整塊性內核

整塊性內核（英語：Monolithic kernel），也譯為整合式內核、單體式內核，一種作業系統內核架構，此架構的特性是整個內核程式是一個單一二進位執行檔，在內核空間以監管者模式（Supervisor Mode）來執行。相對於其他類型的作業系統架構，如微內核架構或混合內核架構等，這些內核會定義出一個高階的虛擬介面，由該介面來涵蓋描述整個電腦硬件，這些描述會集合成一組硬件描述用詞，有時還會附加一些系統呼叫，如此可以用一個或多個模組來實現各種作業系統服務，如行程管理、共時（Concurrency）控制、記憶體管理等。

整塊性核心架構的概要示意圖。

分別為整塊性內核、微內核、混合內核的作業系統結構

概論

整塊性內核被視作為運行在單一地址空間的單一的行程，內核提供的所有服務，都以特權模式，在這個大型的內核地址空間中運作，這個地址空間被稱為內核空間（kernel space）。它通常是以單一靜態二進位檔案的方式被儲存在磁碟，或是緩衝記憶體上，在開機之後被載入記憶體中的內核空間，開始運作。

它的優點是設計簡單。在內核之中的通訊成本很小，內核可以直接調用內核空間內的函數，跟使用者空間的應用程式呼叫函數一樣，因此它的效能很好。在1980年代之前，所有的作業系統都採用這個方式實作；即使到了現在，主要的作業系統也多採用這個方式。

微內核的支持者認為，整塊性內核的移植性不佳，即使有的整塊性內核將其運作從整體性運作拆分成幾個服務模組，並讓各模組各自運作，其作業系統的程式碼依然是高度緊密的，很難修改成其他類型的作業系統架構。此外，所有的模組也都在同一塊定址空間內執行，倘若某個模組有錯誤、瑕疵（Bug），執行時就會損及整個作業系統運作。反過來，如果整塊性架構的作業系統在開發設計時相當完善，並經測試驗證後具有高度可靠性，則作業系統內的各軟件組件因具有高度緊密性，如此在系統的低階運作上將格外有效率。

可載入性的模組

參見：可載入內核模組

現在多數採行整塊性架構設計的作業系統，如OpenVMS、Linux、FreeBSD、以及Solaris等，都已經能在運作執行階段中，以動態方式來載入（Load）、解除安裝（Unload）可執行的模組，不過這些模組是屬於二進位程式碼的層次，或稱映像層次，而非內核架構的層次。即使整塊性內核進行模組化轉化，也不會與微內核或混合內核架構的內核產生區分上的混淆，因為微內核、混合內核的模組是屬於系統架構的層次。

就實務上，動態載入/解除安裝模組的作法，等於是用一種較簡易的方式來彈性管控執行中的作業系統內核，若沒有動態載入/解除安裝機制，作業系統的內核想要進行任何的調整、變換，都必須重新開機才能達成。因此模組化是必然且必要的，如此才能讓內核功效輕鬆地擴展、延伸，此外也能適時減輕硬件的執行運作負擔。

另外，有些整塊性作業系統為了讓它的內核空間達到最小化，也會運用動態載入/解除安裝機制來達成此一目標。

部分整塊性架構的作業系統舉例

• 傳統Unix內核
  • BSD
  • Solaris
• 類Unix系統（Unix-like）的內核
  • FreeBSD
  • OpenBSD
  • NetBSD
  • Linux
  • LynxOS
  • Syllable Desktop
• DOS
  • DR-DOS
  • MS-DOS
    • Microsoft Windows 9x系列（95、98、98SE、Me）
  • FreeDOS
• Mac OS（從最初版到Mac OS 8.6版）
• OpenVMS
• XTS-400

相關條目

• 內核（Kernel）
• 外內核（Exokernel）
• 混合內核（Hybrid kernel）
• 微內核（Microkernel）
• 奈內核（Nanokernel）

參考文獻

• 鍾斌賢; 曾煜棋，顏春煌. 作業系統. 國立空中大學. ISBN 957-661-461-9. 引文使用過時參數coauthors (幫助)
• 天野 司（Tsukasa Amano）. How Windows Work-視窗系統是怎麼運作的. 博碩出版社. ISBN 957-527-867-4.