编辑“︁单内核”︁

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}}

'''单内核'''（Monolithic Kernel）是[[操作系统内核]]的一种架构设计模式，其特点是将所有核心功能（如[[进程管理]]、[[内存管理]]、[[设备驱动]]、[[文件系统]]等）集成在一个大的内核空间中运行。与[[微内核]]架构相比，单内核的各组件间通过函数调用直接通信，而非通过进程间通信（IPC）。

== 设计特点 ==
单内核的主要特征包括：
* '''高度集成'''：所有核心功能模块编译为单一的可执行文件
* '''直接函数调用'''：子系统间通过函数调用而非消息传递交互
* '''高性能'''：避免了进程间通信的开销
* '''特权模式运行'''：整个内核运行在[[特权级|最高特权级]]（如x86架构的Ring 0）

=== 与微内核对比 ===
{| class="wikitable"
|+ 单内核与微内核架构对比
! 特性 !! 单内核 !! 微内核
|-
| 设计哲学 || "所有功能在内核" || "最小化内核"
|-
| 通信机制 || 函数调用 || 进程间通信(IPC)
|-
| 性能 || 更高 || 相对较低
|-
| 稳定性 || 组件故障可能影响整个系统 || 单个服务崩溃不影响系统
|-
| 典型代表 || [[Linux]], [[Unix]] || [[Mach]], [[QNX]]
|}

== 实现原理 ==
单内核通常采用模块化设计，虽然所有组件共享同一地址空间，但可以通过[[可加载内核模块]]（LKM）实现动态扩展。

=== 代码示例 ===
Linux内核的系统调用实现示例：
<syntaxhighlight lang="c">
// 简化的系统调用处理流程
asmlinkage long sys_getpid(void)
{
    return current->tgid;  // 返回当前进程ID
}
</syntaxhighlight>

== 优势与局限 ==
'''优势：'''
* 系统调用和硬件访问效率高
* 组件间协作紧密
* 开发调试相对简单

'''局限：'''
* 内核体积通常较大
* 安全漏洞可能影响整个系统
* 移植性较差

== 实际应用 ==
大多数类Unix系统采用单内核设计，包括：
* [[Linux]]（如[[CentOS]]、[[Ubuntu]]等）
* [[FreeBSD]]
* 传统[[Unix]]系统

=== CentOS中的实现 ===
如上下文所示，[[CentOS]]使用单内核架构，其特点包括：
* 基于[[Red Hat Enterprise Linux|RHEL]]源代码构建
* 使用[[RPM包管理器]]进行软件管理
* 内核类型明确标注为"单内核(Monolithic)"

== 性能优化 ==
现代单内核系统采用多种优化技术：
* [[内核抢占]]（Kernel Preemption）
* [[对称多处理]]（SMP）支持
* [[线程局部存储]]（TLS）
* [[写时复制]]（Copy-on-Write）

<mermaid>
graph TD
    A[用户进程] -->|系统调用| B(单内核空间)
    B --> C[进程管理]
    B --> D[内存管理]
    B --> E[文件系统]
    B --> F[设备驱动]
    C --> B
    D --> B
    E --> B
    F --> B
</mermaid>

== 数学表示 ==
内核响应时间可以表示为：
<math>
T_{response} = T_{syscall} + \sum_{i=1}^{n} (T_{module_i})
</math>
其中：
* <math>T_{syscall}</math> 是系统调用开销
* <math>T_{module_i}</math> 是各内核模块处理时间

== 参见 ==
* [[微内核]]
* [[混合内核]]
* [[操作系统内核]]
* [[Linux内核]]

== 参考文献 ==
{{Reflist}}

[[Category:操作系统内核]]
[[Category:计算机架构]]
[[Category:Linux]]