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操作系统结构是指系统内部各组件的组织方式和相互关系。就像城市管理需要合理的组织架构一样，操作系统也需要良好的结构设计。典型的操作系统采用分层结构，从底层的硬件层到顶层的应用程序层，各层分工明确，通过接口进行交互，确保系统高效稳定运行。
单体结构是最早期的操作系统结构形式，就像把所有功能都放在一个大房间里的'大杂烩'设计。在单体结构中，所有系统功能模块都紧密耦合在一起，运行在同一个地址空间内，模块之间可以直接调用。这种结构的优点是执行效率很高，因为没有额外的通信开销。但缺点也很明显：系统维护困难，一个模块出错可能影响整个系统，可靠性较差。早期的UNIX系统就是典型的单体结构实现。
分层结构采用了结构化设计思想，就像建筑的楼层一样，系统被分为若干个层次。经典的THE系统将操作系统分为6层：从底层的硬件到顶层的用户程序。每一层只能调用下层提供的服务，不能跨层调用。这种设计的优点是结构清晰、易于调试和维护，模块化程度高。但缺点是存在性能开销，因为需要通过多层接口，而且合理的层次划分往往比较困难。
微内核结构采用了'精简政府'的设计理念，内核只保留最核心的功能，如进程调度、内存管理和进程间通信。其他系统服务如文件系统、设备驱动等都运行在用户空间，通过消息传递与微内核通信。这种设计的优点是可靠性高，一个服务崩溃不会影响整个系统，同时易于扩展和维护。但缺点是通信开销较大，性能相对较低。典型的微内核系统包括Mach和QNX等。
客户机-服务器模式是微内核结构的扩展应用，就像餐厅服务一样：客户机相当于顾客，发送服务请求；服务器相当于厨师，提供专门服务；微内核则像服务员，负责传递消息。客户机通过微内核向各种服务器发送请求，服务器处理后通过微内核返回响应。这种模式特别适合分布式环境，服务模块化程度高，易于扩展和维护，是现代分布式操作系统的重要架构模式。