知識星球在開源中國看到“Linux kernel 的設計是否已經過時？”這個題目，正好有企業界的朋友問到L4 基於微內核的作業系統怎麼樣。微核心與單核心爭論似乎是永遠的話題，只是看你站在什麼角度。依然記得99年帶領學生們閱讀Minix微核心作業系統設計原理和程式碼的情景，因為在艱難的跋涉中有清晰的導航圖，《作業系統設計與實現》上下冊還是被一點一點啃完。
後來閱讀Linux原始碼，就像走進一大片森林，在各種複雜的交錯關係中摸索著前進，即使手上拿著導航圖，但經常因為走進一個岔道而忘了傳回的旅途，但是，因為眾多的人在森林中探索，你會找到同路人（開源社群的郵件串列和各種檔案），於是，在不知所然中也常常會找到幫手，於是，Linux這片森林就在不斷擴大面的，走進去能走出來的人更加困難。
關於L4, 有一段文字描述或許對你有啟發：
一般來講，目前公認的L4系統有2個特點，Fast IPC和Sigma0協議。Sigma0是一種基於IPC的記憶體管理協議，使用Sigma0，記憶體管理呈現出一種層次狀。舉例：有A和B兩個程式，如果程式B想使用程式A的記憶體。如果使用Sigma0，那麼很容易實現，只要把A設定為B的pager,並提供B的page fault handler程式就可以。在這種情況下，程式A和程式B依然具有不同的Address Space，A和B之間互相隔離（關於這種層次式的記憶體管理，請參考The sawmill framework for virtual memory diversity）。 但是如果使用Linux來實現這種樣式，除非使用share memory，想不出其它更好的辦法，但是share memory使得A和B之間有的Address Space有了交集，從security和safety兩個方面來講，都不是很好的解決方法。近年來，越來越多的L4系統開始支援一種新的特性-Capability, Capability是為了提高作業系統安全性而設計的，Capability和要訪問的Resource之間的關係類似於檔案描述符號和檔案之間的關係一樣，要訪問一個Resource，必須透過Capability來進行，Capability裡面規定了那麼資源可以被訪問等安全特性，Capability允許被grant（從一個使用者轉移到另外一個使用者），總之，Capability是比Access Control List更好的一種增強系統安全性的方法。
拋磚引玉，以下是reddit上討論的部分內容
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Linux 多年來取得的成績毋庸多言。但最近，reddit 上有人發起了一個話題，想知道 Linux 的核心設計是否已經過時，並得到了一些有趣的答案。
這位 Ronis_BR 的使用者提問大致如下：
Linux 是在 1992 年啟動的，一些特性到現在都沒有改變。我猜想最新的作業系統核心設計技術（如果存在…）應該較之前有很大的進步。那 Linux 內核是否已經過時？
與 Windows、macOS、FreeBSD 內核的設計相比，Linux 內核的設計有沒有在哪些方面比較先進？（註意，重點是設計的先進，而不是哪一個更好）。
該話題引起了近 400 條回覆，大家紛紛發表了自己對核心設計的看法，節選幾條不同的觀點：
ExoticMandibles：
“過時”？不存在的。Linux kernel 對現代內核的設計其實是非常瞭解的，只是它選擇了保持傳統的形式。
核心設計的核心在於“安全/穩定”和“效能”之間的關係。Microkernels（微核心）以效能為代價保證安全。如果你有極小的微核心，那麼它將具有相對較小的 API surface，使其難以被攻擊。而且當你有一個錯誤的檔案時，驅動程式崩潰而不佔用核心，可以無損重啟。優越的穩定性！優越的安全性！一切很美好。
但這種方案的缺點是所有 IPC 永遠且不可避免的開銷。如果你的程式想從檔案載入資料，則必須訪問檔案系統驅動，這意味著 IPC 要處理行程背景關係切換和兩次 ring transitions 。然後，檔案系統驅動要求核心與硬體通訊，這也意味著兩次 ring transitions。然後檔案系統驅動傳送其回覆，這意味著又一輪的兩次，以及另一次背景關係切換。總開銷：兩次背景關係切換，兩次 IPC 呼叫和六次 ring transitions。非常貴！
單核心將所有裝置驅動合攏到核心中。所以當出現一個錯誤的圖形驅動，就可以佔用核心，或者如果它有一個安全漏洞，那麼可能被用來危及系統。但是，如果你的程式需要從磁碟載入某些東西，則會呼叫核心，進行 ring transitions，與硬體通話，計算結果，並傳回結果，進行另一個 ring transitions。總開銷：兩次 ring transitions。便宜得多，也快得多！
簡而言之，微內核是：“放棄效能來提高安全性和穩定性”；宏內核是：“保持效能，只要修複安全和穩定性問題就可以了”。而目前，大家更願意接受後者。
Scandalousmambo:
開發一個和 Linux kernel 相同的系統，從本質上決定了它一旦設計出來就會“過時”。
KugelKurt：
儘管這裡討論的大部分內容都是關於微核心與宏內核的關係，但是最近的研究還涉及到程式語言。如果你今天啟動一個全新的核心，那麼就可能不會用 C 去寫。微軟的 Singularity 和 Midori 專案探討了用 C＃託管程式碼內核的可行性。
Daemonpenguin：
有一些概念，在理論上可以提供更好的核心設計。比如，理論上微核心也有一些非常好的設計選擇，使得它們具有便攜性、可靠性和潛在的自我修正能力。
然而，無論理論多麼好，人們總是會根據實際情況進行設計。Linux 核心擁有如此多的硬體支援，那麼多公司支援開發，其他核心（不管設計得多炫酷）都不太可能趕得上。
例如，MINIX 具有良好的設計和一些很棒的功能，但硬體支援很少，幾乎沒有人為此平臺開發。
歡迎大家就此事在下方回覆自己的看法。
