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分层法是将操作系统分为若干层#xff0c;最底层为硬件#xff0c;最高层为用户接口#xff0c;每层只能调用紧邻它的底层的功能和服务#xff08;单向依赖#xff09;
分层法的优点… 操作系统结构 分层法模块化宏内核微内核微内核的基本概念微内核的基本功能 内核 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
