分層系統(tǒng)
分層系統(tǒng)使用層來分隔不同的功能單元。每一層只與該層的上層和下層通信。每一層都使用下面的層來執(zhí)行其功能。層之間的通信通過預(yù)定義的固定接口通信。
微內(nèi)核
為了實現(xiàn)高可靠性，將操作系統(tǒng)劃分成小的、層級之間能夠更好定義的模塊是很有必要的，只有一個模塊 --- 微內(nèi)核 --- 運行在內(nèi)核態(tài)，其余模塊可以作為普通用戶進(jìn)程運行。由于把每個設(shè)備驅(qū)動和文件系統(tǒng)分別作為普通用戶進(jìn)程，這些模塊中的錯誤雖然會使這些模塊崩潰，但是不會使整個系統(tǒng)死機(jī)。
MINIX 3是微內(nèi)核的代表作，它的具體結(jié)構(gòu)如下
在內(nèi)核的外部，系統(tǒng)的構(gòu)造有三層，它們都在用戶態(tài)下運行，層是設(shè)備驅(qū)動器。由于它們都在用戶態(tài)下運行，所以不能物理的訪問 I/O 端口空間，也不能直接發(fā)出 I/O 命令。相反，為了能夠?qū)?I/O 設(shè)備編程，驅(qū)動器構(gòu)建一個結(jié)構(gòu)，指明哪個參數(shù)值寫到哪個 I/O 端口，并聲稱一個內(nèi)核調(diào)用，這樣就完成了一次調(diào)用過程。
客戶-服務(wù)器模式
微內(nèi)核思想的策略是把進(jìn)程劃分為兩類：服務(wù)器，每個服務(wù)器用來提供服務(wù)；客戶端，使用這些服務(wù)。這個模式就是所謂的客戶-服務(wù)器模式。
客戶-服務(wù)器模式會有兩種載體，一種情況是一臺計算機(jī)既是客戶又是服務(wù)器，在這種方式下，操作系統(tǒng)會有某種優(yōu)化；但是普遍情況下是客戶端和服務(wù)器在不同的機(jī)器上，它們通過局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)連接。
客戶通過發(fā)送消息與服務(wù)器通信，客戶端并不需要知道這些消息是在本地機(jī)器上處理，還是通過網(wǎng)絡(luò)被送到遠(yuǎn)程機(jī)器上處理。對于客戶端而言，這兩種情形是一樣的：都是發(fā)送請求并得到回應(yīng)。
為什么稱為陷入內(nèi)核
如果把軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層說明的話，應(yīng)該是這個樣子的，最外層是應(yīng)用程序，里面是操作系統(tǒng)內(nèi)核。
應(yīng)用程序處于特權(quán)級 3，操作系統(tǒng)內(nèi)核處于特權(quán)級 0 。如果用戶程序想要訪問操作系統(tǒng)資源時，會發(fā)起系統(tǒng)調(diào)用，陷入內(nèi)核，這樣 CPU 就進(jìn)入了內(nèi)核態(tài)，執(zhí)行內(nèi)核代碼。至于為什么是陷入，我們看圖，內(nèi)核是一個凹陷的構(gòu)造，有陷下去的感覺，所以稱為陷入。
什么是用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)
用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)是操作系統(tǒng)的兩種運行狀態(tài)。
內(nèi)核態(tài)：處于內(nèi)核態(tài)的 CPU 可以訪問任意的數(shù)據(jù)，包括外圍設(shè)備，比如網(wǎng)卡、硬盤等，處于內(nèi)核態(tài)的 CPU 可以從一個程序切換到另外一個程序，并且占用 CPU 不會發(fā)生搶占情況，一般處于特權(quán)級 0 的狀態(tài)我們稱之為內(nèi)核態(tài)。
用戶態(tài)：處于用戶態(tài)的 CPU 只能受限的訪問內(nèi)存，并且不允許訪問外圍設(shè)備，用戶態(tài)下的 CPU 不允許獨占，也就是說 CPU 能夠被其他程序獲取。
那么為什么要有用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)呢？
這個主要是訪問能力的限制的考量，計算機(jī)中有一些比較危險的操作，比如設(shè)置時鐘、內(nèi)存清理，這些都需要在內(nèi)核態(tài)下完成，如果隨意進(jìn)行這些操作，那你的系統(tǒng)得崩潰多少次。
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