微内核

在电脑科学中，微内核（英语：Microkernel，μ-kernel），是一种内核的设计架构，由尽可能精简的程式所组成，以实现一个作业系统所需要的最基本功能，包括了底层的定址空间管理、执行绪管理、与进程间通讯。

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，是将系统服务的实作，与系统的基本操作规则区分开来。它实作的方式，是将核心功能模组化，划分成几个独立的行程，各自运行，这些行程被称为服务（service）。所有的服务行程，都运行在不同的位址空间。只有需要绝对特权的行程，才能在具特权的执行模式下运行，其馀的行程则在使用者空间运行。

这样的设计，使内核中最核心的功能，设计上变的更简单。需要特权的行程，只有基本的线程管理、内存管理和进程间通信等，这个部份，由一个简单的硬体抽象层与关键的系统调用组成。其馀的服务行程，则移至使用者空间。

让服务各自独立，可以减少系统之间的耦合度，易于实作与除错，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，内核只需要重新启动这个组件，不致于影响其他伺服器的功能，使系统稳定度增加。同时，作业系统也可以视需要，抽换或新增某些服务行程，使功能更有弹性。

因为所有服务行程都各自在不同位址空间运行，因此在微核心架构下，不能像宏内核一样直接进行函式调用。在微核心架构下，要建立一个行程间通讯机制，通过讯息传递的机制来让服务行程间相互交换讯息，调用彼此的服务，以及完成同步。采用主从式架构，使得它在分散式系统中有特别的优势，因为远端系统与本地行程间，可以采用同一套行程间通讯机制。

但是因为行程间通讯耗费的资源与时间，比简单的函式呼叫还多；通常又会涉及到核心空间到使用者空间的环境切换（context switch）。这使得讯息传递有延迟，以及传输量（throughput）受限的问题，因此微核心在通讯宽容度不足下，可能出现效能不佳的问题。

就程式码数量来看，一般来说，因为功能简化，微核心使用的程式码比集成式核心更少，其原始码通常小于10,000行。例如，MINIX 3的原始码少于6,000行。更少的程式码，也代表更少的潜藏程式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。为了追求效能，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，更为接近整块性核心的设计方式。这被称为混合核心。

相关条目

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