MINIX 3承诺比Windows或Linux更安全[第九期]

八重樱

阿姆斯特丹Vrije大学的计算机科学教授Andrew S. Tanenbaum正领导着一个开发MINIX3操作系统的项目，MINIX 3的目标是比Windows或Linux更安全。
在他那份获得欧盟研究委员会（European Research Council）5年250万欧元资助的研究计划书里，Tanenbaum解释了为何他认为现有的操作系统不安全：

最严重的可靠性及安全问题是与操作系统相关的那些。核心问题在于现有操作系统都不符合POLA——最低授权原则（Principle OfLeastAuthority）。POLA说的是系统划分组件的方式，应当使必然存在于某个组件中的缺陷，不至于波及其他组件。每个组件仅应该得到完成它本身工作所需的权限，不多不少。具体来说，它应该无权读写属于其他组件的数据，无权读取它自身地址空间之外的任何计算机内存，无权执行与它无关的敏感操作指令，无权访问不该访问的I/O设备，诸如此类。现有操作系统完全违反以上原则，结果就是造成众多可靠性及安全问题。

Tanenbaum认为设备驱动程序是主要的肇事者：

典型的操作系统代码中大约有70%属于设备驱动代码。我们知道设备驱动部分的每行缺陷数量是其他部分的3到7倍。有据可查63%到85%的Windows XP崩溃根源是驱动错误，Linux的情况也没什么理由会不一样。

MINIX的操作系统架构稍有不同：

Tanenbaum指出其中的主要区别是令设备驱动运行在用户态能提高安全性：

设备驱动处于内核之上，运行在用户态。每个驱动都作为单独的进程运行，受到内存管理硬件的严格约束，只能访问自己拥有的内存。设备驱动需要执行I/O操作的时候向微内核发出调用以获得服务（比如向物理设备发出指令）。微内核在执行任何调用之前，首先会检查该调用是否被许可。因此从声音驱动发出控制声卡的调用会被接受，而从声音驱动发出控制硬盘的调用会被拒绝。

总体目标是：

……将操作系统的结构重新组织为一个运行于内核态的微内核，外加若干用户进程去完成真正的操作系统任务。尽管一个微内核离完整的操作系统还很远，但这样的设计达到了我们的主要目标。我们的目标是将大部分操作系统代码移出到用户空间，这样我们就能将之划分成进程并阻止它们执行“危险 ”（控制）指令，内存管理硬件也能防止进程访问自身所属以外的内存。



目前MINIX 3的版本是3.1.3a版，它的主要特性包括：



* 符合POSIX

* TCP/IP网络

* X Window系统

* 语言支持包括cc、gcc、g++、perl、python等等

* 超过650个UNIX程序

* 完全支持多用户和multiprogramming多任务

* 设备驱动作为用户进程运行

* 高度容错

* 提供完整的C源代码。



由于MINIX实现了POSIX标准，大多数UNIX程序只要细微修改或无需修改就能在上面运行。该项目进入了Google’s Summer of Code 2008，还设立了相应的MINIX讨论组。