鸿蒙系统的微内核是什么
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鸿蒙系统的微内核是什么
什么是微内核?
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微内核设计的基本思想是简化内核功能，在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务，同时加入相互之间的安全保护。内核只提供最基础的服务，比如多进程调度、多进程通信（IPC）等。其中进程通信是作为连接应用与用户态系统服务的桥梁。
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宏内核与微内核的对比示意图
宏内核系统相关的服务基本都是放于内核态内核中，例如文件系统、设备驱动、虚拟内存管理、网络协议栈等；而微内核则把更多的系统服务（例如文件系统、POSIX 服务、网络协议栈甚至外设驱动）放到用户态应用，形成一个个服务，等待其他应用的请求。而后来，为了在宏内核与微内核之间扬长避短，也发展出了中间的混合内核的形态，部分服务也会放置于内核中。
?最近华为高调发布了鸿蒙操作系统(Harmony OS)，基于微内核的全场景分布式系统，可以按需扩展，低延时，实现更广泛的系统安全。按照发布会的PPT来看，鸿蒙OS有三层架构，第一层是微内核，第二层是基础服务，第三层是程序框架。所谓的第二层基础服务应该就是那些从内核态空间移到用户态空间的基础服务程序。当然，也可能部分还是运行的内核态，更像是混合内核。
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当下的鸿蒙OS依然是基于开源框架，只是关键模块自我研发，也就是说，和各大手机厂商使用Android开源系统实现各自的定制系统大概是一个意思。鸿蒙OS的愿景是2020年实现内核和应用框架自研，2021年实现软硬件协同优化。这里的软硬件协同优化，应该是要解决进程间通信(Inter-process communication, IPC)的性能问题，这个后面会详细说一下。
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关于鸿蒙OS不过多评价，时间是检验真理的唯一标准。接下来主要聊一聊微内核的概念。
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微内核(Microkernel or μ-kernel)，这个概念其实是相对于宏内核(Monolithic kernel)而言的。?
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宏内核与微内核对比图?
我们常说的Linux/UNIX就是基于宏内核的，内核提供了相当多的功能，包括驱动，调度器，地址空间管理，进程间通信，文件系统，虚拟文件系统，系统调用等，以Linux为例，其宏内核的代码量高达2700万某某。
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宏内核系统架构
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而微内核仅提供调度器，地址空间管理以及进程间通信等最基础的功能，MINIX 3的微内核仅1.2万某某代码。
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微内核架构
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宏内核与微内核代码量为什么会有这么大的区别呢？德国计算机科学家Jochen Liedtke提出的微内核最小化原则，简单的讲就是，宏内核所提供的所有功能，可以扔到用户态实现的，就一律扔到用户态，内核仅保留绝对必要的功能。这有点像奥卡姆剃刀原理，如非必须，勿增实体。也就是说，宏内核提供了大量的冗余功能，兼容了太多的硬件，代码量自然就大。而微内核甚至把硬件的驱动程序从内核剥离出去，使其运行在用户态。
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早期的宏内核，其实很像我们今天所说的微内核。早期设备本身的内存空间有限，外设也极少，内核需要支持的特性也很有限。但是随着硬件的飞速发展，内核需要支持更多的特性和更多的外设，宏内核架构的复杂性和代码规模也就飞速增加起来了，内核程序间的耦合度也越来越大。当然，CPU速度的提升以及内存空间的增加，让我们基本上可以无视内核对性能的消耗。但是5G时代，一个万物互联(Internet of Things, IoT)的时代，将有更多的小型智能设备接入互联网，低功耗、低内存、安全性成为了新的要求，在这些设备上跑宏内核的系统绝对不是好的选择，由此，微内核的热度又起来了。
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早在上个世纪八九十年代，微内核一度被炒的热火XX。但是一直因为性能 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 将上下文切换到接收进程，迅速完成数据传递和接收。
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除此之外，微内核效率差的另一个原因则是每指令的存储器周期比宏内核要长很多，这个就需要减少微内核的缓存工作集来解决问题了。
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微内核效率差的原因除了IPC、指令存储周期长外，还有一个观念上的问题。华为鸿蒙OS的愿景是支持多终端，统一开发流程，也就是让一个微内核支持所有的应用场景。而提高微内核效率的一个解决方案却是，设计单一目的(Single-purpose)、专用的微内核。不知道华为鸿蒙OS是怎么解决这个问题的，还有点小期待呢。
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