Вопросы истории: UNIX, Linux, BSD и другие

Правда, в мире свободного софта испокон веков развивалось другое течение, косвенно связанное с многопроцессорностью – так называемые микроядерные ОС. Идея их – в том, чтобы максимально возможную часть обязанностей ядра (взаимодействие с устройствами, файловыми системами и т.д.) вынести в пользовательское пространство памяти, оставив за ядром только коммуникационные функции. Теоретически рассуждая, это должно было бы обеспечить упрощение устройства системы, легкость её портирования на новые архитектуры (в том числе и многопроцессорные), а также возможности масштабирования.

Из микроядерных решений наибольшее признание получило ядро March, разработанное в Университете Карнеги-Меллона, а затем развивавшееся в Университете Юты. Оно легло в основу ряда проектов разработки свободных ОС – самым известным из них долгое время был Hurd, разработка которого затем была переведена на другое микроядро – L4. Что, однако, не приблизило проект к состоянию, пригодному для применения. Однако существовали и другие попытки создания свободных микроядерных ОС – проекты xMach и Yamit. И оба они своё развитие прекратили.

Таким образом, можно констатировать, что судьба свободных микроядерных проектов была (и остаётся) печальной. Что, помимо их невостребованности, объясняется ещё и технологическими причинами: судя по всему, разработчики не смогли обеспечить приемлемую производительность своих систем: ведь упрощение устройства ядра влечёт за собой усложнение межпроцессных коммуникаций.

Как ни странно, удачные реализации микроядерной архитектуры имели место быть в проприетарном секторе: на ранних версиях Mach основывалась знаменитая система NEXTStep, видевшаяся лет 15 назад платформой фантастического будущего. А предпоследняя, 3-я, версия Mach легла, вместе с системными службами FreeBSD, в фундамент современной MacOS X.

Таков был исторический фон, на котором развернулись описанные далее события.

У истоков новой системы

Итак, где-то в середине июня 2003 г. Мэтт Диллон (Matt Dillon), вместе с группой товарищей сообщил о начале работы над новой ОС BSD-семейства – DragonFlyBSD. Возник сайт проекта –и репозиторий её исходников, cозданный 16 июня 2003 года – этот день можно считать именинами системы. Репозиторий этот основывался на кодовой базе FreeBSD 4-й ветки, имевшей статус стабильной (хотя в то время уже вовсю развивалась ветка 5-я, вбирающая в себя все инновации BSD-мира).

Новая система получила и собственный тотем – стрекозу, что должно символизировать легкость и быстроту её. Кстати, разработчики не гнушаются и сокращенных названий своей системы – DragonFly и даже DFBSD, к которым, вслед за ними, время от времени, будем прибегать и мы.

Может возникнуть (и многократно возникает) вопрос: для чего нужна ещё одна BSD-система? Разве не вдоволь насмотрелись мы на изобилие Linux-дистрибутивов, чтобы и BSD-системам желать той же участи?

Вопрос этот, конечно, носит сугубо риторический характер. Ведь если новые операционные системы создаются – значит, это кому-то нужно. И каждая такая система (если она, конечно, действительно нова и оригинальна) привносит в наш мир что-то свое, увеличивая, тем самым, сложность его и разнообразие.

А в оригинальности DragonFlyBSD отказать невозможно. Ибо, при практически полном внешнем сходстве с прототипом (FreeBSD 4.X), «внутре» у нее всё было другое: управление памятью и процессами, представление о драйверах устройств и виртуальной файловой системе, вплоть до нового типа файлов – вариантных символических ссылок (varsims).

В основу DragonFly была положена модель легковесных нитей ядра (LWKT – Light Weight Kernel Threads), что само по себе и не ново. Новым стал механизм планирования нитей – вместо единого планировщика (sheduler) их было введено несколько, по числу процессоров. Нити привязаны к своим процессорам изначально, однако допускается передача выполнения нити с одного процессора на другой при некоторых особых условиях. Данные отдельных нитей могут быть кэшированы независимо для каждого процессора.

Подобно системам с микроядерной архитектурой, в DragonFly максимум функций ядра вынесен из его пространства памяти в пользовательское пространство (userland). В первую голову это относится к драйверам устройств – таким образом достигается рост как производительности, так и надежности системы, резко уменьшая вероятность её «падения» под воздействием неправильно работающего драйвера.

Это повлекло за собой отказ от традиционного для UNIX механизма системных вызовов (каковой лишь эмулируется в целях совместимости). Его место занял механизм сообщений (messages) и их очередей, т.н. портов (ports), подобный применяющемуся в микроядре March, упоминавшемся выше.

При этом DragonFly не является микроядерной ОС – базовые функции по прежнему возлагаются на ядро (и размещаются в его пространстве памяти). Однако почти всё прочее может быть безболезненно собрано в качестве модулей юзерланда.