内核设计比出现在20世纪80年代末的微核思想要古老得多

Unix和Linux内核是单片的，而QNX、L4和Hurd是微内核。Mach最初是一个微内核（不是MacOSX），但后来转换成了一个混合内核。Minix（在版本3之前）不是一个纯粹的微核，因为设备驱动程序是作为内核的一部分编译的

整体内核通常比微内核快。第一种微内核马赫数比大多数单片内核慢50%，而后来的像L4这样的微内核马赫数只比单片设计慢2%或4%

单片内核的大小很大，而微内核的大小很小——它们通常适合处理器的一级缓存（第一代微内核）

在单片内核中，设备驱动程序位于内核空间，而在微内核中，设备驱动程序位于用户空间

由于单片内核的设备驱动程序驻留在内核空间中，因此单片内核的安全性不如微内核，驱动程序中的故障（异常）可能导致崩溃（在Windows中显示为BSODs）。微内核比单片内核更安全，因此更常用于军事设备

单片内核使用信号和套接字实现进程间通信（IPC），微内核使用消息队列。第一代微内核没有很好地实现IPC，并且在上下文切换上速度很慢——这就是导致其性能低下的原因

向单片系统添加新功能意味着重新编译整个内核或相应的内核模块（对于模块化单片内核），而对于微内核，您可以在不重新编译的情况下添加新功能或补丁

---

单片内核

内核的所有部分，如调度器、文件系统、内存管理、网络堆栈、设备驱动程序等，都在单片内核的内核内的一个单元中维护

优势

•更快的处理速度

缺点

•碰撞不安全 •移植不灵活 •内核大小爆炸

示例 •MS-DOS、Unix、Linux

微内核

只有非常重要的部分，如IPC（进程间通信）、基本调度器、基本内存处理、基本I/O原语等，被放入内核。通过消息传递进行通信。其他的则作为用户空间中的服务器进程进行维护

优势

•防撞、便携、尺寸更小

缺点

•由于额外的消息传递，处理速度较慢

示例

---

•Windows NT

1.单片内核（纯单片）：

all

• 来自单个组件的所有内核服务
  （-）不可能添加/删除，灵活性较低/为零
  （+）组件间通信更好

e、 g.：-传统Unix

2.微内核：

很少

• 来自核心内核的少量服务（内存管理、CPU管理、IPC等），来自不同层/组件的其他服务（文件管理、I/O管理等）

• 拆分方法[有些服务处于特权（内核）模式，有些处于正常（用户）模式]
  （+）灵活地进行更改/升级
  （-）通信开销

e、 g.：-QNX等

3.模块化内核（模块化单片）：

most

• 微内核与单片内核的结合

• 模块集合--模块可以是-->静态+动态

• 驱动程序以模块的形式出现

---

e、 g.：-Linux现代操作系统在内核设计中有两个极端 点是单片内核和微内核

（经典的）Linux 例如，内核是单片内核（每个商业操作系统也是如此） 迄今为止（尽管他们可能会提出其他要求）

因为它的代码是 单个C文件产生一个实现上述所有功能的进程 服务。
为了举例说明Linux内核的封装，我们指出 Linux内核甚至不能访问任何标准C库。 实际上，Linux内核不能使用基本的C库函数，例如 printf。相反，它实现了自己的打印功能（称为prints）。

Linux内核的这种隔离和自包含提供了Linux内核 其主要优点是：内核驻留在一个地址空间1中 有可能 所有功能以尽可能快的方式进行通信，无需借助 任何类型的消息传递。 特别是，单片内核实现了所有的设备驱动程序 但是，这是单片内核的主要缺点： 引入任何新的不受支持的医管局