與安卓系統(tǒng)有什么區(qū)別？

Android不是微內(nèi)核，Android屬于宏內(nèi)核！兩者有著本質(zhì)區(qū)別！

操作系統(tǒng)分為：宏內(nèi)核與微內(nèi)核！

20世紀(jì)70年代初誕生的UNIX系統(tǒng)可以說(shuō)是那一時(shí)期最好的操作系統(tǒng)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展。在UNIX系統(tǒng)功能變的越發(fā)強(qiáng)大的同時(shí)，內(nèi)核代碼量也在快速的膨脹，帶來(lái)的弊端也隨之出現(xiàn)，系統(tǒng)的可靠性、代碼的可維護(hù)性和穩(wěn)定性都存在著問(wèn)題。

為了解決這些問(wèn)題，業(yè)界開(kāi)始反思UNIX系統(tǒng)設(shè)計(jì)。從重構(gòu)UNIX代碼和架構(gòu)開(kāi)始，人們嘗試把UNIX內(nèi)核提供的一些服務(wù)和功能放到內(nèi)核外，把執(zhí)行在特權(quán)級(jí)別的內(nèi)核代碼縮到最小，內(nèi)核只提供基本的服務(wù)，而用戶空間程序承擔(dān)盡可能多的原來(lái)駐留在內(nèi)核空間的功能。

這就誕生了第一代微內(nèi)核Mach。由于第一代微內(nèi)核性能太差，很快就被業(yè)界所遺忘，但是人們并沒(méi)有停止對(duì)微內(nèi)核的研究，隨后推出的第二代、第三代微內(nèi)核都得到了很好的發(fā)展。當(dāng)然，與此同時(shí)作為宏內(nèi)核的代表Linux和Windows系統(tǒng)也在快速的發(fā)展。

作為操作系統(tǒng)發(fā)展的兩大分支——微內(nèi)核和宏內(nèi)核，他們有著截然不同的設(shè)計(jì)理念。宏內(nèi)核將所有的系統(tǒng)功能（包括內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)等）都在內(nèi)核里實(shí)現(xiàn)，而微內(nèi)核則只在內(nèi)核中保留了必須在內(nèi)核態(tài)運(yùn)行的功能，而把其他功能都移至用戶態(tài)以服務(wù)線程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

這種設(shè)計(jì)方法使得微內(nèi)核本身的體積大大減小。同時(shí)，運(yùn)行于微內(nèi)核之上的用戶態(tài)的系統(tǒng)服務(wù)由于處于各自的地址空間之內(nèi)，保證了服務(wù)之間的強(qiáng)隔離。這種設(shè)計(jì)思想，給予了基于微內(nèi)核的操作系統(tǒng)高度的可重構(gòu)性、穩(wěn)定性和可靠性。

小結(jié)：操作系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)思路，分為宏內(nèi)核與微內(nèi)核

宏內(nèi)核與微內(nèi)核，孰優(yōu)孰劣？

關(guān)于微內(nèi)核和宏內(nèi)核孰優(yōu)孰劣的討論，業(yè)界也一直沒(méi)有停息過(guò)。1992年Andrew Tanenbaum（Minix系統(tǒng)設(shè)計(jì)者）和Linus Torvalds（Linux內(nèi)核創(chuàng)始人）之間進(jìn)行了一場(chǎng)關(guān)于“Microkernel vs Monolithic kernel”的長(zhǎng)篇郵件論戰(zhàn)，論戰(zhàn)也吸引了眾多操作系統(tǒng)方面的頂級(jí)黑客參加。

因?yàn)楫?dāng)時(shí)微內(nèi)核還處在學(xué)術(shù)研究階段，且有著嚴(yán)重的性能缺陷，最終大家得到的一致結(jié)論則是微內(nèi)核不如宏內(nèi)核。14年后的2006年，兩人再次對(duì)這個(gè)話題進(jìn)行了論戰(zhàn)，這時(shí)候Andrew Tanenbaum明顯有了底氣，因?yàn)樵谶@十幾年中微內(nèi)核解決了令人詬病的性能問(wèn)題，并且在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域（航空航天、汽車電子、無(wú)線通訊、醫(yī)療設(shè)備等）愈發(fā)得到市場(chǎng)的認(rèn)可。所以我們不能簡(jiǎn)單的評(píng)判微內(nèi)核和宏內(nèi)核哪一個(gè)更好，作為操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兩種思路，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步，二者也在相互的借鑒。可以確切的說(shuō)，只要操作系統(tǒng)還在發(fā)展，關(guān)于二者的討論就不會(huì)停止。

宏內(nèi)核與微內(nèi)核比對(duì)：

IPC性能耗時(shí)分析：

從目前的研究熱點(diǎn)來(lái)看，更多的人把目光投向了微內(nèi)核，利用微內(nèi)核在實(shí)時(shí)系統(tǒng)及嵌入式虛擬化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，來(lái)解決現(xiàn)有的嵌入式操作系統(tǒng)的安全性問(wèn)題。OK Labs提出的Microvisor概念，即具有虛擬化功能的微內(nèi)核，就是一個(gè)很好的案例。L4微內(nèi)核家族的眾多成員，如Fiasco.OC、NOVA、Codezero以及seL4都有虛擬化方面的應(yīng)用。

小結(jié)：宏內(nèi)核和微內(nèi)核的應(yīng)用場(chǎng)景不同，尺有所短，寸有所長(zhǎng)

微內(nèi)核的發(fā)展經(jīng)歷

微內(nèi)核的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：

以Mach為代表的第一代微內(nèi)核，作為微內(nèi)核概念早期嘗試，在系統(tǒng)性能上表現(xiàn)很差；以L4為代表的第二代微內(nèi)核，采用了全新的設(shè)計(jì)理念，突破了微內(nèi)核的性能制約，為微內(nèi)核的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)；以O(shè)KL4、FOC和seL4為代表的第三代微內(nèi)核，引入了權(quán)能控制，大大提高了微內(nèi)核系統(tǒng)的安全性，同時(shí)seL4還通過(guò)了完整的形式化驗(yàn)證，這將微內(nèi)核的安全性又提高到了一個(gè)新的等級(jí)。

OKL4微內(nèi)核是澳大利亞新南威爾士州立大學(xué)操作系統(tǒng)研究小組和澳大利亞國(guó)家信息和通信技術(shù)部（NICTA）基于他們的第二代微內(nèi)核Pistachio-embedded所開(kāi)發(fā)的。目前OKL4有兩個(gè)版本：開(kāi)源的OKL4 Microkernel和閉源的OKL4 Microvisor。OKL4 Microvisor是商業(yè)化的L4微內(nèi)核，Microvisor是Microkernel + Hypervisor的縮寫(xiě)，強(qiáng)調(diào)OKL4微內(nèi)核本身的Hypervisor屬性，所以它既可以作為Hypervisor運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，也能作為Microkernel運(yùn)行獨(dú)立程序。Microvisor擁有包括資源管理以及具有實(shí)時(shí)功能和低性能開(kāi)銷的調(diào)度功能。

從目前的研究熱點(diǎn)來(lái)看，更多的人把目光投向了微內(nèi)核，利用微內(nèi)核在實(shí)時(shí)系統(tǒng)及嵌入式虛擬化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，來(lái)解決現(xiàn)有的嵌入式操作系統(tǒng)的安全性問(wèn)題。OK Labs提出的Microvisor概念，即具有虛擬化功能的微內(nèi)核，就是一個(gè)很好的案例。L4微內(nèi)核家族的眾多成員，如Fiasco.OC、NOVA、Codezero以及seL4都有虛擬化方面的應(yīng)用。

小結(jié)：微內(nèi)核的短板是性能，但是隨著硬件平臺(tái)性能的提升，瓶頸不在

智能終端給予微內(nèi)核發(fā)展的新機(jī)

美國(guó)在微內(nèi)核領(lǐng)域的研究也是處于世界領(lǐng)先的地位，從早期的Mach項(xiàng)目開(kāi)始，到后來(lái)的DTMach（Distributed Trusted Mach）項(xiàng)目，再到DTOS（Distributed Trusted Operating System）項(xiàng)目，這些項(xiàng)目都是利用微內(nèi)核打造一款安全操作系統(tǒng)，參與者包括美國(guó)國(guó)家安全局（NSA）和美國(guó)安全計(jì)算公司（SCC）。還有一家美國(guó)公司，綠山軟件（Green Hills SoftWare）,作為全球最大的獨(dú)立嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)解決方案提供商在微內(nèi)核領(lǐng)域也頗具實(shí)力，他們利用微內(nèi)核研制的Integrity-178B Real-time Operatiing System已經(jīng)達(dá)到CC標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)）的EAL6+安全等級(jí)（最高為7級(jí)），其主要應(yīng)用于軍用航空電子設(shè)備中。

移動(dòng)終端的使用是操作系統(tǒng)發(fā)展的里程碑式推動(dòng)事件，全球超過(guò)百億的終端類設(shè)備，使得智能化操作系統(tǒng)有了極大的發(fā)展。主流的智能手機(jī)操作系統(tǒng)有Symbian OS、Android OS、Windows Phone、iOS、Blackberry等。按照源代碼、內(nèi)核和等的劃分，智能手機(jī)操作系統(tǒng)可分為開(kāi)放型平臺(tái)（基于Linux內(nèi)核）和封閉型平臺(tái)（基于UNIX 和Windows 內(nèi)核）兩大類。但是隨著產(chǎn)品的發(fā)展，現(xiàn)在市面上，主要以Android和IOS的市場(chǎng)占有率最大。

隨之智能設(shè)備的興起，智能終端的廣泛部署，移動(dòng)終端市場(chǎng)是嵌入式領(lǐng)域最為活躍而且規(guī)模最大的市場(chǎng)之一，嵌入式領(lǐng)域?qū)π⌒突⑽⒔Y(jié)構(gòu)的操作系統(tǒng)的迫切需要，推動(dòng)了微內(nèi)核技術(shù)的迅猛發(fā)展。微內(nèi)核逐漸被智能終端廠商接受——蘋(píng)果IOS使用微內(nèi)核架構(gòu)！華為鴻蒙采用微內(nèi)核架構(gòu)！Google的下一代操作系統(tǒng)Fuchsia也采用微內(nèi)核架構(gòu)。

隨著5G商用的快速推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)一步提速，智能穿戴、智能家居和車聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)品都離不開(kāi)終端的參與，為了實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一發(fā)展、統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景、全能型操作系統(tǒng)。Google、蘋(píng)果和華為，均在操作系統(tǒng)層面推出了各自的產(chǎn)品，可以說(shuō)微內(nèi)核是決戰(zhàn)未來(lái)、面向5G的“未來(lái)操作系統(tǒng)”。

小結(jié)：移動(dòng)終端和5G將是微內(nèi)核的主戰(zhàn)場(chǎng)

與Android系統(tǒng)的關(guān)系

Android是一種基于Linux的自由及開(kāi)放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電，由Google公司和開(kāi)放手機(jī)聯(lián)盟領(lǐng)導(dǎo)及開(kāi)發(fā)，該平臺(tái)由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應(yīng)用軟件組成。

Android的操作系統(tǒng)代碼在1億行以上，僅內(nèi)核部分代碼就多達(dá)2000萬(wàn)行。微內(nèi)核的基本特點(diǎn)是，內(nèi)核態(tài)和用戶臺(tái)分離，基礎(chǔ)服務(wù)與系統(tǒng)基本操作分離，各個(gè)服務(wù)客體運(yùn)行隔離的進(jìn)程，使用消息機(jī)制進(jìn)行通信。

Android本質(zhì)是宏內(nèi)核，雖然使用的是經(jīng)過(guò)裁剪后的Linux，但是本質(zhì)是未變的，但架構(gòu)上參考了微內(nèi)核的設(shè)計(jì)，所有的程序都運(yùn)行在虛擬機(jī)中的，每個(gè)虛擬機(jī)之間是相互隔離的，僅此而已。

總結(jié)

微內(nèi)核架構(gòu)上是在系統(tǒng)上構(gòu)建及簡(jiǎn)的系統(tǒng)功能，僅提供進(jìn)程之間的基礎(chǔ)通訊，其余復(fù)雜的功能散落在不同的服務(wù)里，所以在微內(nèi)核架構(gòu)里面融入安卓系統(tǒng)在技術(shù)層面是一個(gè)可以容易實(shí)現(xiàn)的事，所以華為的鴻蒙系統(tǒng)可以兼容Android。Android操作系統(tǒng)也在發(fā)展，Google面向下一代操作系統(tǒng)的Fuchsia是Android的替代品，可以看出未來(lái)操作系統(tǒng)的發(fā)展方向是微內(nèi)核，面向未來(lái)多場(chǎng)景，全適配是操作系統(tǒng)廠商的夢(mèng)想，這個(gè)夢(mèng)想要依靠微內(nèi)核來(lái)實(shí)現(xiàn)。