典型微核心架構

微核心是正確實現作業系統所需的最少軟體。這包括記憶體、程序排程機制和基本的程序間通訊。

下圖顯示了微核心的架構：

在上圖中，微核心包含基本需求，例如記憶體、程序排程機制和基本的程序間通訊。唯一以特權級別（即核心模式）執行的軟體是微核心。作業系統的其他功能從核心模式中移除，並在使用者模式下執行。這些功能可能是裝置驅動程式、檔案伺服器、應用程式程序間通訊等。

微核心確保程式碼易於管理，因為服務在使用者空間中劃分。這意味著核心模式下執行的程式碼更少，從而提高了安全性和穩定性。

微核心中的基本元件

微核心只包含系統的核心功能。只有將元件放在外部會破壞系統功能的情況下，才將其包含在微核心中。所有其他非基本元件都放在使用者模式中。

微核心中包含的最小功能包括：

• 微核心中包含記憶體管理機制，例如地址空間。這也包含記憶體保護功能。
• 處理器排程機制在微核心中也是必要的。這包含程序和執行緒排程程式。
• 程序間通訊非常重要，因為它需要管理執行自己地址空間的伺服器。

微核心系統的效能

在微核心系統中提供服務比在普通的單片系統中要昂貴得多。服務是透過向伺服器傳送程序間通訊訊息並獲取返回訊息來獲得的。這意味著如果驅動程式分別實現為程序或過程，則需要進行上下文切換或函式呼叫。

因此，微核心系統的效能可能很複雜，並可能導致一些問題。但是，這個問題在現代建立的微核心系統（例如 L4 微核心系統）中正在減少。

微核心的優點

微核心的一些優點包括：

• 微核心是模組化的，可以根據需要替換、重新載入、修改、更改不同的模組。這甚至可以在不接觸核心的情況下完成。
• 微核心非常安全，因為只包含那些否則會破壞系統功能的元件。
• 與單片系統相比，微核心包含較少的系統崩潰。此外，由於微核心的模組化結構，發生的崩潰也可以很容易地處理。

Ricky Barnes

更新於：2020年6月22日

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