操作系统和内核

关于操作系统是这样定义的：
操作系统（英语：Operating System，缩写：OS）是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。
对我们来说，操作系统最直观的感受就是桌面系统，以及上层的应用程序，而后面的资源处理等等就是操作系统背后的黑盒。

读者朋友们现在阅读我的这篇文章，是在浏览器，或者某个应用程序上进行的。而一个应用程序是要运行在特定的操作系统上的。操作系统，则是要运行在硬件上的。所以这三者关系如图。

再来看看内核的定义：
“内核”指的是一个提供硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件。内核是操作系统最基本的部分。它是为众多应用程序提供对计算机硬件的安全访问的一部分软件，这种访问是有限的，并且内核决定一个程序在什么时候对某部分硬件操作多长时间。直接对硬件操作是非常复杂的，所以内核通常提供一种硬件抽象的方法来完成这些操作。硬件抽象隐藏了复杂性，为应用软件和硬件提供了一套简洁，统一的接口，使程序设计更为简单。

简单来说，内核是一个操作系统的核心。它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统等等，决定着系统的性能和稳定性。是连接应用程序和硬件的桥梁。
内核就是操作系统背后黑盒的核心。

这时候我们回过头来看看操作系统和内核的定义，是不是有些明白了呢。

内核的分类

既然我们知道了内核是什么，接着来看看内核的分类，现在内核的主要分类有四类：
宏内核（单内核），微内核，混合内核，外内核。

什么是宏内核

我们上面说到，内核管理着操作系统的内存，文件，IO，网络等等，每个功能可以看做一个模块，在宏内核中，这些模块都是集成在一起的，运行在内核进程中，模块之间的交互直接通过方法调用。

什么是微内核

而在微内核中，内核只提供最核心的功能，比如任务调度，内存管理等等，其他模块被移出内核，运行在不同的进程中，这样即使某一个模块出现问题，只要重启这个模块的进程即可，不会影响到其他模块，稳定性大大增加。甚至可以在系统运行过程中替换现有模块的实现。而且由于模块独立的性质，可以做到模块的按需加载。但是模块间的相互调用需要通过进程间通信，通信效率相对较低。

什么是混合内核

我们上面看了宏内核和微内核的实现，就会发现，两者各有千秋，也各有缺点，所以混合内核就是集中了两者的特点，让微内核中的一些核心模块运行在内核中，从而使内核效率更高一些。

什么是外内核

外内核是把硬件暴露给应用程序，应用程序可以直接访问硬件，外内核对系统提供保护。目前还在研究阶段。

宏内核 微内核对比

看了上述宏内核和微内核的实现，我们可以总结一下：宏内核最大的特点就是模块集成在一起，而微内核是模块间分离。基于此点出发，对比如下：

当前主流操作系统内核

宏内核
Linux
Windows 9X 系列
MacOS 8.6 版本之前

微内核
Fuchsia
鸿蒙
Minix

混合内核
Windows XP
Windows 7
Mac OS X
XNU

外内核
Nemesis

参考资料

https://zh.wikipedia.org/wiki…
https://www.cnblogs.com/smwik…
https://zh.wikipedia.org/wiki…
https://www.oschina.net/news/…