Операционные системы - статьи


Разработки минимальных ядер


Хотя извлечение драйверов из ядра является большим шагом вперед, еще лучше извлечь из ядра операционную систему. Именно здесь начинают применяться минимальные ядра с чрезвычайным сокращением числа реализуемых в них абстракций. Вероятно, первым минимальным ядром была система RC4000 Бринка Хансена (Brinch Hansen), датируемая началом 1970-х гг. [13]. С середины 1980-х гг. был написан ряд минимальных ядер, включая Amoeba [21], Chorus [5], Mach [1] и V [6]. Однако ни в одном из них не применялось безопасное программное обеспечение: у всех имелись не изолированные драйверы внутри ядра.

QNX является коммерческой UNIX-подобной системой реального времени с закрытыми кодами [17]. Хотя у нее имеется минимальное ядро, называемое Neutrino, по поводу системы опубликовано мало статей, и точные детали нам неизвестны. Однако на основе последних проспектов мы заключаем, что Neutrino является гибридным ядром, поскольку менеджер процессов работает в адресном пространстве ядра.

В начале 1990 гг. покойный Йохан Лидтке (Jochen Liedtke) написал минимальное ядро L4 на языке ассемблера для архитектуры x86. Быстро стало понятно, что оно не является переносимым, и его трудно поддерживать, и поэтому он переписал ядро на языке C [20]. После этого оно продолжало развиваться. В настоящее время имеются две основные ветви: L4/Fiasco, поддерживаемое в техническом университете Дрездена, и L4Ka::Pistachio, поддерживаемое в университете Карлсруэ и университете New South Wales. Они написаны на C++.

Ключевыми идеями в L4 являются адресные пространства, нити и IPC между нитями в разных адресных пространствах. Менеджер ресурсов, выполняемый в пользовательском режиме и запускаемый при загрузке системы, управляет системными ресурсами и распределяет их между пользовательскими процессами. L4 – это одно из немногих действительно минимальных ядер с драйверами устройств, работающими в пользовательском режиме. Однако отсутствует реализация, в которой каждый драйвер выполнялся бы в отдельном адресном пространстве, и API L4 совсем отличается от нашего API, поэтому мы не можем запустить на нем какие-либо тесты.

Однако оказалось нетрудно запустить скрипт подсчета числа строк над текущей версией ядра L4Ka::Pistachio. Результаты показаны на рис. 10, и их можно сравнить с данными на строке «Kernal» рис. 9. Размер исходного кода почти в два раза превышает размер нашего ядра, а бинарный код в шесть раз больше, однако функциональные возможности L4Ka::Pistachio являются совсем другими, так что трудно сказать что-нибудь еще, кроме того, что это ядро значительно больше по размеру.


Рис. 10. Статистика размера кода для L4Ka::Pistachio.




Начало  Назад  Вперед



Книжный магазин