微核心
在電腦科學中，微核心（英語：Microkernel，μ-kernel），是一種核心的設計架構，由盡可能精簡的程式所組成，以實現一個作業系統所需要的最基本功能，包括了底層的定址空間管理、執行緒管理、與行程間通訊。
概論[編輯]
微核心的設計理念，是將系統服務的實作，與系統的基本操作規則區分開來。它實作的方式，是將核心功能模組化，劃分成幾個獨立的行程，各自運行，這些行程被稱為服務（service）。所有的服務行程，都運行在不同的位址空間。只有需要絕對特權的行程，才能在具特權的執行模式下運行，其餘的行程則在使用者空間運行。
這樣的設計，使核心中最核心的功能，設計上變的更簡單。需要特權的行程，只有基本的執行緒管理，記憶體管理和行程間通訊等，這個部份，由一個簡單的硬體抽象層與關鍵的系統調用組成。其餘的服務行程，則移至使用者空間。
讓服務各自獨立，可以減少系統之間的耦合度，易於實作與除錯，也可增進可移植性。它可以避免單一組件失效，而造成整個系統崩潰，核心只需要重新啟動這個組件，不致於影響其他伺服器的功能，使系統穩定度增加。同時，作業系統也可以視需要，抽換或新增某些服務行程，使功能更有彈性。
因為所有服務行程都各自在不同位址空間運行，因此在微核心架構下，不能像單核心一樣直接進行函式調用。在微核心架構下，要建立一個行程間通訊機制，通過訊息傳遞的機制來讓服務行程間相互交換訊息，調用彼此的服務，以及完成同步。採用主從式架構，使得它在分散式系統中有特別的優勢，因為遠端系統與本地行程間，可以採用同一套行程間通訊機制。
但是因為行程間通訊耗費的資源與時間，比簡單的函式呼叫還多；通常又會涉及到核心空間到使用者空間的環境切換（context switch）。這使得訊息傳遞有延遲，以及傳輸量（throughput）受限的問題，因此微核心在通訊寬容度不足下，可能出現效能不佳的問題。
就程式碼數量來看，一般來說，因為功能簡化，微核心使用的程式碼比整合式核心更少，其原始碼通常小於10,000行。例如，MINIX 3的原始碼少於6,000行[1]。更少的程式碼，也代表更少的潛藏程式bug，對於重視安全性的人來說會較為偏好。
微核心列表[編輯]
微核心結構必然是多執行緒的，第一代微核心，在核心提供了較多的服務，因此被稱為「胖微核心」，它的典型代表是Mach，它既是GNU HURD也是Mac OS X的核心。第二代微核心只提供最基本的OS服務，典型的OS是QNX，QNX在黑莓手機BlackBerry 10系統中被採用。L4微核心系列也是著名的微核心。
變種微核心[編輯]
包括Windows NT，Mac OS X等，都宣稱採用微核心架構。為了追求效能，他們將需要具備特權的服務組件放進核心空間，違反了微核心的基本設計原則，更為接近單核心的設計方式。這被稱為混合核心。
相關條目[編輯]
參考文獻[編輯]
- ^ The MINIX 3 Operating System. minix3.org. [2016-04-01]. （原始內容存檔於2012-01-22）.
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