《微内核操作系统》PPT课件

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1、微内核操作系统数学与计算机科学学院2011级计算机与科学技术二班孙丽欣黄思宁罗宗李凌茜微内核操作系统目录简介技术优势结构详解采用微内核的操作系统微内核操作系统的基本概念微内核操作系统的优点微内核操作系统存在的问题目录简介微内核（英文中常译作µ-kernel或者microkernel）。是一种能够微内核提供必要服务的操作系统内核；其中这些必要的服务包括任务，线程，交互进程通信（IPC，Inter－ProcessCommunication）以及内存管理等等。所有服务（包括设备驱动）在用户模式下运行，而处理这些服务同处理其他的任何一个

2、程序一样。因为每个服务只是在自己的地址空间运行。所以这些服务之间彼此之间都受到了保护。技术优势能够使得不同的API，文件系统，甚至不同的操作系统的特性在一个系统中共存。系统非常灵活。当运行一个应用程序时，只需把选定的系统服务加载到系统中即可。而修改了服务以后可以通过联机进行测试；并不需要重新构建或者启动一个新的内核，他们并不影响系统的运行。系统服务或者设备驱动故障和与它们有关的运行任务是隔绝的。依存关系的服务器系统可以加以限制，使为安全重要至关信赖的计算基数的应用可被削减。这种由微内核所决定的结构（IPC，多线程）能够应用在所有的应用程序和

3、服务上。一个精炼的微内核接口能够有演绎成更多模块的系统结构。结构详解微内核是内核的一种精简形式。将通常与内核集成在一起的系统服务层被分离出来，变成可以根据需求加入的选　　　件，这样就可提供更好的可扩展性和更加有效的应用环境。使用微内核设计，对系统进行升级，只要用新模块替换旧模块，不需要改变整个操作系统。采用微内核的操作系统NucleusChorus系统公司（Beaverton，oregon）设计，该公司总部设在法国。WindowsNT这种操作系统是围绕着Microsoft设计的微内核而设计的，它紧跟在Mach设计之后。它提供线程调度、中断和

4、意外事件管理、多处理器同步和系统恢复（在掉电之后）。它永远不会被存储器管理程序调出内存，而且它的执行也永远不能被其它进程中断。OSF/1MK这是开放式系统基金会的OSF/1UNⅨ操作系统使用微内核研究的最新版本。它实现了Mach内核，并提供虚拟存储管理、进程间通信和设备驱动程序管理。UNⅨSVR4UNⅨ系统实验室公司推出了一个微内核的UNⅨSVR4（系统V版本4）。它实现了Nucleus微内核。它提供前面讨论的所有微内核特征；然而，在微内核中不管理驱动程序。　　　WorkPlaceOSIBM的微内核是基于Mach微内核的。这种微内核在Mot

5、orolaPowerPC处理器上运行，它是Intel80486和Pentium处理器的直接竞争者。WorkPlace操作系统上的用户可以选择不同的运行于操作系统上的接口，如DOS、OS/2、Windows、U-NⅨ等。IBM微内核的体积很小（约40K），可处理基本的任务，如存储器管理、线程管理、中断管理和消息传递。微内核操作系统的基本概念为了提高操作系统的“正确性”、“灵活性”、“易维护性”和”可扩充性”，在进行现代操作系统结构设计时，即使在单处理机环境下，大多也采用基于客户/服务器模式（即C/S模式）的微内核结构，将操作系统划分为两大部分

6、：微内核和多个服务器。至于什么是微内核操作系统结构，现在尚无一致公认的定义，但我们可以从下面四个方面，对微内核结构的操作系统进行描述。（1）足够小的内核在微内核操作系统中，内核是指精心设计的、能实现现代OS最基本的核心功能的部分。微内核并非是一个完整的OS，而只是操作系统中最基本的部分，它通常用于：①实现与硬件紧密相关的处理；②实现一些较基本的功能；③负责客户和服务器之间的通信。它们只是为构建通用OS提供一个重要基础，这样就可以确保把操作系统内核做得很小。（2）低级存储器管理通常在微内核中，只配置最基本的低级存储器管理机制。如用于实现将用户

7、空间的逻辑地址变换为内存空间的物理地址的页表机制和地址变换机制，这一部分是依赖于机器的，因此放入微内核。而实现虚拟存储器管理的策略，则包含应采取何种页面置换算法，采用何种内存分配与回收策略等，应将这部分放在微内核外的存储器管理服务器中去实现。（3）中断和陷入处理大多数微内核操作系统都是将与硬件紧密相关的一小部分放入微内核中处理。此时微内核的主要功能，是捕获所发生的中断和陷入事件，并进行相应的前期处理。如进行中断现场保护，识别中断和陷入的类型，然后将有关事件的信息转换成消息后，把它发送给相关的服务器。由服务器根据中断或陷入的类型，调用相应的处

8、理程序来进行后期处理。在微内核OS中是将进程管理、存储器管理以及I/O管理这些功能一分为二，属于机制的很小一部分放入微内核中，另外绝大部分放在微内核外的各种服务器中来实现。事实上