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操作系统内核可以分为两大阵营：单内核和微内核（第三阵营是外内核，主要用在科研系统中）。
单内核是两大阵营中一种较为简单的设计，在1980年之前，所有的内核都设计成单内核。所谓单内核就是把它从整体上作为一个单独的大过程来实现，同时也运行在一个单独的地址空间上。因此，这样的内核通常以单个静态二进制文件的形式存放于磁盘中。所有内核服务都在这样的一个大内核地址空间上运行。内核之间的通信是微不足道的，因为大家都运行在内核态，并身处同一地址空间：内核可以直接调用函数，这与用户空间应用程序没有什么区别。这种模式的支持者认为单模块具有简单和性能高的特点。大多数Unix系统都设计为单模块。
另一方面，微内核并不作为一个单独的大过程来实现。相反，微内核的功能被划分为多个独立的过程，每个过程叫做一个服务器。理想情况下，只有强烈请求特权服务的服务器才运行在特权模式下，其他服务器都运行在用户空间。不过，所有的服务器都保持独立并运行在各自的地址空间上。因此,就不可能像单模块内核那样直接调用函数,而是通过消息传递处理微内核通信：系统采用了进程间通信（IPC）机制，因此，各个服务器之间通过IPC机制互通消息，互换“服务”。服务器的各自独立有效地避免了一个服务器的失效祸及另一个。同样，模块化的系统允许一个服务器为了另一个服务器而换出。
因为IPC机制的开销多于函数调用，又因为会涉及内核空间与用户空间的上下文切换，因此，消息传递需要一定的周期，而单内核中简单的函数调用没有这些开销。结果，所有实际应用的基于微内核的系统都让大部分或全部服务器位于内核，这样，就可以直接调用函数，消除频繁的上下文切换。Windows NT内核（Windows XP、Windows Vista和Windows 7等基于此）和Mach（Mac OS X的组成部分）是微内核的典型实例。不管是Windows NT还是Mac OS X，都在其新近版本中不让任何微内核服务器运行在用户空间，这违背了微内核设计的初衷。
Linux是一个单内核，也就是说，Linux内核运行在单独的内核地址空间上。不过，Linux汲取了微内核的精华：其引以为豪的是模块化设计、抢占式内核、支持内核线程以及动态装载内核模块的能力。不仅如此，Linux还避其微内核设计上性能损失的缺陷，让所有事情都运行在内核态，直接调用函数，无须消息传递。至今，Linux是模块化的、多线程的以及内核本身可调度的操作系统，实用主义再次占了上风。
当Linus和其他内核开发者设计Linux内核时，他们并没有完全彻底地与Unix诀别。他们充分地认识到，不能忽视Unix的底蕴（特别是Unix的API）。而由于Linux并没有基于某种特定的Unix，Linus和他的伙伴们对每个特定的问题都可以选择已知最理想的解决方案—在有些时候，当然也可以创造一些新的方案。Linux 内核与传统的Unix系统之间存在一些显著的差异：
- Linux支持动态加载内核模块。尽管Linux内核也是单内核，可是允许在需要的时候动态地卸除和加载部分内核代码。
- Linux支持对称多处理（SMP）机制，尽管许多Unix的变体也支持SMP，但传统的Unix并不支持这种机制。
- Linux内核可以抢占（preemptive）。与传统的Unix变体不同，Linux内核具有允许在内核运行的任务优先执行的能力。在其他各种Unix产品中，只有Solaris和IRIX支持抢占，但是大多数Unix内核不支持抢占。
- Linux对线程支持的实现比较有意思：内核并不区分线程和其他的一般进程。对于内核来说，所有的进程都一样—只不过是其中的一些共享资源而已。
- Linux提供具有设备类的面向对象的设备模型、热插拔事件，以及用户空间的设备文件系统（sysfs）。
- Linux忽略了一些被认为是设计得很拙劣的Unix特性，像STREAMS，它还忽略了那些难以实现的过时标准。
- Linux体现了自由这个词的精髓。现有的Linux特性集就是Linux公开开发模型自由发展的结果。如果一个特性没有任何价值或者创意很差，没有任何人会被迫去实现它。相反的，针对变革，Linux已经形成了一种值得称赞的态度：任何改变都必须要能通过简洁的设计及正确可靠的实现来解决现实中确实存在的问题。于是，许多出现在某些Unix变种系统中，那些出于市场宣传目的或没有普遍意义的一些特性，如内核换页机制等都被毫不迟疑地摒弃了。
不管Linux和Unix有多大的不同，它身上都深深地打上了Unix烙印。
由于所有的Unix内核都同宗同源，并且提供相同的API，现代的Unix内核存在许多设计上的相似之处。Unix内核几乎毫无例外的都是一个不可分割的静态可执行库。 也就是说，它们必须以巨大、单独的可执行块的形式在一个单独的地址空间中运行。Unix内核通常需要硬件系统提供页机制（MMU）以管理内存。这种页机制可以加强对内存空间的保护，并保证每个进程都可以运行于不同的虚地址空间上。初期的Linux系统也需要MMU支持，但有一些特殊版本并不依赖于此。这无疑是一个简洁的设计，因为它可以使Linux系统运行在没有MMU的小型嵌入系统上。不过现实之中，即便很简单的嵌入系统都开始具备内存管理单元这种高级功能了。