微内核

在计算机科学中，微内核（英语：Microkernel，μ-kernel），是一种内核的设计架构，由尽可能精简的程序所组成，以实现一个操作系统所需要的最基本功能，包括了底层的寻址空间管理、线程管理、与进程间通信。

微内核的示意图

分别为宏内核、微内核、混合内核的操作系统结构

概论

微核心的设计理念，是将系统服务的实现，与系统的基本操作规则区分开来。它实现的方式，是将核心功能模块化，划分成几个独立的进程，各自运行，这些进程被称为服务（service）。所有的服务进程，都运行在不同的地址空间。只有需要绝对特权的进程，才能在具特权的执行模式下运行，其余的进程则在用户空间运行。

这样的设计，使内核中最核心的功能，设计上变的更简单。需要特权的进程，只有基本的线程管理、内存管理和进程间通信等，这个部分，由一个简单的硬件抽象层与关键的系统调用组成。其余的服务进程，则移至用户空间。

让服务各自独立，可以减少系统之间的耦合度，易于实现与调试，也可增进可移植性。它可以避免单一组件失效，而造成整个系统崩溃，内核只需要重启这个组件，不致于影响其他服务器的功能，使系统稳定度增加。同时，操作系统也可以视需要，抽换或新增某些服务进程，使功能更有弹性。

因为所有服务进程都各自在不同地址空间运行，因此在微核心架构下，不能像宏内核一样直接进行函数调用。在微核心架构下，要建立一个进程间通信机制，通过消息传递的机制来让服务进程间相互交换消息，调用彼此的服务，以及完成同步。采用主从式架构，使得它在分布式系统中有特别的优势，因为远程系统与本地进程间，可以采用同一套进程间通信机制。

但是因为进程间通信耗费的资源与时间，比简单的函数调用还多；通常又会涉及到核心空间到用户空间的环境切换（context switch）。这使得消息传递有延迟，以及传输量（throughput）受限的问题，因此微核心在通信宽容度不足下，可能出现性能不佳的问题。

就代码数量来看，一般来说，因为功能简化，微核心使用的代码比集成式核心更少，其源代码通常小于10,000行。例如，MINIX 3的源代码少于6,000行。更少的代码，也代表更少的潜藏程序bug，对于重视安全性的人来说会较为偏好。

微核心列表

微内核结构必然是多线程的，第一代微内核，在内核提供了较多的服务，因此被称为“胖微内核”，它的典型代表是Mach，它既是GNU HURD也是Mac OS X的内核。第二代微内核只提供最基本的OS服务，典型的OS是QNX，QNX在黑莓手机BlackBerry 10系统中被采用。L4微内核系列也是著名的微核心。

变种微核心

包括Windows NT，Mac OS X等，都宣称采用微核心架构。为了追求性能，他们将需要具备特权的服务组件放进核心空间，违反了微内核的基本设计原则，更为接近宏内核的设计方式。这被称为混合核心。

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