开辟鸿蒙，聊聊华为微内核

我会带着你远行 2021-11-01 06:14 370阅读 0赞

> 曾经，微内核的操作系统一直活在实验室里，从来没走出过实验室。无数教授拿着教材说“微内核的操作系统没有实现过”。

过了昨天，这句话就就成为历史了。

### 操作系统(Operating System)内核有几种？ ###

操作系统内核kernel，主要控制的计算机的正常运行，包括：文件管理(文件系统)、进程管理(CPU调度)、内存管理、中断处理和应用程序的切换调度。这些功能都是独立成单独的模块，除了这些功能模块，内核kernel本身除了在“恰当的时候”负责调度、连接这些模块之外，它自己也有重要的功能，如控制计算机的启动bootLoader。

![aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LWY4NmRhZWY4NzYzZTFkNDUucG5nP2ltYWdlTW9ncjIvYXV0by1vcmllbnQvc3RyaXAlN0NpbWFnZVZpZXcyLzIvdy8xMDAwL2Zvcm1hdC93ZWJw][]

主要的操作系统内核：宏内核、微内核、VMM

### 宏内核 ###

目前市面上、绝大多数操作系统都是宏内核。宏内核的操作系统，典型代表就是Linux。

宏内核：将内核服务作为整体，所有服务都“伸手即得”。也就是将上述`控制的计算机的正常运行`的各个模块，都聚合在一起。如下图所示，

![aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LTFjYWE2YWQxMTUyZWM4MTQucG5nP2ltYWdlTW9ncjIvYXV0by1vcmllbnQvc3RyaXAlN0NpbWFnZVZpZXcyLzIvdy8xMDAwL2Zvcm1hdC93ZWJw][]

所有服务都“伸手即得”：就比如，当有应用程序申请内存时，kernel直接调度相关的单元即可完成，没有额外的消耗。

**画外音**

这种内核有点像web开发中，之前很盛行的一体化架构—— 一个jar/war包打天下；所有服务模块都聚在一起，要死一起死，一个服务模块挂了，整个web应用服务都挂了。  
当然，很久以前在使用这个架构时，我们并没有给它命名“一体化架构”一样，知道后来有人提出了SOA/微服务。相对比较之下，才流行起来比较形象的名字。

恰似web开发一体化架构的宏内核，具体有没有刚才说的“要死一起死”问题，我们不得而知。但在5G时代，微内核将成新宠。

### 微内核 ###

做过嵌入式开发的同学应该知道，微内核，kernel非常小，只管非常少的事。内存、文件管理等都是外围服务的存在。  
kernel除了必要的程序，如启动等，其他事都交给外围服务完成。

![aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LTBhODc5NTljOGJiNGE4ZGQuanBlZz9pbWFnZU1vZ3IyL2F1dG8tb3JpZW50L3N0cmlwJTdDaW1hZ2VWaWV3Mi8yL3cvMTAwMC9mb3JtYXQvd2VicA][]

那微内核划分开来了，除了职责单一了、kernel启动快，它有什么缺点呢？  
`执行效率低了。`宏内核所有服务都“伸手即得”；而微内核，实际做事的是指派给外围服务了，要等别的\[外围\]内核返回数据给我，才能返回给应用程序，他们之间多一手网络通信传输。

**既然缺点这么明显，提出干啥呢？**  
`5G能解决瓶颈。微内核就是为5G而设计的。`  
5G的超高速传输，让不同内核服务数据传输，变得“伸手即得”。5G+微内核的结合，将创造无限可能。

**画外音**  
微内核，有点像是给各服务“微服务化”了。就像web开发中目前主流的微服务一样。

与内核相对的，还有外核。这也是目前研究领域的一个热门方向。

外核

基于内核，延伸出“服务定制化”的外核。如浏览器browser运行在操作系统中，基于操作系统内核，专门给browser量身定制一个外核，专门给browser用，以达到更棒的应用使用效果。

![aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LTNjZjBiNjE5MWFmMTFiNzYuanBlZz9pbWFnZU1vZ3IyL2F1dG8tb3JpZW50L3N0cmlwJTdDaW1hZ2VWaWV3Mi8yL3cvMTAwMC9mb3JtYXQvd2VicA][]

目前，还不存在外核的操作系统。只是活在实验室。  
缺点：和软件强绑定，没有通用性。但为“服务定制化”的外核为“专供”的软件程序提供超强支持。

### VMM ###

虚拟化的技术，专为解决硬件资源过剩而生。  
这种内核的操作系统，解决问题的思路，有点像docker。

![aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LWVhYTA1YWI5MjFkMzZlOTEuanBlZz9pbWFnZU1vZ3IyL2F1dG8tb3JpZW50L3N0cmlwJTdDaW1hZ2VWaWV3Mi8yL3cvMTAwMC9mb3JtYXQvd2VicA][]

增加一个虚拟层，虚拟成多个操作系统，共享硬件资源。  
一个硬件较好的机器上面能虚拟出多个独立的OS，互相隔离、互不影响，充分发挥硬件能力。

[aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LWY4NmRhZWY4NzYzZTFkNDUucG5nP2ltYWdlTW9ncjIvYXV0by1vcmllbnQvc3RyaXAlN0NpbWFnZVZpZXcyLzIvdy8xMDAwL2Zvcm1hdC93ZWJw]: /images/20211101/3cfdd7a70c1246318ff0f0515938d413.png
[aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LTFjYWE2YWQxMTUyZWM4MTQucG5nP2ltYWdlTW9ncjIvYXV0by1vcmllbnQvc3RyaXAlN0NpbWFnZVZpZXcyLzIvdy8xMDAwL2Zvcm1hdC93ZWJw]: /images/20211101/5e95f996006c46fab6894c7074424db4.png
[aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LTBhODc5NTljOGJiNGE4ZGQuanBlZz9pbWFnZU1vZ3IyL2F1dG8tb3JpZW50L3N0cmlwJTdDaW1hZ2VWaWV3Mi8yL3cvMTAwMC9mb3JtYXQvd2VicA]: /images/20211101/a4d8b43e790542228c5af85b9ac62481.png
[aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LTNjZjBiNjE5MWFmMTFiNzYuanBlZz9pbWFnZU1vZ3IyL2F1dG8tb3JpZW50L3N0cmlwJTdDaW1hZ2VWaWV3Mi8yL3cvMTAwMC9mb3JtYXQvd2VicA]: /images/20211101/81ba5ace531a470b8b0b6e8a7447070e.png
[aHR0cHM6Ly91cGxvYWQtaW1hZ2VzLmppYW5zaHUuaW8vdXBsb2FkX2ltYWdlcy85MDMzMDg1LWVhYTA1YWI5MjFkMzZlOTEuanBlZz9pbWFnZU1vZ3IyL2F1dG8tb3JpZW50L3N0cmlwJTdDaW1hZ2VWaWV3Mi8yL3cvMTAwMC9mb3JtYXQvd2VicA]: /images/20211101/2324bb20fb2947f182f9b521e52dc4ef.png