MINIX3 导读分析

一个操作系统的分析是属于一个非常庞大的工程，操作系统就像是一个人造的
人，每一个模块想完全发挥功效，很有可能需要很多模块的支持才能够实现。所
以在分析 MINIX3 时，我认为同时看多个模块对于理解 MINIX3 是有好处的，特
别是因为 MINIX3 是采用微内核结构，也就造成阅读源码的一个比较大的障碍。
在此我统领的描述下 MINIX3 和 PM 部分内容，给读者 MINIX3 形成一个整体的
导读框架：

1 MINIX3 采用微内核结构，什么是微内核呢？MINIX3 设计者认为除了部分非
常重要的 像中断机制，消息机制，保护模式机制等实现，必须处在内核里执行，
其他模块都放在放在用户模块执行。这种设计思想可能和 LINUX/UNIX 有非常
大的不同，以 LINUX 为例，LIUNX 将驱动，进程管理，内存管理，中断，消息
机制等等都放在内核中，这就造成了 LINUX 内核非常的庞大，MINIX3 设计者
认为，内核越大，不安全的可能性就越大，这点我没有把握，但是有点我是相信
的，内核越大，维护越大，随着内核不断的扩大，给内核维护者带来极大的困难。
MINIX3 怎么实现这种微内核机制呢？MINIX3 采用非常巧妙的方法：------消息
传递机制。利用消息传递机制来实现内核和外核的通信，当然不光光是消息传递
机制，也要通过非常复杂的布局才能够实现，关于消息传递机制，可以参考进程
间通信模块分析那一章。

2    MINIX3 怎么实现中断机制呢？MINIX3 为了兼容 8259，设立了非常多的编

程技巧来完成整个中断机制，对于中断陷入，中断执行，以及中断的收尾工作，
都体现了 MINIX3 优秀的设计思想-------简明，技巧. 具体内核可以参考 MINIX3

中断处理分析

3  MINIX3 在 386 平台能够得以运行，就必须容忍 386 这个历史包袱。MINIX3 很巧妙的省去了一些繁杂的工作。以很简单的模式驾驭了  386，具体可以参考 MINIX3 保护模式分析

4   时钟是可谓是整个 MINIX3 一个最核心的部件，事实上时钟是所有分时操作

系统的运行的心脏，MINIX3 是如何使得时钟能够得以高效安全的运行呢？怎么
来处理多个内核警报器问题呢？ 具体内容可以参考 MINIX3 内核时钟分析那一
章

5    进程调度的好坏可以说是对整个系统的响应起着最重要的作用。MINIX3 将 进程调度编写的简单小巧，调度算法耗时非常少，但是却能够得以高效的进行， MINIX3 是怎么做到的呢

具体的内容可以参考 MINIX3 进程调度分析那一章

6  用户使用一个操作系统主要希望操作系统能够帮忙完成一个任务，举一个非 常简单的例子，如果我希望操作系统告诉我现在是多长时间，或者我想请操作系 统内核帮我申请一块内存，这些都涉及到系统调用，事实上，MINIX3 的系统调 用和 LINUX 的系统调用是不同的，主要也是由于微内核的原因，到底差异在哪 里，怎么理解这个差异性，MINIX3  又是怎么实现系统调用的？具体内容参考 MINIX3 系统调用分析那一章

7  用户希望操作系统提供信号量机制来实现用户进程间的异步，MINIX3  通过

PM 和内核共同来巧妙的实现了 MINIX3 的信号量机制，这里主要参考 MINIX3 信号量机制

8  用户的 alarm 调用是由谁来处理呢？是由前面的 MINIX3 内核时钟吗？可能

你已经注意到，时钟前加了内核，那么应该也有外核时钟！对，你猜的没有错， 的确有外核时钟这个说法，但是硬件时钟只有一个，MINIX3 是通过什么样的机
制来实现内核和外核时钟呢？具体内容参考 MINIX3PM 时钟分析和 MINIX3 内
核时钟分析。

9  通过上面 1 到 8，你们可能觉得整个 MINIX3 被我拆散的不像样子了，我们是 不是应该把 MINIX3 整合一下，用定量的 或者定性的技巧分析下 MINIX3 的性 能，当然这个分析仅仅是个尝试，做出一个精准的分析，已经完全超出我的能力 范围。我仅仅是提供一个我的思路。具体内容参考 MINIX3 整体性能分析