組件式操作系統(tǒng)設(shè)計－一個讓中國超越linux的可能性

dxcnjupt

簡介
  組件式OS由不同的組件組裝而成，每個組件都必須遵守標準文件所定義的接口，由不同的開發(fā)組生產(chǎn)。
  操作系統(tǒng)不再是由同一個公司生產(chǎn)銷售，而是由不同經(jīng)濟體/開源組織/個人獨立開發(fā)的組件拚裝而成。
  對于普通用戶來說，他們可以使用由某個公司發(fā)布的已經(jīng)組裝好的操作系統(tǒng)；對于高端用戶，黑客，他們可以自己選擇需要的組件實現(xiàn)個性系統(tǒng)。
  如果用現(xiàn)有的商業(yè)/技術(shù)體系來舉例的話，組件式OS的生產(chǎn)銷售體系類似與PC機。PC機的CPU，主板，內(nèi)存，機箱等不同部分由不同企業(yè)設(shè)計生產(chǎn)，遵守一定的標準。大部分PC機由PC機銷售商組裝生產(chǎn)，黑客們則可以購買自己喜歡的部件DIY。
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應(yīng)用前景
  現(xiàn)在世界上流行的操作系統(tǒng)，包括windows和Linux,有一個最大的特點，它們的核心部分是由同一個工作組設(shè)計的。
  隨著技術(shù)的進步，操作系統(tǒng)代碼量越來越大，導致技術(shù)門檻升高，操作系統(tǒng)升級困難，開發(fā)成本劇增。同時操作系統(tǒng)的復(fù)雜化也使得硬件商不敢輕易進行技術(shù)革新。
  隨著用戶需求的增長，現(xiàn)有的操作系統(tǒng)往往只能進行“大眾化”設(shè)計，針對主要客戶群進行設(shè)計并對小客戶進行妥協(xié)。對于主要客戶來說，他們會覺得操作系統(tǒng)里面有很多雞肋，而這些功能影響了運行的速度；對于其它客戶來說，操作系統(tǒng)可能根本就不符合他們的需求。
  組件式OS設(shè)計可以解決上面兩個問題。
  組件式OS中的各個組件是獨立開發(fā)，獨立調(diào)試，獨立測試的，每個開發(fā)小組需要處理的代碼可以降至最低。   Linux在開放源代碼的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了“集眾人之力”，而組件式系統(tǒng)在二進制接口兼容的基礎(chǔ)上實現(xiàn)“集眾人之力”。如果說開源系統(tǒng)是“白盒集成”的話，那么組件系統(tǒng)就是“黑盒集成”。
由于可以在安裝系統(tǒng)時選擇自己需要的模塊，不同的用戶可以得到不同的操作系統(tǒng)，服務(wù)器操作系統(tǒng)可以選用帶自學習能力的內(nèi)存管理器，嵌入式操作系統(tǒng)則可以選用非分頁內(nèi)存管理器。
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系統(tǒng)架構(gòu)
  組件式操作系統(tǒng)主要是一種生產(chǎn)模式和設(shè)計思想，并不涉及具體的系統(tǒng)設(shè)計。但是為了證明理論的正確性，我們需要一個具體的設(shè)計和一系列可運行的組件。
  通用設(shè)計和IA-32設(shè)計會在附件中給出。在代碼方面，我于去年寫過一個標準組件，但是因為設(shè)計上的原因流產(chǎn)了。由于生活上的原因，今年之內(nèi)恐怕很難再寫出其它代碼。希望有能力有時間的朋友完成我的“遺愿”。
  根據(jù)DXC網(wǎng)絡(luò)第一定律，帖子的讀者數(shù)與長度成反比，所以不得不把技術(shù)性比較強的內(nèi)容放到附件里面。
×具體設(shè)計請看附件×
新的攻擊方式與閉環(huán)系統(tǒng)
  在組件OS中，黑客們將會得到一種非常有效的新的攻擊方式：向操作系統(tǒng)中插入內(nèi)核態(tài)組件，以獲得最高權(quán)限。
  一個不安全的操作系統(tǒng)是沒有商業(yè)價值的，所以我們必須用“閉環(huán)系統(tǒng)”進行防御。
×具體設(shè)計請看附件×
組件OS的開發(fā)技術(shù)：
獨立開發(fā)：
  獨立小組的開發(fā)將帶來很多額外的好處。
1，多語言開發(fā)
只要遵守標準規(guī)定的二進制接口，所有的編程語言都可以用來進行組件開發(fā)。使用嵌入?yún)R編，可以使絕大多數(shù)的語言都能適應(yīng)二進制接口；當然對于C等適應(yīng)底層特性的語言來說，即使不使用嵌入?yún)R編，也一樣可以適應(yīng)二進制接口。
2，軟件的可移植性
將硬件相關(guān)的操作和執(zhí)行策略分離可以有效的提高軟件的可移植性。但是組件劃
過細會影響到操作系統(tǒng)各方面的性能。所以硬件和策略的分離應(yīng)該在組件內(nèi)部進行。即組件的開發(fā)者可以分別開發(fā)組件的硬件和策略部分，在組裝好以后最為一個完整的組件進行發(fā)布。

獨立測試：
  在傳統(tǒng)的軟件工程模塊測試中，需要用到“樁模塊”；操作系統(tǒng)組件的測試則需要用到“樁系統(tǒng)”。
  假設(shè)我們要測試一個內(nèi)存管理器，首先選取一個已裝配好的組件操作系統(tǒng)，取下其中的內(nèi)存組件，就得到了一個“樁系統(tǒng)”，裝入待測試組件之后就可以開始測試工作了。
  對于一些“高層”組件，情況會比較復(fù)雜。因為這些組件往往會用到標準定義之外的外部調(diào)用接口。這些組件必須明確聲明“需要XXX組件的XXX接口才能啟動”，在測試時需要預(yù)先裝載需要的組件。關(guān)于附加調(diào)用接口的問題，會在下文詳細討論。

附加運行條件以及條件歸納：
  為了提高組件OS的靈活性，標準文檔只能定義有限的組件和接口；而為了提高功能，具體的操作系統(tǒng)往往會用到額外的組件和接口。于是便有了附加運行條件的概念。
附加運行條件，指某一個組件只有在如下系統(tǒng)環(huán)境中才能正常運行：在操作系統(tǒng)中除了標準規(guī)定的組件之外，需要額外安裝XXX組件；或某個組件除提供標準接口之外，需要額外提供XXX接口。
  一個操作系統(tǒng)往往會涉及到數(shù)量眾多的附加運行條件，將這些條件逐個列出會極大的影響效率。將這些條件歸納為幾個常用的集合可以降低負面影響。例如文件系統(tǒng)，GDI，常用設(shè)備驅(qū)動等組件可以歸納為一個“基礎(chǔ)PC機組件及調(diào)用集合”。

組件功能劃分與接口定義：
  組件的劃分和接口定義，是組件OS最重要的問題，如果在標準文檔中定義的接口過多，會影響標準的通用性；定義的接口過少，又會使得“附加條件”過多，難以處理。
  遺憾的是，具體的組件劃分和接口定義只能從實踐中得到，在我們寫出大量的實用組件之前，沒有辦法給出。

組件OS的開發(fā)：
  如果你理解了我前面所說的內(nèi)容，那么你應(yīng)該知道，在我的設(shè)想中，將來的世界是不存在一個“完整的操作系統(tǒng)”的。我們要開發(fā)的，也不是一個完整操作系統(tǒng)。我要宣傳和證明的，是一種工業(yè)模式和開發(fā)理念。現(xiàn)在我們需要的是一堆組件，這些組件中的一部分，組裝起來成為一個可運行的操作系統(tǒng)。替換其中的一些組件，這個操作系統(tǒng)仍然是可以運行（例如我們有5個內(nèi)存控制器，任選一個安裝，操作系統(tǒng)都可運行）。
  在標準成熟之后，我們可以獨立的開發(fā)每一個組件，而不需要考慮其它組件是由什么人，怎樣去完成的。
  但是現(xiàn)在，標準尚未建立，甚至組件劃分和接口定義都沒有做。所以需要所有的開發(fā)者之間相互交換信息，統(tǒng)一標準。
  從整體上來說，一個良好的開發(fā)順序是：標準組件－》基本組件—》其它組件  目前還沒有開發(fā)出完整版的標準組件。有意進行開發(fā)的朋友可以現(xiàn)在開始進行標準組件的設(shè)計，或者待其它工作組完成前面的組件后再開始做后面的組件。
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  國內(nèi)有很多人都在做開源操作系統(tǒng)開發(fā)，但大都走得是WINDOWS和LINUX的老路。在這里我想奉勸各位一句，WINDOWS和LINUX經(jīng)過十余年的時間，耗資上百億才有了今天的成就；任憑你是神仙下凡百年一見的奇才，僅憑幾個人的力量是沒有辦法超越WINDOWS和LINUX的。
  要想開發(fā)出新一代的操作系統(tǒng)，必須在架構(gòu)和設(shè)計上有新的見解。如果您有不同的設(shè)計，歡迎和我切磋，共同進步；如果您想進行組件式操作系統(tǒng)的設(shè)計，我愿意為您提供幫助。我的聯(lián)系方式，dxcnjupt@126.com, QQ23559356
初稿成于 2006-11-27 南京 d.x.c
第一次修改于2007-3-5 桂林 d.x.c

codekiller

嗯，不錯。
中國人應(yīng)該在操作系統(tǒng)研究與開發(fā)上有所成就了！

頂！

bGFuZ3Vl

對于普通用戶來說，他們可以使用由某個公司發(fā)布的已經(jīng)組裝好的操作系統(tǒng)；對于高端用戶，黑客，他們可以自己選擇需要的組件實現(xiàn)個性系統(tǒng)。

我認為這一條過于理想了。

國內(nèi)有很多人都在做開源操作系統(tǒng)開發(fā)，但大都走得是WINDOWS和LINUX的老路。在這里我想奉勸各位一句，WINDOWS和LINUX經(jīng)過十余年的時間，耗資上百億才有了今天的成就；任憑你是神仙下凡百年一見的奇才，僅憑幾個人的力量是沒有辦法超越WINDOWS和LINUX的。

寫系統(tǒng)不一定是為了超越什么，而只是為了達到什么。沒有一種主流系統(tǒng)可以完全超越任何其他的系統(tǒng)，更不要說非主流的那些了。

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再次回到標題：一個讓中國超越linux的可能性

為什么一定要打上 “中國” 兩個字？未來的世界里，國家的概念將會逐漸淡出，取而代之的是一個叫 “地球村” 的概念。另外，中國即便能超越 Linux 也說明不了什么。

所以我不太看好這個想法。

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evaspring

我認同樓上的部分觀點。。。

不要什么都扯上政治化的東西，其實真正的黑客是沒有國界的，他們所做的是為人類奉獻自己的智慧。。。

yyprick

太過理想化了，如果真的要實現(xiàn)這種想法，除非有一個組織來專門做相關(guān)標準的定義，不然出來的東西五花八門，最終也不實用。

rsuhkoi

操作系統(tǒng)的架構(gòu)分為微內(nèi)核與巨內(nèi)核兩種,WIN95/98是巨內(nèi)核,而2000是微內(nèi)核的,LINUX也可以算是微內(nèi)核的,目前微內(nèi)核的操作系統(tǒng)的內(nèi)核最小的約10多K.我冒昧的認為樓主所說的組件只不過是內(nèi)核之上的模塊罷了,目前的操作系統(tǒng)大都是內(nèi)核再加上模塊,這幾乎是盡人皆知的.好像憑這個來超越有點讓人難以理解.

獨孤九賤

原帖由 rsuhkoi 于 2007-3-8 11:14 發(fā)表于 7樓  
操作系統(tǒng)的架構(gòu)分為微內(nèi)核與巨內(nèi)核兩種,WIN95/98是巨內(nèi)核,而2000是微內(nèi)核的,LINUX也可以算是微內(nèi)核的,目前微內(nèi)核的操作系統(tǒng)的內(nèi)核最小的約10多K.我冒昧的認為樓主所說的組件只不過是內(nèi)核之上的模塊罷了,目前的操 ...

樓上的這樣說微內(nèi)核與巨內(nèi)核，所是會誤導群眾喔……

johndiyang

樓主的想法很好，但是別讓情感限制了思維。
可以嘗試從一個小組件來開始工作，同時期待更多的人加入。
如果沒有第一步，后面的設(shè)想全部會是空想。
沒有事情會在做之前有個完美的未來，總會走很多曲折的路，但是很多追求完美的人連第一步都沒有邁出去。

honckly

有想法，應(yīng)該是不錯的，我們還是要支持+鼓勵�。�！