常见操作系统体系结构

常见操作系统体系结构

前言

开发一个操作系统，不是简单的上去就是写代码，而是要在需求分析的基础上，首先进行系统设计，具体就是软件体系结构设计。好的系统设计，才能使编写的系统具有很好的扩展性以及成长空间，使得系统越用越好，而不是用着用着就用不下去了。本文介绍操作系统常见的体系结构，了解这些体系结构才能更好的理解各种操作系统。

一、一种常见的OS总体结构风格

OS总体结构由用户接口子系统和基础平台子系统两部分组成。用户接口子系统供计算机用户直接使用，而基础平台子系统为用户接口子系统提供系统调用。可以理解为基础平台子系统为用户接口子系统服务，用户接口子系统为用户服务，并且这些关系具有单向性。

二、OS基础平台子系统结构风格（一）

1.分层结构

分层结构的每一层均对其上各层隐藏其下各层的存在。即每层只与其直接临近的上下两层有直接关系。

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2.分级结构

分级结构中每级只与其所有下级有关系。
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3.分块结构

分块结构中各个块之间都可以相互调用，相互存在关系。
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4.分层、分级、分块结构风格的关系及比较

分层结构设计的要求最严格，分级结构次之，分块结构最简单。

分块之所以不灵活是因为各个模块之间的相互调用，导致任何一个模块的修改可能影响其它模块。

三、OS基础平台子系统结构风格（二）

模式即CPU的特权模式，即CPU的操作权限等级

1.多模式结构风格的结构特征

各模块可能是一级保护，二级保护，三级保护等等，模块之间的切换需要切换保护级别，这使得安全提升的同时，会以降低基础平台子系统的性能为代价。

2.单模式结构风格的结构特征

3.多模式和单模式结构风格之间的比较

四、常见的基础平台子系统结构风格（三）

1.双模式基础平台子系统结构风格

双模式基础平台子系统介于多模式和单模式之间，既能提高安全性，又能尽量小的降低系统性能。



如果核外子系统要访问核内子系统，首先要经过判断，判断核外子系统的操作是否能合法的进入核内子系统（软中断），这个过程需要花费时间。当然如何判断是否合法是由预先定义好的规则实现，但是黑客总能找到尚未定义的规则，然后通过这条规则（漏洞）进入内核子系统获取数据，或者破坏系统。然后系统工程师会赶快补上这条规则，这就是黑客和系统工程师之间的较量，较量的同时也会使得系统越来越完善。

2.微核结构风格

微核结构就是尽可能的去除核心子系统的多余部分，使得核心部分越“轻”越好，但这往往不好实现。