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1、Windows 与 Unix 和 Linux: 架构比较,胡锐, Ph.D. 软件架构首席专家 微软(中国)有限公司,比较特性和基本原理 调度 虚拟内存 安全性 集成的服务 比较 “Do it all” 实践 Windows + Services For Unix Unix + WINE + SAMBA 虚拟机化,文件系统 I/O 设计 网络,调度,进程结构 优先级控制 可扩充性问题 同步和通知 事件 vs. 信号 同步原语,进程,都调度线程而不是进程 术语区别 Windows: 具有多个线程的进程 Solaris: 进程，核心线程和用户态轻量进程及线程 Linux: 任务以进程分组，轻量进
2、程绑定到任务 Windows: 父/子关系并未通过Win32清晰暴露,调度优先级,优先级范围：“正常”和“实时” Windows: 1-15 和 16-31 Solaris: 0-59, 60-99, 100-159 Linux: “nice” +19 -20, 实时 1-99 优先级调节： Solaris, Linux: compute-bound 优先级衰减 Windows: I/O 操作增加优先级 Solaris和Linux支持多重调度策略,可扩充性问题,都归结为锁定和堵塞 Linux仍然有一些“big locks” Windows和Solaris: 更细粒度的锁定 更灵活的集成解锁在调
3、度中 Solaris的算法似乎偏好多处理系统 内存模式区别 SPARC装载/存储顺序规则没有x86严格 Linux缺乏中断优先级,消息 & 同步,事件 vs. 信号 信号: 固定集合, 运载数据, 绑定到处理程序 事件: 无限制, 无数据, 有时绑定 信号堵塞 vs. 无警告等待 同步原语 都有基本集合 Windows缺乏“条件变量” 在用户态难以模拟 通常在Unix Pthread代码中使用,虚拟内存,都支持NUMA 都进行每CPU内存分配缓冲 分页管理的细小区别 Solaris/Windows修建每进程的工作集 Linux进行全局修剪 32-bits调节开关 Windows: /3GB 开
4、关 Linux: 编译成 1G/3G, 2G/2G, or 3G/1G Solaris x86: 固定 3.75G/256MB (!) 64-bit: 2TB 到 16TB 范围,物理内存,Linux和Windows共享Intel架构内存限制 Linux不暴露PAE内存给应用程序 Solaris可扩充性更好 比典型Intel大型系统更基于NUMA的大型系统 Solaris/Windows支持热添加内存,安全性模型,特权 细粒度 vs. 粗粒度 Administrator vs. root Unix有一个全部特权的用户 Windows把多种特权授予组或用户 标识 Impersonation vs
5、. setuid/setgid Daemons 和 services 总体趋势是远离以root/SYSTEM运行,安全性模型(续),访问控制 Windows有一个安全引用监视器 Unix: 分布式安全机制 审核 在Windows上通过SRM提供 Unix上没有集成 保护多个系统 Unix没有“域”概念; Kerberos或LDAP通过add-on支持AuthN, AuthZ,安全认证,Windows Windows 2000通过Common Criteria Cert EAL4 with ALC FLR3 Windows XP, WS 2003进行中 Solaris Trusted Solar
6、is 8通过CC EAL4 LSPP 在网络环境中认证 多级别安全性 Linux 未认证；没有进行中,文件系统,Linux: ext2, ext3, Reiser ext2 没有journal/log, 要求fsck ext2/ext3不自带ACL; 需要一个补丁 32-bit应用程序使用 transitional API访问2GB 文件 Solaris: UFS, Veritas Solaris 7中UFS局限于1TB文件系统 32-bit应用程序使用 transitional API访问2GB 文件 Windows: FAT/FAT32, NTFS NTFS具有已证实的非常高可扩充性 非常
7、健壮(最近有人运行过chkdsk吗?),网络文件系统,NFS 三个都支持 (Windows通过SFU) 固有的不安全 (都未实现AUTH_KERB) 为LAN设计(Solaris有cachefs) SMB/CIFS 三个都支持(Unix通过Samba) 更紧密的安全性 有一些涉及WAN的试图 AFS 没有真正的Windows支持 为LAN/WAN环境设计 有限的企业应用, 但是对那些组织很关键,I/O 设计,“万物皆文件” vs. 类型对象 Unix上没有“打开”的通用代码 Windows上所有的打开通过SRM 驱动程序模型 Windows: 分层, 基于封包 使过滤器, 插件功能更容易实现
8、Unix: 基于调用; 仅文件系统是部分分层的 即插即用 仅Windows和Linux Linux 对ISA有更多支持,应用程序 I/O 设计,同步 Unix APIs缺省是同步的 Windows I/O缺省是异步的 管理同步I/O 选择 vs. WaitForMultipleEvents 惊醒“Thundering Herd” I/O 完成回叫 在Unix上可用但未常用 I/O 完成端口 仅Windows 都支持高性能网络感知的文件传输APIs,嵌入式操作系统,Solaris不是一个玩家 Linux 小体积, 细粒度的组件 困难的开发环境 Embedded WinXP, Win CE 大体积
9、, 更大的组件 容易得多的开发 嵌入式市场预测研究 (7/18/03): Windows上的总研发费用比Linux低得多 达300%更低!,网络,协议 IPv4, IPv6三个都支持 RPC: DCE, CORBA, COM, ONC ONC RPC在Windows上通过SFU 有Windows上的CORBA实现 DCE RPC vs. Windows RPC COM在Unix通过WINE, 一种 服务 Telnet, ftp, remote shell SSH是Solaris, Linux的一部分; Windows上通过ISV Web Services,在Windows上都实现 Servic
10、es For Unix 和 Windows,互操作性 文件和打印 缺少: AFS, Unix打印过滤, 64-bit 标识管理 通过AD为Unix验证: Kerberos, LDAP, NIS 应用程序 非常少的Unix-only应用程序(一些例外) 客户应用程序可被移植 SFU的ISV库支持质量不一 使用cygwin, MKS, 作为替代,在Unix上都实现 WINE和SAMBA,Wine应程序可移植性 也有其他的 对20大Windows-only应用程序有效, 但 支持是一个大风险 SAMBA连接Windows世界 文件和打印 验证限制 域控制器替换? 对于小规模的域，也许 无信任关系，森
11、林，等,都实现, 虚拟的,VMWare到处都是 经常被视作灵丹妙药 很多缺陷 合用存储，内存 管理网络访问 性能损失 扩充性 能被有效的实现,总结,核心特性集不都是那么困难 历史特性驱动应用程序行为 应用程序行为支配高端性能 Linux在很快的变得更好 还需要改进 Linux会追赶Windows至少一或两个内核周期,参考资料,Inside Windows 2000 3rd Edition Solomon, Russinovich / MS Press Solaris Internals Mauro, McDougall / Prentice-Hall Understanding the Linux Kernel Bovet, Cesati / OReilly Using Samba Eckstein, Collier-Brown / OReilly, 2003 Microsoft Corporation. All rights reserved. This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warranties, express or implied, in this summary.,