大内核与微内核的区别？

如果应用程序想要请求操作系统的服务，这个服务同时涉及到进程管理、存储管理、设备管理。

如果采用的是大内核的方式，则只需要进行两次变态；

如果采用的是微内核的方式，则需要进行六次变态。

需要注意的是，变态的过程是有成本的，要消耗不少的时间，频繁地变态会降低系统性能。

变态是为了方便描述，实际表述的时候：CPU状态的转换

分层结构

内核分为多层，每层可单向调用更低一层提供的接口。注意，只能调用相邻的，不可以跨层。

这种分级的思想，便于调试和验证，每层都相对独立，可以逐层调试，更加方便。另外，层与层之间的调用接口固定不变，我们可以在层与层之间新加一层，只需要保证原来定义的接口不变。

但是，难以定义边界。比如，进程有时候需要使用到内存管理相关的功能，而内存管理有时候也需要使用进程相关的资源。这种分层的模式，导致有一些不灵活。

模块化

模块化是将操作系统按功能划分为若干个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，使各模块之间能通过接口进行通信。还可以进一步将各模块细分为若干个具有一定功能的子模块，同样也规定好各子模块之间的接口。把这种设计方法称为模块-接口法。

模块化即将内核划分为多个模块，各个模块之间相互协作。

内核 = 主模块 + 可加载内核模块

主模块：只负责核心功能，如进程调度、内存管理等。

可加载内核模块：可以动态的加载新模块到内核，而无需重新编译整个内核。

优点： 模块间逻辑清晰易于维护，确定模块间接口后即可多模块同时开发。支持动态加载新的内核模块，比如安装驱动程序等，增加了OS的适应性。任何模块都可以直接调用其他模块，无需采用消息传递进行通信，效率高。

缺点： 模块间的接口定义未必合理实用；模块间相互依赖，更难调试和验证。

外核

内核负责进程调度、进程通信等功能，外核负责为用户进程分配未经抽象的硬件资源，且由外核负责保证资源使用安全。

外核可以直接给用户进程分配“不虚拟、不抽象”的硬件资源，使用户进程可以更灵活的使用硬件资源，减少了硬件资源的“映射层”，提升了效率。

计算机操作系统–体系结构小结

8 操作系统的引导

什么是操作系统的引导？

简单来说，开机的时候，怎么让操作系统运行起来，就是操作系统的引导。

解答这个问题前，我们需要知道，磁盘中存储了什么内容。

在一块磁盘安装完操作系统后，其分布如下图所示：

除了我们能看到的磁盘分区以外，还包含了个主引导记录（MBR），包含了磁盘引导程序和分区表。

C盘： 是这个磁盘的活动分区，安装了操作系统。

操作系统要启动的话，操作系统的数据需要被放到主存中。这里需要补充一个知识点：计算机的主存由RAM和ROM两部分组成。而RAM芯片里的数据，只要关机，就会被清空。而ROM里的数据不会因为断点而消失。

而CPU开机通电后，则会找到引导程序，执行该程序里的指令。指示CPU去把磁盘的主引导记录读入到内存。

重点来啦！主引导记录中有磁盘引导程序和分区表。磁盘引导程序会根据分区表去判断C盘所处的位置，读入C盘的PBR引导程序。PBR引导记录里的程序 ，会找到启动管理程序，通常存储在根目录的某个位置。

操作系统引导的过程：

CPU从一个特定主存地址开始，取指令，执行ROM中的引导程序（先进行硬件自检，再开机）；

将磁盘的第一块–主引导记录 读入内存，执行硬盘引导程序，扫描分区表；

从活动分区（又称主分区，即安装了操作系统的分区）读入分区引导记录，执行其中的程序；

从根目录下找到完整的操作系统初始化程序（即 启动管理器）并执行，完成“开机”的一系列动作。

9 虚拟机

传统计算机

一台物理机器上只能运行一个操作系统，带来了很多应用上的限制。

虚拟机

使用虚拟化技术，将一台物理机器虚拟化多台机器（Virtual Machine，VM），每个虚拟机器都可以独立运行一个操作系统。

同义术语： 虚拟机管理程序/虚拟机监控程序/Virtual Machine Monitor/Hypervisor

第一类VMM：直接运行在硬件上；

第二类VMM：运行在宿主操作系统上。

两类虚拟机管理程序（VMM）的对比