计算机操作系统论文—微内核操作系统

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统

论

文

学院：数学与计算机科学学院

专业：2010级计算机科学与技术2班

姓名：罗宗 孙丽欣 黄思宁 李凌茜

日期：2013年4月8日

计算机操作系统论文—微内核操作系统

引言：操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统的重要组成部分，是一个很重要的系统软件，它负责管理计算机系统的软硬件资源和整个计算机的工作流程，协调系统部件之间、系统与用户之间、用户与用户之间的关系。但是，随着操作系统的新技术不断出现功能不断增加，有很多网络攻击方法都是从寻找操作系统的缺陷入手的，互联网上传统Unix操作系统就具有先天的安全隐患，于是产生很多修补手段来解决它上面的安全问题。但是由于Unix本身结构的原因，在很多修补方案下，仍然存在系统隐患。

本文介绍了一些关于微内核的相关知识，可以有助于从根本上解决操作系统终端的安全问题。

关键词：操作系统 微内核 安全性

一、相关概念

内核是操作系统的核心代码，且运行于内核模式下。

单内核（Monolithic kernel）是内核一种组织方法，内核的组织方法有两种：单内核和微内核。。

如果内核的所有模块都在同一进程中，就称为单内核；如果内核的模块在不同进程中，就称为微内核。

强内核其实是单内核的一种称法

单内核是一个很大的进程。它的内部又可以被分为若干模块（或者是层次或其它）。但是在运行的时候，它是一个独立的二进制大映象。其模块间的通讯是通过直接调用其它模块中的函数实现的，而不是消息传递。

微内核（英文中常译作µ-kernel或者micro kernel）。是一种能够

微内核

提供必要服务的操作系统内核；其中这些必要的服务包括任务，线程，交互进程通信（IPC，Inter－Process Communication）以及内存管理等等。所有服务（包括设备驱动）在用户模式下运行，而处理这些服务同处理其他的任何一个程序一样。因为每个服务只是在自己的地址空间运行。所以这些服务之间彼此之间都受到了保护。

二、微内核操作系统的基本概念

微内核操作系统（Microkernel Operating System）结构，是20世纪80年代后期发展起来的。现代操作系统设计中的一个突出思想是把操作系统中更多的成分和功能放到更高的层次（及用户模式）中去运行，而留下一个尽量小的内核，用它来完成操作系统最基本的核心功能，这种技术变成为微内核技术。

由于它能有效地支持多处理机运行，故非常适用于分布式系统环境。当前比较流行的、能支持多处理机运行的操作系统，几乎全部都采用了微内核结构，如卡耐基梅隆大学研制的Mach OS，便属于微内核结构操作系统；又如当前广泛使用的Windows操作系统，也采用了微内核结构。

微内核包含的主要成分有：

1)中断和异常处理机制；2)进程间通信机制；

3)处理及调度机制；4)有关服务功能的基本机制。

我们也可以从下面四个方面，对微内核操作系统进行描述。

1) 足够小的内核

在微内核操作系统中，内核是指精心设计的、能实现现代OS最基本的核心功能的部分。微内核并非是一个完整的OS，而只是操作系统中最基本的部分，它通常用于：

① 实现与硬件紧密相关的处理；② 实现一些较基本的功能；

③ 负责客户和服务器之间的通信。

它们只是为构建通用OS提供一个重要基础，这样就可以确保把操作系统内核做得很小。

2) 基于客户/服务器模式

由于客户/服务器（Client/Server）模式，具有非常多的优点，故在单机微内核操作系统中几乎无一例外地都采用客户/服务器模式，将操作系统中最基本的部分放入内核中，而把操作系统的绝大部分功能都放在微内核外面的一组服务器(进程)中实现。例如用于提供对进程(线程)进行管理的进程(线程)服务器，提供虚拟存储器管理功能的虚拟存储器服务器，提供I/O设备管理的I/O设备管理服务器等，它们都是被作为进程来实现的，运行在用户态，客户与服务器之间是借助微内核提供的消息传递机制来实现信息交互的。

3) 应用“机制与策略分离”原理

在现代操作系统的结构设计中，经常利用“机制与策略分离”的原理来构造OS结构。所谓机制，是指实现某一功能的具体执行机构。而策略，则是在机制的基础上，借助于某些参数和算法来实现该功能的优化，或达到不同的功能目标。通常，机制处于一个系统的基层，而策略则处于系统的高层。在传统的OS中，将机制放在OS的内核的较低层，把策略放在内核的较高层次中。而在微内核操作系统中，通常将机制放在OS的微内核中。正因为如此，才有可能将内核做得很小。

4) 采用面向对象技术

操作系统是一个极其复杂的大型软件系统，我们不仅可以通过结构设计来分解操作系统的复杂度，还可以基于面向对象技术中的“抽象”和“隐蔽”原则控制系统的复杂性，再进一步利用“对象”、“封装”和“继承”等概念来确保操作系统的“正确性”、“可靠性”、“易修改性”、“易扩展性”等，并提高操作系统的设计速度。正因为面向对象技术能带来如此多的好处，故面向对象 …… 此处隐藏：5954字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……