宏内核

宏内核（英语：Monolithic kernel），也译为集成式内核、单体式内核，一种操作系统内核架构，此架构的特性是整个内核程序是一个单一二进制可执行文件，在内核态以监管者模式（Supervisor Mode）来执行。相对于其他类型的操作系统架构，如微内核架构或混合内核架构等，这些内核会定义出一个高阶的虚拟接口，由该接口来涵盖描述整个电脑硬件，这些描述会集合成一组硬件描述用词，有时还会附加一些系统调用，如此可以用一个或多个模块来实现各种操作系统服务，如进程管理、并发（Concurrency）控制、存储器管理等。

宏内核架构的概要示意图。

分别为宏内核、微内核、混合内核的操作系统结构

概论

宏内核被视作为运行在单一地址空间的单一的进程，内核提供的所有服务，都以特权模式，在这个大型的内核地址空间中运作，这个地址空间被称为内核态（kernel space）。它通常是以单一静态二进制文件的方式被存储在磁盘，或是缓冲存储器上，在开机之后被加载存储器中的内核态，开始运作。

它的优点是设计简单。在内核之中的通信成本很小，内核可以直接调用内核态内的函数，跟用户态的应用程序调用函数一样，因此它的性能很好。在1980年代之前，所有的操作系统都采用这个方式实现；即使到了现在，主要的操作系统也多采用这个方式。

微内核的支持者认为，宏内核的移植性不佳，即使有的宏内核将其运作从整体性运作拆分成几个服务模块，并让各模块各自运作，其操作系统的代码依然是高度紧密的，很难修改成其他类型的操作系统架构。此外，所有的模块也都在同一块寻址空间内执行，倘若某个模块有错误、瑕疵（Bug），执行时就会损及整个操作系统运作。反过来，如果整块性架构的操作系统在开发设计时相当完善，并经测试验证后具有高度可靠性，则操作系统内的各软件组件因具有高度紧密性，如此在系统的低端运作上将格外有效率。

可加载性的模块

参见：可加载内核模块

现在多数采行整块性架构设计的操作系统，如OpenVMS、Linux、FreeBSD、以及Solaris等，都已经能在运作执行阶段中，以动态方式来加载（Load）、卸载（Unload）可执行的模块，不过这些模块是属于二进制代码的层次，或称映像层次，而非内核架构的层次。即使宏内核进行模块化转化，也不会与微内核或混合内核架构的内核产生区分上的混淆，因为微内核、混合内核的模块是属于系统架构的层次。

就实务上，动态加载/卸载模块的作法，等于是用一种较简易的方式来弹性管控执行中的操作系统内核，若没有动态加载/卸载机制，操作系统的内核想要进行任何的调整、变换，都必须重启才能达成。因此模块化是必然且必要的，如此才能让内核功效轻松地扩展、延伸，此外也能适时减轻硬件的执行运作负担。

另外，有些整块性操作系统为了让它的内核态达到最小化，也会运用动态加载/卸载机制来达成此一目标。

部分整块性架构的操作系统举例

• 传统Unix内核
  • BSD
  • Solaris
• 类Unix系统（Unix-like）的内核
  • FreeBSD
  • OpenBSD
  • NetBSD
  • Linux
  • LynxOS
  • Syllable Desktop
• DOS
  • DR-DOS
  • MS-DOS
    • Microsoft Windows 9x系列（95、98、98SE、Me）
  • FreeDOS
• Mac OS（从最初版到Mac OS 8.6版）
• OpenVMS
• XTS-400

相关条目

• 内核（Kernel）
• 外内核（Exokernel）
• 混合内核（Hybrid kernel）
• 微内核（Microkernel）
• 超微内核（Nanokernel）

参考文献

• 锺斌贤; 曾煜棋，颜春煌. 作業系統. 国立空中大学. ISBN 957-661-461-9. 
• 天野 司（Tsukasa Amano）. How Windows Work-視窗系統是怎麼運作的. 博硕出版社. ISBN 957-527-867-4.