Вопросы истории: UNIX, Linux, BSD и другие

Отныне MINIX 3 более не рассматривалась как учебно-показательная разработка, а позиционировалась как всамделишняя операционная система общего назначения, предназначенная, в перспективе, для широкого класса устройств, в том числе и встраиваемых. Это символизировалось и сменой правового статуса системы: отныне она распространялась под лицензией BSD.

Официальный сайт проекта – .minix3.org. Интересно, что буквально через несколько месяцев после анонса MINIX 3, 1 февраля 2006 года, Романом Игнатовым был создан русскоязычный ресурс по этой системе – minix3.ru, который успешно развивается и по сей день.

Отличие новой системы заключалось ещё и в модели разработки. MINIX 1 и MINIX 2 были фактически личными творениями Эндрю Таненбаума, а все дополнения к ней, вроде ставшего знаменитым патча Брюса Эванса (именно с его дополнением использовал MINIX Линус Торвальдс для работы над своей будущей операционкой), носили, в силу условий распространения, сугубо неофициальный характер.

К разработке же MINIX 3 Таненбаум с самого начала привлёк широкий круг участников – от своего соавтора по второму изданию учебника Альберта Вудхалла до студентов, аспирантов и сотрудников Университета Врийе, а также волонтёров. Состав участников проекта, по понятным причинам, был весьма текучим, и перечислить их всех поимённо не представляется возможным. Однако нельзя не отметить среди них наших соотечественников – упомянутого выше Романа Игнатова и Евгения Иванова.

О микроядрах

В MINIX 3 воплотилось представление Таненбаума и его соратников о том, какова должна быть современная операционная система. Однако, чтобы говорить нём, надо опять обратиться к истории – на этот раз к истории микроядерных операционок (краем этот вопрос был затронут в предыдущей главе).

Каждый школьник-линуксоид знает, что MINIX с самого своего рождения представляла собой микроядерную ОС. А вот какая он, эта микроядерность?

Для начала зададимся вопросом, а что же такое ядро вообще? Традиционно ядро определяется как программа, обеспечивающая взаимодействие всего остального системного и прикладного софта с аппаратной частью компьютера, и распределение его ресурсов между приложениями. В соответствие с этим ядро функционирует в отдельной области памяти, которая так и называется – пространством ядра. Память же, отводимая под все остальные программы, именуется пользовательским пространством; протекающим там процессам доступ в пространство ядра закрыт, и как-либо влиять на ядро, в том числе и негативно (вследствие ошибок в программе или злого умысла), они не могут. Но все процессы внутри пространства ядра взаимодействуют друг с другом, и ошибка в одном из компонентов может повлечь за собой тяжкие последствия, вплоть до краха системы.

Понятие аппаратуры компьютера, однако, оказывается двояким. С одной стороны, это те узлы, без которых машина в принципе не может функционировать – процессор и память. Эта сторона взаимодействия охватывается такими службами ядра, как обработчик прерываний, средства запуска и останова процессов, планировщик задач, механизм межпроцессного взаимодействия.

С другой стороны, в понятие аппаратной части включаются и внешние, по отношению к системе процессор/память, устройства, от видеокарт и жестких дисков до принтеров, сканеров, сетевых адаптеров и многого, многого другого.

Более того, у этой аппаратной медали есть еще и третья сторона – сервисы доступа к файловым системам, сетевым протоколам и так далее. Они представляют собой связующее звено между собственно внешними устройствами и пользовательскими программами. Например, сервисы доступа к файловым системам обеспечивают возможность взаимодействия между дисковыми устройствами, несущими файловые системы, и обращающимися к ним приложениями.

Ядра, обеспечивающие все три рассмотренные функции, именуются монолитными. И они вполне успешно функционировали до тех пор, пока внешних устройств и сервисов было мало. Однако со временем количество и тех, и других стало расти, как снежный ком. Вспомним, сколько на наших глазах появилось только критически важных устройств, таких, как новые дисковые интерфейсы или файловые системы.

В результате ядра стали катастрофически увеличиваться в размерах. Что влекло за собой а) непроизводительные расходы ресурсов, в первую очередь памяти, и б) рост числа ошибок, обусловленный огромными объемами «ядрёного» кода, недоступного восприятию человека.

С первой болезнью научились бороться посредством модульного подхода: многие части ядра, обеспечивающие работу отдельных внешних устройств (т.н. драйверы устройств) или ядерных сервисов (в Linux их подчас также называют драйверами, например, драйвер файловой системы «имя рек»), могут не встраиваться жестко в исполняемый файл – образ ядра, а подключаться к нему в виде внешних модулей. И ныне ядра всех активно развивающихся UNIX-подобных систем, таких, как Linux или BSD, являются модульно-монолитными (подчас их для краткости называют и просто модульными).