我們常常說到的操作系統(tǒng)有Linux、Windows、mac OS等等,手機的安卓系統(tǒng)就是基于Linux操作系統(tǒng),這些操作系統(tǒng)從內核的角度分為宏內核和微內核,Linux是典型的宏內核的操作系統(tǒng),Windows是典型的微內核操作系統(tǒng)。
從字面上可以猜想:
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宏就是比較大或比較多,也就是說宏內核功能會比較多;
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微就是比較小或比較少,也就是說微內核功能比較少。
其實上........
宏內核是把所有的內核功能整體編譯在一起,形成一個單獨的內核鏡像文件。用戶服務和內核服務在同一空間中實現,也就是說,內核需要運行內核進程的代碼,當用戶進程通過系統(tǒng)調用或者中斷進入內核態(tài)時,內核也需要運行用戶進程的代碼,所以宏內核需要管理的資源相對較多,所以宏內核就會比較大。
很明顯,它優(yōu)點是效率會比較高,各個功能模塊的交互是通過直接的函數調用進行的。
微內核只實現內核中相當關鍵和核心的一部分,比如進程的通信(IPC)、內存管理、任務調度等功能,其它的操作系統(tǒng)組件(比如文件系統(tǒng)、驅動程序等)都在各自獨立的地址空間執(zhí)行,他們被單獨編譯。
很明顯,它的優(yōu)點是維護性好,功能模塊之間的交互需要通過微內核提供的某種通信機制來建立。華為開發(fā)者大會宣布的鴻蒙操作系統(tǒng)就是微內核。
然而,對于Linux這種宏內核,缺點也是比較明顯,如果想要增減、刪除、修改內核某個功能,就得重新編譯整個Linux內核,內核如果越來越大,那么編譯就會變得越慢。
在驅動開發(fā)初期,需要經常修改驅動代碼,這對驅動開發(fā)者來說造成很大的困擾,顯然是不可接受的,所以可維護性差。
為了彌補這一缺陷,Linux內核提供了模塊機制,稱為內核模塊。
使得編譯出的內核并不需要包含所有功能,它是被單獨編譯的一段內核代碼,而在這些功能需要被使用的時候,其對應的代碼被動態(tài)地加載到內核中,在不需要的時候,可以動態(tài)的卸載(卸載需要內核配置模塊可卸載的選項),從而減少內核的功能,并節(jié)約一部分內存。
而不管的加載還是卸載,都不需要重新啟動整個系統(tǒng)。
而前面提到的對于驅動開發(fā)者來說造成的困擾就被解決了,驅動開發(fā)者可以隨時修改驅動的代碼,然后不需要編譯整個內核,只需要編譯驅動代碼,并將新編譯的驅動加載到內核進行測試,只要修改的驅動不會使內核崩潰,就可以不用重啟系統(tǒng)。
注意,內核模塊不一定是驅動程序,驅動程序也不一定都是模塊的形式。
前面說到宏內核把所有內核功能整體編譯在一起,形成一個單獨的內核鏡像文件,鏡像文件就會比較大,而且整個內核鏡像將會被加載到內存中運行,然而,內核模塊的這一特點就有助于減小內核鏡像文件的大小,自然也就減少了內核所占的內存空間。
內核模塊的原理是基于不是所有驅動都會同時工作,因為不是所有硬件都同時接入系統(tǒng)。