一、操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)復(fù)雜性和操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：

遵循分而治之，類似三權(quán)分立，各司其職，模塊化管理，分層抽象。

不要瓦薩號

1> 模塊化：文件、進(jìn)程、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、驅(qū)動

? ? ? 實(shí)現(xiàn)寬進(jìn)嚴(yán)出原則

2>分層原則：只能在同層和相鄰上下層模塊之間交互。

宏內(nèi)核：

宏結(jié)構(gòu)：

但是模塊之間沒有很強(qiáng)大隔離，BUG會導(dǎo)致系統(tǒng)時延和癱瘓，容易引起連鎖反應(yīng)。

定制化也走不長，比如版本維護(hù)問題，總要有人維護(hù)，時間金錢成本比較高。

功能安全比較差，信息安全問題。

同樣也無法滿足實(shí)時性場所。

微內(nèi)核：MacOS--蘋果??MINIX--教學(xué)，QNX--黑莓，車輛、航天實(shí)時領(lǐng)域

把不變的功能放入內(nèi)核，形成不變的內(nèi)核。

兩種不同內(nèi)核結(jié)構(gòu)：

微內(nèi)核比較復(fù)雜，但減少了文件或磁盤的BUG和安全問題。

Mach微內(nèi)核：任務(wù)資源分配基本單元，線程執(zhí)行基本單元。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?對應(yīng)用程序提供調(diào)度接口，可以實(shí)現(xiàn)自定義調(diào)度策略。

IPC：通過port接口通信。

虛擬內(nèi)存：允許用戶態(tài)代碼，直接實(shí)現(xiàn)內(nèi)存換頁，?。。。?yīng)用程序可以一定程度上管理自己的虛擬內(nèi)存。

系統(tǒng)調(diào)用重定向：

設(shè)備支持：

用戶態(tài)多進(jìn)程：

但性能慢（IPC代碼冗余）

L3/4微內(nèi)核的誕生：提升了IPC。

seL4微內(nèi)核 : IPC機(jī)制基于端點(diǎn)。

只有8700行C，沒有緩沖區(qū)溢出，空指針錯誤。

他對C語言進(jìn)行了限制：不適用函數(shù)指針、不適用union、使用全局變量。

QNX微內(nèi)核：流行

航天、醫(yī)療、車輛、機(jī)器人

Fuchsia----下一代操作系統(tǒng)

MINIX----教學(xué)微內(nèi)核

更安全、更健壯，性能差、生態(tài)差。

混合內(nèi)核：結(jié)合宏微

外核：Exokernel 實(shí)現(xiàn)更少的內(nèi)核代碼，把其他功能放到庫和應(yīng)用程序放在一起，叫LibOS。

抽象是浪費(fèi)時間的，所以只有應(yīng)用知道要不要用。

內(nèi)核只負(fù)責(zé)資源的隔離和保護(hù)，不負(fù)責(zé)資源的管理。

保護(hù)功能：

一旦計(jì)算資源和應(yīng)用綁定，應(yīng)用就完全獨(dú)占對資源的訪問。

可用性：允許某個LibOS訪問計(jì)算機(jī)資源（內(nèi)存）

隔離性：多個應(yīng)用訪問必須保證彼此之間隔離

定制：可提升8倍

Unikernel:

虛擬機(jī)看成應(yīng)用(LibOS)，虛擬機(jī)下面宿主操作系統(tǒng)看成Exokernel

調(diào)試周期短、實(shí)時高、難度大、生態(tài)差

多核：Multikernel 多核異構(gòu)

Barrelfish操作系統(tǒng)：10000行C、500行匯編

智能網(wǎng)卡、智能SSD

用戶態(tài)文件系統(tǒng)可能會成為主流。大家記得更新認(rèn)知。