单体系统
全部操作系统在内核态中以单一程序的方式运行，整个操作系统以过程集合的方式编写，链接成一个大型可执行的二进制程序。
结构模型
- 主过程：处理服务过程请求
- 服务过程：执行系统调用
- 实用过程：辅助服务过程
这些过程可以不受限制地彼此调用，同时也常常导致出现一个笨拙和难以理解的系统。
层次式系统
将单体结构的系统进一步通用化，就变成一个层次式结构的操作系统，它的上层软件都是在下一层软件的基础之上构建的。
上图所示为按此模型构造的第一个操作系统，该系统分为六层，每一层通用化，而不必考虑其他层次的细节。比如，用户程序不用考虑进程，内存，控制台等细节。
实际上，THE 分层方案只是为设计提供了一些方便，因为该系统的各个部分仍然被链接成了完整的单个目标程序。
MULTICS 系统中采用了更进一步的通用层次化概念，它由许多同心环构造而成，内层环比外层环有更高的级别，这种环形机制在运行中是实际存在的，而且是由硬件实现的，并且易于扩展。
微内核
在分层方式中，设计者要确定在哪里划分内核-用户边界。尽可能减少内核态中的功能是一种较好的做法，因为内核中的错误会快速拖累系统。
微内核设计的思想是，为了实现高可靠性，将操作系统划分成小的，良好定义的模块，只有其中一个模块–微内核，运行在内核态上，其余模块则作为普通用户进程运行。
系统对每个进程的权限有着许多限制，这些限制是让每个驱动和服务器只拥有完成其工作所需要的权限，别无其他，这样极大地限制了故障部件可能造成的危害。
内核中的机制与策略分离原则：一个比较简单的调度算法是，对每一个进程赋予一个优先级，并让内核执行在具有最高优先级进程中可以运行的某个进程。这里的机制就是寻找最高优先级的程序并运行之，而策略则是赋予进程优先级，可以由用户态中的进程完成。
客户机-服务器模式
一个微内核思想的略微变体是将进程划分为两类：服务器和客户端。
- 服务器：每个服务器提供某种服务
- 客户端：使用这些服务
这个模式的本质是存在服务器进程和客户端进程。
许多 web 就是以这个方式运行的，一台 pc 机向服务器请求一个资源，服务器返回资源。
虚拟机
虚拟机不是那种具有文件等优良特征的扩展计算机，与之相反，它们仅仅是裸机硬件的精确复制品。它包含了内核态/用户态，I/O功能，中断以及其他真实硬件所应该具有的全部内容。
当一个虚拟机执行系统调用时，该调用被陷入到其虚拟机的操作系统上，然后虚拟机发出普通的硬件 I/O 指令读出虚拟磁盘或其他需要执行的调用，这些指令由宿主机陷入。
外核
外核在内核态中运行，它的任务是为虚拟机分配资源，并检查试图使用这些资源的企图。
外核机制的优点是减少了映像层，在其他设计中，每个虚拟机认为它有自己的磁盘，其盘块从 0 到最大编号，而虚拟机监控程序必须维护一张表格以重映像磁盘地址，有了外核则不需要了。外核只需记录以及分给各个虚拟机的相关资源即可，保持多个虚拟机不发生冲突。