Windows 内核和 Linux 内核谁更复杂?

一、Windows 内核和 Linux 内核谁更复杂?

两个系统的内核结构不一样，没什么可比性，都有各自的优势。

Linux 内核和 Windows 内核有什么区别？

内核

什么是内核呢？

计算机是由各种外部硬件设备组成的，比如内存、cpu、硬盘等，如果每个应用都要和这些硬件设备对接通信协议，那这样太累了，所以这个中间人就由内核来负责，让内核作为应用连接硬件设备的桥梁，应用程序只需关心与内核交互，不用关心硬件的细节。

内核有哪些能力呢？

现代操作系统，内核一般会提供 4 个基本能力：

• 管理进程、线程，决定哪个进程、线程使用 CPU，也就是进程调度的能力；
• 管理内存，决定内存的分配和回收，也就是内存管理的能力；
• 管理硬件设备，为进程与硬件设备之间提供通信能力，也就是硬件通信能力；
• 提供系统调用，如果应用程序要运行更高权限运行的服务，那么就需要有系统调用，它是用户程序与操作系统之间的接口。

内核是怎么工作的？

内核具有很高的权限，可以控制 cpu、内存、硬盘等硬件，而应用程序具有的权限很小，因此大多数操作系统，把内存分成了两个区域：

• 内核空间，这个内存空间只有内核程序可以访问；
• 用户空间，这个内存空间专门给应用程序使用；

用户空间的代码只能访问一个局部的内存空间，而内核空间的代码可以访问所有内存空间。因此，当程序使用用户空间时，我们常说该程序在用户态执行，而当程序使内核空间时，程序则在内核态执行。

应用程序如果需要进入内核空间，就需要通过系统调用，下面来看看系统调用的过程：

内核程序执行在内核态，用户程序执行在用户态。当应用程序使用系统调用时，会产生一个中断。发生中断后， CPU 会中断当前在执行的用户程序，转而跳转到中断处理程序，也就是开始执行内核程序。内核处理完后，主动触发中断，把 CPU 执行权限交回给用户程序，回到用户态继续工作。

Linux 的设计

Linux 的开山始祖是来自一位名叫 Linus Torvalds 的芬兰小伙子，他在 1991 年用 C 语言写出了第一版的 Linux 操作系统，那年他 22 岁。

完成第一版 Linux 后，Linux Torvalds 就在网络上发布了 Linux 内核的源代码，每个人都可以免费下载和使用。

Linux 内核设计的理念主要有这几个点：

• MutiTask，多任务
• SMP，对称多处理
• ELF，可执行文件链接格式
• Monolithic Kernel，宏内核

MutiTask

MutiTask 的意思是多任务，代表着 Linux 是一个多任务的操作系统。

多任务意味着可以有多个任务同时执行，这里的「同时」可以是并发或并行：

• 对于单核 CPU 时，可以让每个任务执行一小段时间，时间到就切换另外一个任务，从宏观角度看，一段时间内执行了多个任务，这被称为并发。
• 对于多核 CPU 时，多个任务可以同时被不同核心的 CPU 同时执行，这被称为并行。

SMP

SMP 的意思是对称多处理，代表着每个 CPU 的地位是相等的，对资源的使用权限也是相同的，多个 CPU 共享同一个内存，每个 CPU 都可以访问完整的内存和硬件资源。

这个特点决定了 Linux 操作系统不会有某个 CPU 单独服务应用程序或内核程序，而是每个程序都可以被分配到任意一个 CPU 上被执行。

ELF

ELF 的意思是可执行文件链接格式，它是 Linux 操作系统中可执行文件的存储格式，你可以从下图看到它的结构：

ELF 把文件分成了一个个分段，每一个段都有自己的作用，具体每个段的作用这里我就不详细说明了，感兴趣的同学可以去看《程序员的自我修养——链接、装载和库》这本书。

另外，ELF 文件有两种索引，Program header table 中记录了「运行时」所需的段，而 Section header table 记录了二进制文件中各个「段的首地址」。

那 ELF 文件怎么生成的呢？

我们编写的代码，首先通过「编译器」编译成汇编代码，接着通过「汇编器」变成目标代码，也就是目标文件，最后通过「链接器」把多个目标文件以及调用的各种函数库链接起来，形成一个可执行文件，也就是 ELF 文件。

那 ELF 文件是怎么被执行的呢？

执行 ELF 文件的时候，会通过「装载器」把 ELF 文件装载到内存里，CPU 读取内存中的指令和数据，于是程序就被执行起来了。

Monolithic Kernel

Monolithic Kernel 的意思是宏内核，Linux 内核架构就是宏内核，意味着 Linux 的内核是一个完整的可执行程序，且拥有最高的权限。

宏内核的特征是系统内核的所有模块，比如进程调度、内存管理、文件系统、设备驱动等，都运行在内核态。

不过，Linux 也实现了动态加载内核模块的功能，例如大部分设备驱动是以可加载模块的形式存在的，与内核其他模块解藕，让驱动开发和驱动加载更为方便、灵活。

与宏内核相反的是微内核，微内核架构的内核只保留最基本的能力，比如进程调度、虚拟机内存、中断等，把一些应用放到了用户空间，比如驱动程序、文件系统等。这样服务与服务之间是隔离的，单个服务出现故障或者完全攻击，也不会导致整个操作系统挂掉，提高了操作系统的稳定性和可靠性。

微内核内核功能少，可移植性高，相比宏内核有一点不好的地方在于，由于驱动程序不在内核中，而且驱动程序一般会频繁调用底层能力的，于是驱动和硬件设备交互就需要频繁切换到内核态，这样会带来性能损耗。华为的鸿蒙操作系统的内核架构就是微内核。

还有一种内核叫混合类型内核，它的架构有点像微内核，内核里面会有一个最小版本的内核，然后其他模块会在这个基础上搭建，然后实现的时候会跟宏内核类似，也就是把整个内核做成一个完整的程序，大部分服务都在内核中，这就像是宏内核的方式包裹着一个微内核。

Windows 设计

当今 Windows 7、Windows 10 使用的内核叫 Windows NT，NT 全称叫 New Technology。

下图是 Windows NT 的结构图片：

Windows 和 Linux 一样，同样支持 MutiTask 和 SMP，但不同的是，Window 的内核设计是混合型内核，在上图你可以看到内核中有一个 MicroKernel 模块，这个就是最小版本的内核，而整个内核实现是一个完整的程序，含有非常多模块。

Windows 的可执行文件的格式与 Linux 也不同，所以这两个系统的可执行文件是不可以在对方上运行的。

Windows 的可执行文件格式叫 PE，称为可移植执行文件，扩展名通常是.exe、.dll、.sys等。

PE 的结构你可以从下图中看到，它与 ELF 结构有一点相似。

总结

对于内核的架构一般有这三种类型：

• 宏内核，包含多个模块，整个内核像一个完整的程序；
• 微内核，有一个最小版本的内核，一些模块和服务则由用户态管理；
• 混合内核，是宏内核和微内核的结合体，内核中抽象出了微内核的概念，也就是内核中会有一个小型的内核，其他模块就在这个基础上搭建，整个内核是个完整的程序；

Linux 的内核设计是采用了宏内核，Window 的内核设计则是采用了混合内核。

这两个操作系统的可执行文件格式也不一样， Linux 可执行文件格式叫作 ELF，Windows 可执行文件格式叫作 PE。

参考资料

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Monolithic_kernel
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Executable_and_Linkable_Format
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Windows_NT

-----------------

说几句。

小林在知乎写了很多图解网络和操作系统的系列文章，很高兴收获到很多知乎朋友的认可和支持，正好最近图解网络和操作系统的文章连载的有 20+ 篇了，也算有个体系了。

所以为了方便知乎的朋友们阅读，小林把自己原创的图解网络和图解操作系统整理成了 PDF，一整理后，没想到每个图解都输出了 15 万字 + 500 张图，质量也是杠杠的，有很多朋友特地私信我，看了我的图解拿到了大厂的offer。

图解系统 PDF 开源下载：

突击大厂面试，图解系统开放下载！

图解网络 PDF 开源下载：

突击大厂面试，图解网络开放下载！

最后祝大家前程似锦，在编码的道路上一马平川。如果文章对你帮助的话，可以给@小林coding

点个赞，点个收藏，评论下更先显温情！

二、LINUX和WINDOWS内核的区别？

1. 明确结论：

LINUX和WINDOWS内核最大的区别在于其设计哲学不同，LINUX内核采用了模块化的设计思想，对系统资源的管理更加灵活和高效，能够支持更广泛的硬件设备；而WINDOWS内核则更趋于集成化，适用于单一的硬件平台，尤其在商业环境下的兼容性更强。

2. 解释原因：

LINUX内核采用模块化的设计思路，将大部分设备驱动程序、文件系统等功能作为独立的模块加载到内核中，只在需要的时候才调用这些模块，这样可以减小内核的体积，提高内存利用率，并且使LINUX系统支持更多的设备，因为只要有相应的模块，就可以很容易地加入到内核中。而WINDOWS内核则更为集成，更多功能被直接集成在内核中，只是在启动时才加载相应的驱动程序和服务，这种设计适合单一的硬件平台，对跨平台的适应能力不如LINUX。

3. 内容延伸：

除了上述的硬件适应性和资源管理等方面的区别，LINUX和WINDOWS内核在操作系统的实现方式、多用户系统的支持方式、文件系统的设计方式等方面也有很多的差异。值得注意的是，这些区别并不代表LINUX的表现一定优越于WINDOWS，两者都有各自的优点和适用场景。

4. 具体步骤：

想要深入了解LINUX和WINDOWS内核的区别，可以通过以下步骤展开：

（1）了解操作系统内核的基本概念和设计思想；

（2）比较LINUX和WINDOWS内核的基本特征，如内存管理、硬件适应性、驱动程序架构、多任务处理、文件系统设计等方面；

（3）分析LINUX和WINDOWS内核的优缺点，以及适用场景和应用领域；

（4）根据实际需求选择相应的操作系统和内核版本，以便在特定的计算环境中得到更好的性能和体验。

三、linux内核能装windows吗？

不可以，Linux和Windows是两个不同的操作系统，它们的内核和系统架构不同。Linux内核是基于UNIX的，而Windows内核则是基于Microsoft的。因此，在同一台计算机上，只能安装其中一个操作系统。如果想在同一台计算机上同时运行Linux和Windows，需要使用虚拟化技术，如VMware或VirtualBox等虚拟机软件。

四、windows内核跟linux内核哪个好?给个全方位的比较。谢谢？

Windows内核模式为mono；Linux内核模式为mini；另有开发中的内核hurd，以及初具形态，可以被看作内核的Grub2等采用更先进的模式micro。

一般是内核越小越好；但同时，内核小了，包含的内容就少了。为了解决这个问题，Linux采用模块化内核，按需加载。上述排序就是按模块化程度由低往高排的。

五、Linux Kernel (Linux内核)怎么安装？

1、下载新内核源码：到官网www.kernel.org，下载最新版本linux内核，保存到/usr/src/kernels目录，大约54MB。

2、#cd/usr/src/kernels

3、#tarjvxflinux-2.6.31.5.tar.bz2

4、进入系统原内核目录，把其中的隐藏文件.config复制到新内核目录中。

5、cd进入新内核目录，然后执行#makeoldconfig 此时所有提示均按回车，选项提示都默认。

6、#makexconfig此时弹出一个内核配置窗口，里面全是英文，我看不懂，干脆就直接把这个窗口关掉，继续往下做。

7、#makebzImage&&makemodules&&makemodules_install&&makeinstall第七步编译时间比较长，要30到50分钟不等，要看机器情况了。

8、#uname-r查看内核版本，完成上面步骤后就可以重启系统了，启动时会在GRUB菜单里出现新内核选项了。 此方法安装新内核后同时也会保留旧内核，启动时，可以在新老内核间选择，相当的实用

六、android内核和linux内核的区别？

Android内核和Linux内核的主要区别体现在以下几个方面：

首先，Android内核基于Linux内核并进行了一系列修改。这些修改包括了来自谷歌的特定调整，使得Android内核适用于移动设备等资源受限的环境。其中最显著的区别是Android内核添加了Dalvik/ART虚拟机层，这允许在Android平台上高效地运行Java/Kotlin应用程序。

其次，Android Binder是Android内核中一个关键的组件，它提供了进程间通信(IPC)的功能。与Linux系统中使用D-bus进行IPC的方式不同，Android Binder采用了基于OpenBinder框架的设计，这使得Android平台可以更好地支持多核处理器和分布式系统。

此外，Android内核针对移动设备的特性进行了优化。例如，Android内核中的电源管理模块被设计成更加节能高效，以适应移动设备的电池寿命需求。同时，Android内核还对内存管理进行了调整，以适应移动设备的有限内存资源。

需要注意的是，Android内核基于上游Linux长期支持(LTS)内核进行开发。在谷歌，LTS内核会与Android专用补丁结合，形成所谓的“Android通用内核(ACK)”，这有助于保持Android系统的稳定性和可靠性。

总结而言，尽管Android内核与Linux内核共享许多基本特性，但由于针对移动设备的特殊需求进行了优化和修改，它们之间存在明显的差异。这些差异包括了虚拟机层的加入、IPC机制的改变以及针对移动设备的优化特性。

七、Linux是宏内核还是微内核？

GNU那帮人就是太牛了导致弄不出来内核。

因为 GNU 项目的内核的设计是微内核设计，结果太过于先进而…… 而 Linux 是传统的宏内核设计，这种内核随便找几个认真上课的大本学生就能凑合嘀咕出来一个。结果因为 Linus 选择了 GPL 协议，所以大家的注意力就全都到了 Linux 上面，技术先进的 Hurd 反而成了弃子。Linus 完成的内核其实也不怎么样，那是在一帮疯子的合作下才实现真正成为可用的内核的。还有，GNU 项目是 84 年成立的，Linux 也已经有20年多的历史了。GNU 那帮疯子应该是说 30 年造不出一个内核。其实 hurd 一直就有，但总是没办法拿出来用而只能用于“技术试验”。Debian 有 Hurd 内核的版本。

八、linux内核与cpu内核区别？

1. Linux内核版本与linux发行版本的区别：LINUX内核版本是指系统内核的版本号，LINUX的内核具有两种不同的版本号，实验版本和产品化版本。首先解释一下什么是Linux发行版(英文名称是Linux Distribution)。Linux实际上是一种开放源代码的操作系统内核，通常我们说的Linux指的是基于Linux内核的操作系统。 2. Linux操作系统包括Linux内核和Linux用户态程序，Linux内核和Linux用户态程序都是开放源代码的，绝大多数软件代码遵循GPL协议，任何人拿到这些代码都可以对这些代码进行修改和分发。 3. 由于Linux上代码的高度自由，很多公司和组织都推出了自己的Linux操作系统，这些Linux操作系统我们就叫做Linux发行版。各种不同的Linux发行版的共同点就是都使用了Linux内核，不同的Linux发行版的内核可能有一些小的修改。 1. 要确定 LINUX版本 的类型，只要查看一下版本号：每一个版本号由三位数字组成，第二位数字说明版本类型。如果第二位数字是偶数则说明这种版本是产品化版本，如果是奇数说明是实验版本。 2. 如2.4.18是产品化版本，2.5.21是实验版本。查看 linux内核版本 命令：uname -r Linux发行版本 是指一些 Linux厂商 将 LINUX系统内核 与应用软件及文档包装在一起，并提供一些安装界面和系统设定与管理工具，这就构成了一个发行套件。

九、LINUX内核是什么？

Linux是一种开源电脑操作系统内核。它是一个用C语言写成，符合POSIX标准的类Unix操作系统。[1]

Linux最早是由芬兰 Linus Torvalds为尝试在英特尔x86架构上提供自由的类Unix操作系统而开发的。该计划开始于1991年，在计划的早期有一些 Minix 黑客提供了协助，而如今全球无数程序员正在为该计划无偿提供帮助。

十、linux内核的奥妙？

Linux内核的奥妙在于其开放源代码的特性和强大的灵活性。作为一个开源项目，Linux内核吸引了全球范围内的开发者共同参与，不断改进和优化。它具有高度可定制性，可以根据不同的需求进行定制和配置，适用于各种不同的硬件和应用场景。

此外，Linux内核还具有良好的稳定性和安全性，经过多年的发展和测试，已经成为许多企业和个人首选的操作系统内核。总之，Linux内核的奥妙在于其开放性、灵活性和稳定性，为用户提供了强大的操作系统基础。