相比其他系統(tǒng)的內(nèi)核設(shè)計(jì)Linux是否已經(jīng)過時(shí)？

Linux 多年來取得的成績(jī)毋庸多言。但最近，reddit 上有人發(fā)起了一個(gè)話題，想知道 Linux 的內(nèi)核設(shè)計(jì)是否已經(jīng)過時(shí)，并得到了一些有趣的答案。

這位Ronis_BR的用戶提問大致如下：

Linux 是在 1992 年啟動(dòng)的，一些特性到現(xiàn)在都沒有改變。我猜想最新的操作系統(tǒng)內(nèi)核設(shè)計(jì)技術(shù)（如果存在…）應(yīng)該較之前有很大的進(jìn)步。那 Linux 內(nèi)核是否已經(jīng)過時(shí)？

與 Windows、macOS、FreeBSD 內(nèi)核的設(shè)計(jì)相比，Linux 內(nèi)核的設(shè)計(jì)有沒有在哪些方面比較先進(jìn)？（注意，重點(diǎn)是設(shè)計(jì)的先進(jìn)，而不是哪一個(gè)更好）。

該話題引起了近 400 條回復(fù)，大家紛紛發(fā)表了自己對(duì)內(nèi)核設(shè)計(jì)的看法，節(jié)選幾條不同的觀點(diǎn)：

ExoticMandibles：

“過時(shí)”？不存在的。Linux kernel 對(duì)現(xiàn)代內(nèi)核的設(shè)計(jì)其實(shí)是非常了解的，只是它選擇了保持傳統(tǒng)的形式。

內(nèi)核設(shè)計(jì)的核心在于“安全/穩(wěn)定”和“性能”之間的關(guān)系。Microkernels（微內(nèi)核）以性能為代價(jià)保證安全。如果你有極小的微內(nèi)核，那么它將具有相對(duì)較小的 API surface，使其難以被攻擊。而且當(dāng)你有一個(gè)錯(cuò)誤的文件時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序崩潰而不占用內(nèi)核，可以無損重啟。優(yōu)越的穩(wěn)定性！優(yōu)越的安全性！一切很美好。

但這種方案的缺點(diǎn)是所有 IPC 永遠(yuǎn)且不可避免的開銷。如果你的程序想從文件加載數(shù)據(jù)，則必須訪問文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，這意味著 IPC 要處理進(jìn)程上下文切換和兩次 ring transitions 。然后，文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)要求內(nèi)核與硬件通信，這也意味著兩次 ring transitions。然后文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)發(fā)送其回復(fù)，這意味著又一輪的兩次，以及另一次上下文切換?？傞_銷：兩次上下文切換，兩次 IPC 調(diào)用和六次 ring transitions。非常貴！

宏內(nèi)核將所有設(shè)備驅(qū)動(dòng)合攏到內(nèi)核中。所以當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤的圖形驅(qū)動(dòng)，就可以占用內(nèi)核，或者如果它有一個(gè)安全漏洞，那么可能被用來危及系統(tǒng)。但是，如果你的程序需要從磁盤加載某些東西，則會(huì)調(diào)用內(nèi)核，進(jìn)行 ring transitions，與硬件通話，計(jì)算結(jié)果，并返回結(jié)果，進(jìn)行另一個(gè) ring transitions。總開銷：兩次 ring transitions。便宜得多，也快得多！

簡(jiǎn)而言之，微內(nèi)核是：“放棄性能來提高安全性和穩(wěn)定性”；宏內(nèi)核是：“保持性能，只要修復(fù)安全和穩(wěn)定性問題就可以了”。而目前，大家更愿意接受后者。

Scandalousmambo:

開發(fā)一個(gè)和Linux kernel 相同的系統(tǒng)，從本質(zhì)上決定了它一旦設(shè)計(jì)出來就會(huì)“過時(shí)”。

KugelKurt：

盡管這里討論的大部分內(nèi)容都是關(guān)于微內(nèi)核與宏內(nèi)核的關(guān)系，但是最近的研究還涉及到編程語言。如果你今天啟動(dòng)一個(gè)全新的內(nèi)核，那么就可能不會(huì)用 C 去寫。微軟的 Singularity 和 Midori 項(xiàng)目探討了用 C＃托管代碼內(nèi)核的可行性。

Daemonpenguin：

有一些概念，在理論上可以提供更好的內(nèi)核設(shè)計(jì)。比如，理論上微內(nèi)核也有一些非常好的設(shè)計(jì)選擇，使得它們具有便攜性、可靠性和潛在的自我修正能力。

然而，無論理論多么好，人們總是會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。Linux 內(nèi)核擁有如此多的硬件支持，那么多公司支持開發(fā)，其他內(nèi)核（不管設(shè)計(jì)得多炫酷）都不太可能趕得上。

例如，MINIX 具有良好的設(shè)計(jì)和一些很棒的功能，但硬件支持很少，幾乎沒有人為此平臺(tái)開發(fā)。