在之前的一篇内容里，我提到了关于内核(kernel)的问题，也就是宏内核与微内核的问题。我也提到Minix和Linux的两位大神曾经对这个问题进行过争论。我在这里简单说一下我对宏内核与微内核的自己的认识。
首先，微内核在英文中大概是Microkernel，而宏内核大概是Monolithic kernel或简写位Monokernel。所以宏内核应该更准确的翻译为“单内核”，不过因为其个头很大，所以称为“宏(大)内核”或“巨(大)内核”也是形象的，并且这种叫法大家也都在叫。
微内核估计是大部分现代操作系统都在采用的结构，包括各种Unix(含Minix、BSD等)，含GNU一直想开发出来的Hurd，BSD中含Mac OS X，微软也说Windows同样是微内核(但好像有些研究内核的人不信微软的这个说法)。而单内核，目前估计就Linux比较有名了。
两种内核的结构决定了它们之间吨位的巨大差别。据说这种吨位的差别真的很大。
对于一个操作系统，怎么看哪些东西是属于内核的，哪些不是属于内核的。只要看哪些是运行在内核空间(Kernel Space)，哪些是运行在用户空间(User Space)。这两个空间可以简单解释为内存上的两个不同的区域。内核空间中代码有更大的权限去访问硬件，但可使用的内存有限，并且为了保证安全(毕竟是直接与硬件往来)还有其他的诸多限制。用户空间中的代码，通常就是一个个我们看到的线程或进程的东西，各个进程、线程通过内核空间中的代码进行调度或传递数据，它们基本无法直接访问硬件，但是可以无限制使用内存，其他限制也很小。
微内核的设计思路就是，除了是必须放在内核空间中运行的东西，否则就让它去用户空间。内核只做最最简单的工作：访问硬件，进行个进程间通讯。所以，一个微内核的操作系统，其实是一个很小功能的内核，加上一堆程序，比如文件系统、显卡驱动、网卡驱动、声卡驱动……这些程序都是普通的进程。
单内核的设计思路就是，既然都是和硬件有关的东西，那么我就要让它少点进程间通信的额外开销，于是把它们都放在内核空间中。于是一个单内核里就有无数的东西，比如文件系统、显卡驱动、网卡驱动、声卡驱动……这些程序全都是内核的一部分。
从简单的思路描述上来看，单内核的开销会少一些，所以运行效率会高一些。而微内核看起来应该更灵活一些，而恰当的分配什么东西在内核空间中，也可以减少开支提高其运行的效率(混合内核)。
微内核的确是灵活，这点非常肯定。内核只需要确定出一套标准(类似API)，你随便改周围的一切都可以，都不会相互影响。哪怕改内核，只要不改标准，周围的一切都可以不改变。内核看起来稳定性也高，毕竟周围的一切都在进程中，哪一部分崩溃，也只是会影响到和这个进程有关的东西。
那么单内核的确就不怎么灵活了，改一点点东西，整个内核就要重新编译。而稳定性呢，不管哪个地方出问题，整个内核就全崩，而内核全崩，电脑也就全崩了。
上面两段，就是微内核支持者的论据。也就是塔能鲍姆·教授与李纳斯·托瓦兹所争论的焦点。
但是，GNU自己的内核Hurd为什么这么难开发呢？单内核作为一个整体，某一部分不正常很容易发现并调试。而微内核在这方面就比较难一些，Hurd进展缓慢据说就是这么回事。
Linux的内核是什么样子的呢？显然它是单内核。不过它估计是前所未有最为先进的一种单内核。微内核为了达到减少开销而向单内核倾斜让内核管理较多的东西。而Linux作为单内核也在灵活性方面向微内核倾斜。
Linux里建立了一个通用文件系统接口，保证它能很容易的使用多种文件系统(Linux支持的文件系统大概有几十种)。Linux把内核的各个部分进行了模块化，它们可以静态编译进内核中去，也可以不编译进内核中。当需要这个模块的时候，Linux可以动态的载入这些模块来使用。当这些模块不被需要的时候，Linux又可以动态卸载它们。这很像微内核，不过Linux的这些模块都是运行在内核空间的而不是用户空间。不过其实也挺麻烦的。
从什么地方能看出Linux的这种模块化设计呢？Fedora 13升级的时候(其他Linux发行版也应该差不多)，当执行yum update的时候，如果恰好需要升级内核的时候。一个kernel需要升级，然后你会发现跟着有kmod开头的几个文件跟着升级，版本号和kernel的一样。这些kmod就是模块。或者你用nVidia的显卡，在nVidia网站上下载驱动(那个run扩展名的)，你会发现，只要换kernel，你的驱动就在重新安装一遍，nVidia驱动的内核部分要重新编译。虽然模块可以动态装载卸载，但是可以看出，只要内核一变，所有的东西都要重新编译。
嗯，现在好像也没有谁再争两种内核的优缺点了。毕竟微内核中有执行效率非常高的内核(L4)，单内核中也有灵活性很高的内核(Linux)。
OK，很和谐的结尾。
推荐一本书：《Linux内核设计与实现(第二版)》(Linux Kernel Development)，Robert Love著，机械工业出版社出版中文版。这本书基于kernel 2.6.x。简单翻翻都很有意思。
