内核
操作系统管理硬件和资源的核心组件
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内核（Kernel）是操作系统中最重要的组件之一，它直接运行在硬件之上，负责提供内存管理、进程管理、设备管理、文件管理系统、网络通信、系统调用与同步等基础服务。[3][4]主流内核架构可以分为宏内核（Monolithickernel）、微内核（Microkernel）、多内核（Multikernel）、混合内核（Hybridkernel）和外核（Exokernel）以及纳米内核（Nanokernel）等。[1]
操作系统内核的发展历程始于无内核时代，程序直接在硬件上运行，没有统一的资源管理和调度机制，也缺乏对硬件资源的抽象和管理。[5]20世纪60年代，CTSS和Multics等分时操作系统引入宏内核，实现多用户和多任务处理。[5][6]1969年，微内核架构（如Mach和L4）将功能分解为独立组件，提升性能和安全性。[7]1995年，外核架构允许应用程序直接管理硬件，提高性能和定制性。[8]2009年，多内核架构被提出，通过将众核系统视为由多个独立处理器核组成的分布式系统，使用进程间通信代替共享内存交互，提升性能和扩展性。[2]大多数内核是为特定操作系统开发的，通常每个操作系统只有一个内核版本，Microsoft Windows 2000和Windows 98各有独特的内核。相比之下，Linux内核更具灵活性，拥有多个版本，可以由用户进行多种方式的修改。少数内核则设计为与任何操作系统兼容。[1]macOS使用基于Unix的XNU内核，结合了结合了微内核和宏内核的优势。[9]
在保护与安全机制方面，内核通过内存保护、特权级别、进程隔离和访问控制等技术，确保系统的稳定性和安全性。[10]内核模式与用户模式的分离使得系统调用时能够有效管理权限，防止恶意代码对系统核心的破坏。[5]