AArch64(ARMv8/9指令集)学习2

一、操作系统结构

系统复杂性和操作系统结构：

遵循分而治之，类似三权分立，各司其职，模块化管理，分层抽象。

不要瓦萨号

1> 模块化：文件、进程、内存、网络、驱动

      实现宽进严出原则

2>分层原则：只能在同层和相邻上下层模块之间交互。

宏内核：

宏结构：

但是模块之间没有很强大隔离，BUG会导致系统时延和瘫痪，容易引起连锁反应。

定制化也走不长，比如版本维护问题，总要有人维护，时间金钱成本比较高。

功能安全比较差，信息安全问题。

同样也无法满足实时性场所。

微内核：MacOS--苹果  MINIX--教学，QNX--黑莓，车辆、航天实时领域

把不变的功能放入内核，形成不变的内核。

两种不同内核结构：

微内核比较复杂，但减少了文件或磁盘的BUG和安全问题。

Mach微内核：任务资源分配基本单元，线程执行基本单元。

                       对应用程序提供调度接口，可以实现自定义调度策略。

IPC：通过port接口通信。

虚拟内存：允许用户态代码，直接实现内存换页，！！！！应用程序可以一定程度上管理自己的虚拟内存。

系统调用重定向：

设备支持：

用户态多进程：

但性能慢（IPC代码冗余）

L3/4微内核的诞生：提升了IPC。

seL4微内核 : IPC机制基于端点。

只有8700行C，没有缓冲区溢出，空指针错误。

他对C语言进行了限制：不适用函数指针、不适用union、使用全局变量。

QNX微内核：流行

航天、医疗、车辆、机器人

Fuchsia----下一代操作系统

MINIX----教学微内核

更安全、更健壮，性能差、生态差。

混合内核：结合宏微

外核：Exokernel 实现更少的内核代码，把其他功能放到库和应用程序放在一起，叫LibOS。

抽象是浪费时间的，所以只有应用知道要不要用。

内核只负责资源的隔离和保护，不负责资源的管理。

保护功能：

一旦计算资源和应用绑定，应用就完全独占对资源的访问。

可用性：允许某个LibOS访问计算机资源（内存）

隔离性：多个应用访问必须保证彼此之间隔离

定制：可提升8倍

Unikernel:

虚拟机看成应用(LibOS)，虚拟机下面宿主操作系统看成Exokernel

调试周期短、实时高、难度大、生态差

多核：Multikernel 多核异构

Barrelfish操作系统：10000行C、500行汇编

智能网卡、智能SSD

用户态文件系统可能会成为主流。大家记得更新认知。