优秀精品课件文档资料优秀精品课件文档资料操作系统的内核操作系统的内核学习目的学习目的掌握内核的掌握内核的组成成了解了解Linux内核构造内核构造了解了解单内核操作系与微内核操作系内核操作系与微内核操作系统的特点的特点 什么是内核什么是内核内核内核(kernel )是操作系是操作系统最根本的部分，是一个操最根本的部分，是一个操作系作系统的中心。担任管理系的中心。担任管理系统的的进程、内存、程、内存、设备驱动程序、文件和网程序、文件和网络系系统，决，决议着系着系统的性能和的性能和稳定性。定性。内核由操作系内核由操作系统中用于管理存中用于管理存储器、文件、外器、文件、外围设备和系和系统资源的部分源的部分组成，指的是一个提供硬件成，指的是一个提供硬件笼统层、磁、磁盘及文件系及文件系统控制、多控制、多义务等功能的系等功能的系统软件。件。什么是内核什么是内核内核内核为众多运用程序提供众多运用程序提供对计算机硬件的平安算机硬件的平安访问的一部分的一部分软件，件，这种种访问是有限的，并且内核决是有限的，并且内核决议一个程序在什么一个程序在什么时候候对某部分硬件操作多某部分硬件操作多长时间。直接直接对硬件操作是非常复硬件操作是非常复杂的，所以内核通常提供的，所以内核通常提供一种硬件一种硬件笼统的方法来完成的方法来完成这些操作。硬件些操作。硬件笼统隐藏了复藏了复杂性，性，为运用运用软件和硬件提供了一套件和硬件提供了一套简约，一致的接口，使程序一致的接口，使程序设计更更为简单。内核内核严厉地地说，内核并不是，内核并不是计算机系算机系统中必要的中必要的组成部分。成部分。程序可以直接地被程序可以直接地被调入入计算机中算机中执行，行，这样的的设计阐明了明了设计者不希望提供任何硬件者不希望提供任何硬件笼统和操作系和操作系统的支的支持，它常持，它常见于早期于早期计算机系算机系统的的设计中。最中。最终，一些，一些辅助性程序，例如程序加助性程序，例如程序加载器和器和调试器，被器，被设计到机到机器中心当中，或者固化在只器中心当中，或者固化在只读存存储器里。器里。这些些变化化发生生时，操作系，操作系统内核的概念就内核的概念就渐渐明晰起来了。明晰起来了。一个内核不是一套完好的操作系一个内核不是一套完好的操作系统。一套基于。一套基于Linux内内核的完好操作系核的完好操作系统叫作叫作Linux操作系操作系统，或是，或是GNU/Linux。Linux内核构造框图内核构造框图Linux内核组成内核组成1.进程程调度程序度程序(SCHED)担任控担任控制制进程程访问CPU。保。保证进程可程可以公平地以公平地访问CPU，同，同时保保证内核可以准内核可以准时执行一些必需的行一些必需的硬件操作。硬件操作。2.内存管理程序内存管理程序(MM)使多个使多个进程程可以平安地共享机器的主存系可以平安地共享机器的主存系统，并支持虚，并支持虚拟内存。内存。3.虚虚拟文件系文件系统(VFS)。经过提供一个一切提供一个一切设备的公共文件接口，的公共文件接口， VFS笼统了不同硬件了不同硬件设备的的细节。此外，。此外， VFS支持与其他操作系支持与其他操作系统兼容的不同的文件系兼容的不同的文件系统格式。格式。4.网网络接口接口(NET)。提供。提供对许多建网多建网规范和网范和网络硬件的硬件的访问。5.进程程间通通讯(IPC)子系子系统。为进程之程之间的通的通讯提供一些机制。提供一些机制。 Linux内核组成内核组成这些子系些子系统虽然然实现的功能相的功能相对独立，但存在着独立，但存在着较强的依的依赖性性(调用依用依赖模模块中相中相应的函数的函数)，所以，所以说linux内核是内核是单块构造构造(monolithic)的，而的，而windows体体系构造是微内核系构造是微内核(microkernel)的。的。 什么是单内核什么是单内核单内核也叫集中式操作系内核也叫集中式操作系统。整个系。整个系统是一个大模是一个大模块，可以被分，可以被分为假假设干干逻辑模模块，即，即处置器管理、置器管理、存存储器管理、器管理、设备管理和文件管理，其模管理和文件管理，其模块间的交的交互是互是经过直接直接调用其他模用其他模块中的函数中的函数实现的。的。单内核模型以提高系内核模型以提高系统执行效率行效率为设计理念，由于理念，由于整个系整个系统是一个一致的内核，所以其内部是一个一致的内核，所以其内部调用效率用效率很高。很高。单内核特点单内核特点 单内核的缺陷也正是由于其源代内核的缺陷也正是由于其源代码是一个整是一个整体而呵斥的，通常各模体而呵斥的，通常各模块之之间的界限并不特的界限并不特别明晰，模明晰，模块间的的调用比用比较随意，所以随意，所以进展展系系统修正或晋修正或晋级时，往往，往往“牵一一发而而动全身，全身，导致任致任务量加大，使其量加大，使其难于于维护。什么是微内核什么是微内核微内核是指把操作系微内核是指把操作系统构造中的内存管理、构造中的内存管理、设备管管理、文件系理、文件系统等高等高级效力功能尽能效力功能尽能够地从内核中分地从内核中分别出来，出来，变成几个独立的非内核模成几个独立的非内核模块，而在内核只，而在内核只保管少量最根本的功能，使内核保管少量最根本的功能，使内核变得得简约可靠，因可靠，因此叫微内核。此叫微内核。微内核微内核实现的根底是操作系的根底是操作系统实际层面的面的逻辑功能功能划分。几大功能模划分。几大功能模块在在实际上是相互独立的，构成上是相互独立的，构成比比较明明显的界限。的界限。微内核特点微内核特点 充分的模充分的模块块化，可独立改化，可独立改换换任一模任一模块块而不会影响其而不会影响其他模他模块块，从而方便第三方开，从而方便第三方开发发、设计设计模模块块。未被运用的模未被运用的模块块功能不用运功能不用运转转，因此能大幅度减少，因此能大幅度减少系系统统的内存需求。的内存需求。具有很高的可移植性，具有很高的可移植性，实际实际上上讲讲只需求只需求单单独独对对各微各微内核部分内核部分进进展移植修正即可。由于微内核的体展移植修正即可。由于微内核的体积积通通常很小，而且互不影响，因此任常很小，而且互不影响，因此任务务量很小。量很小。单内核与微内核的比较单内核与微内核的比较可靠性：可靠性：单内核操作系内核操作系统的的设计特点决特点决议了当某一了当某一效力出效力出错时，能，能够会呵斥整个系会呵斥整个系统的解体的的解体的结果。果。所以，微内核的可靠性所以，微内核的可靠性较单内核高。内核高。性能：微内核操作系性能：微内核操作系统调用系用系统效力效力时需需经过发送送音音讯给相关程序才干完成，所以开相关程序才干完成，所以开销较大。大。小结小结内核在操作系内核在操作系统中占有什么的位置、有什么构造？中占有什么的位置、有什么构造？单内核与微内核各有什么特点？内核与微内核各有什么特点？在嵌入式系在嵌入式系统中，中，选择哪种哪种类型的内核更好？型的内核更好？