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。
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