操作系统内核是单例的吗？

Question

据我理解，单例设计模式是指系统中只有一个对象的实例。

我不确定这部分的定义，但我相信在操作系统只有一个运行内核在监督模式。

因此，说OS内核是一个单例是正确的吗？

Answer 1

不是的。Singleton是面向对象编程的模式。大多数操作系统都不是这样设计的。事实上，很少有操作系统在内核中使用面向对象的编程。Linux以不自觉地使用C++ (面向对象)和坚持C(过程)而闻名。

即使您认为操作系统内核只是其中之一，而您只想要一个操作系统内核，那么虚拟化的整个概念就会让它发人深省。虚拟机在同一硬件中承载其他内核。然后，当您谈到容器化时，您的操作系统中包含了其他内核。

老实说，作为模式的单例应该是使用最少的模式之一--即使您只想在应用程序中使用其中之一。静态访问器可以使看似不相关的代码相互耦合，间接使用它们。

当您停下来考虑内核到底是什么时，您会发现Singleton模式离正确的理解更远。内核提供了许多功能，但它本身就是一个API。

内核：

• 管理资源
• 调度进程的线程和执行时间
• 切换当前正在运行的进程的上下文
• 管理加载应用程序的内存和控件。
• 管理所有设备(磁盘、图形、声音等)的I/O。

许多内核为设备驱动程序定义了API (实际上设置寄存器和从设备中移动数据的代码)，并为应用程序提供了一致的API以供使用。最终的结果是，您的应用程序不必仅仅因为您有了一个新的显卡就需要重写。

如果您要尝试将面向对象的概念引入内核的世界，更好的模式应该是接口、适配器和其他一些。但是没有一种模式可以说代表内核，因为内核要复杂得多。

Answer 2

单例设计模式确保只有一个类的对象实例。因此，除非您用面向对象的编程语言开发内核类，否则它不是单一的。

然而，辛格尔顿的概念不仅仅是一个设计模式:它是一个包含一个元素的集合。

根据此定义，如果考虑执行代码的活动状态集，则可以将os微核视为单例状态，因为它只有一个活动状态(虚拟内存映射、调度程序管理的进程列表等)。在任何时候。如果多个进程运行相同的代码，则所有其他程序或服务可能具有多个活动状态。

Answer 3

对我来说，Singleton本身并不是一个类型本身的特性，而是它的使用方式。当您以IKernel::Instance()的形式访问内核时，它就是一个Singleton。当您从调用方获得它作为IKernel类型的参数时，那么它不是Singleton，即使实际上您的程序中从来没有几个内核对象。

正如其他答案所述，它更多地是关于面向对象的代码--这是获取对象的一种方法，它同时具有方法实现和方法应该使用的内部状态。但是，如果您有"OOP in C“(它使用函数指针的结构作为对象)，那么您可以有一个"Singleton”get_kernel()，它返回这样的对象。