组件式操作系统设计－一个让中国超越linux的可能性

dxcnjupt

简介
  组件式OS由不同的组件组装而成，每个组件都必须遵守标准文件所定义的接口，由不同的开发组生产。
  操作系统不再是由同一个公司生产销售，而是由不同经济体/开源组织/个人独立开发的组件拚装而成。
  对于普通用户来说，他们可以使用由某个公司发布的已经组装好的操作系统；对于高端用户，黑客，他们可以自己选择需要的组件实现个性系统。
  如果用现有的商业/技术体系来举例的话，组件式OS的生产销售体系类似与PC机。PC机的CPU，主板，内存，机箱等不同部分由不同企业设计生产，遵守一定的标准。大部分PC机由PC机销售商组装生产，黑客们则可以购买自己喜欢的部件DIY。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
应用前景
  现在世界上流行的操作系统，包括windows和Linux,有一个最大的特点，它们的核心部分是由同一个工作组设计的。
  随着技术的进步，操作系统代码量越来越大，导致技术门槛升高，操作系统升级困难，开发成本剧增。同时操作系统的复杂化也使得硬件商不敢轻易进行技术革新。
  随着用户需求的增长，现有的操作系统往往只能进行“大众化”设计，针对主要客户群进行设计并对小客户进行妥协。对于主要客户来说，他们会觉得操作系统里面有很多鸡肋，而这些功能影响了运行的速度；对于其它客户来说，操作系统可能根本就不符合他们的需求。
  组件式OS设计可以解决上面两个问题。
  组件式OS中的各个组件是独立开发，独立调试，独立测试的，每个开发小组需要处理的代码可以降至最低。   Linux在开放源代码的基础上实现了“集众人之力”，而组件式系统在二进制接口兼容的基础上实现“集众人之力”。如果说开源系统是“白盒集成”的话，那么组件系统就是“黑盒集成”。
由于可以在安装系统时选择自己需要的模块，不同的用户可以得到不同的操作系统，服务器操作系统可以选用带自学习能力的内存管理器，嵌入式操作系统则可以选用非分页内存管理器。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
系统架构
  组件式操作系统主要是一种生产模式和设计思想，并不涉及具体的系统设计。但是为了证明理论的正确性，我们需要一个具体的设计和一系列可运行的组件。
  通用设计和IA-32设计会在附件中给出。在代码方面，我于去年写过一个标准组件，但是因为设计上的原因流产了。由于生活上的原因，今年之内恐怕很难再写出其它代码。希望有能力有时间的朋友完成我的“遗愿”。
  根据DXC网络第一定律，帖子的读者数与长度成反比，所以不得不把技术性比较强的内容放到附件里面。
×具体设计请看附件×
新的攻击方式与闭环系统
  在组件OS中，黑客们将会得到一种非常有效的新的攻击方式：向操作系统中插入内核态组件，以获得最高权限。
  一个不安全的操作系统是没有商业价值的，所以我们必须用“闭环系统”进行防御。
×具体设计请看附件×
组件OS的开发技术：
独立开发：
  独立小组的开发将带来很多额外的好处。
1，多语言开发
只要遵守标准规定的二进制接口，所有的编程语言都可以用来进行组件开发。使用嵌入汇编，可以使绝大多数的语言都能适应二进制接口；当然对于C等适应底层特性的语言来说，即使不使用嵌入汇编，也一样可以适应二进制接口。
2，软件的可移植性
将硬件相关的操作和执行策略分离可以有效的提高软件的可移植性。但是组件划
过细会影响到操作系统各方面的性能。所以硬件和策略的分离应该在组件内部进行。即组件的开发者可以分别开发组件的硬件和策略部分，在组装好以后最为一个完整的组件进行发布。

独立测试：
  在传统的软件工程模块测试中，需要用到“桩模块”；操作系统组件的测试则需要用到“桩系统”。
  假设我们要测试一个内存管理器，首先选取一个已装配好的组件操作系统，取下其中的内存组件，就得到了一个“桩系统”，装入待测试组件之后就可以开始测试工作了。
  对于一些“高层”组件，情况会比较复杂。因为这些组件往往会用到标准定义之外的外部调用接口。这些组件必须明确声明“需要XXX组件的XXX接口才能启动”，在测试时需要预先装载需要的组件。关于附加调用接口的问题，会在下文详细讨论。

附加运行条件以及条件归纳：
  为了提高组件OS的灵活性，标准文档只能定义有限的组件和接口；而为了提高功能，具体的操作系统往往会用到额外的组件和接口。于是便有了附加运行条件的概念。
附加运行条件，指某一个组件只有在如下系统环境中才能正常运行：在操作系统中除了标准规定的组件之外，需要额外安装XXX组件；或某个组件除提供标准接口之外，需要额外提供XXX接口。
  一个操作系统往往会涉及到数量众多的附加运行条件，将这些条件逐个列出会极大的影响效率。将这些条件归纳为几个常用的集合可以降低负面影响。例如文件系统，GDI，常用设备驱动等组件可以归纳为一个“基础PC机组件及调用集合”。

组件功能划分与接口定义：
  组件的划分和接口定义，是组件OS最重要的问题，如果在标准文档中定义的接口过多，会影响标准的通用性；定义的接口过少，又会使得“附加条件”过多，难以处理。
  遗憾的是，具体的组件划分和接口定义只能从实践中得到，在我们写出大量的实用组件之前，没有办法给出。

组件OS的开发：
  如果你理解了我前面所说的内容，那么你应该知道，在我的设想中，将来的世界是不存在一个“完整的操作系统”的。我们要开发的，也不是一个完整操作系统。我要宣传和证明的，是一种工业模式和开发理念。现在我们需要的是一堆组件，这些组件中的一部分，组装起来成为一个可运行的操作系统。替换其中的一些组件，这个操作系统仍然是可以运行（例如我们有5个内存控制器，任选一个安装，操作系统都可运行）。
  在标准成熟之后，我们可以独立的开发每一个组件，而不需要考虑其它组件是由什么人，怎样去完成的。
  但是现在，标准尚未建立，甚至组件划分和接口定义都没有做。所以需要所有的开发者之间相互交换信息，统一标准。
  从整体上来说，一个良好的开发顺序是：标准组件－》基本组件—》其它组件  目前还没有开发出完整版的标准组件。有意进行开发的朋友可以现在开始进行标准组件的设计，或者待其它工作组完成前面的组件后再开始做后面的组件。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
  国内有很多人都在做开源操作系统开发，但大都走得是WINDOWS和LINUX的老路。在这里我想奉劝各位一句，WINDOWS和LINUX经过十余年的时间，耗资上百亿才有了今天的成就；任凭你是神仙下凡百年一见的奇才，仅凭几个人的力量是没有办法超越WINDOWS和LINUX的。
  要想开发出新一代的操作系统，必须在架构和设计上有新的见解。如果您有不同的设计，欢迎和我切磋，共同进步；如果您想进行组件式操作系统的设计，我愿意为您提供帮助。我的联系方式，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，不错。
中国人应该在操作系统研究与开发上有所成就了！

顶！

bGFuZ3Vl

对于普通用户来说，他们可以使用由某个公司发布的已经组装好的操作系统；对于高端用户，黑客，他们可以自己选择需要的组件实现个性系统。

我认为这一条过于理想了。

国内有很多人都在做开源操作系统开发，但大都走得是WINDOWS和LINUX的老路。在这里我想奉劝各位一句，WINDOWS和LINUX经过十余年的时间，耗资上百亿才有了今天的成就；任凭你是神仙下凡百年一见的奇才，仅凭几个人的力量是没有办法超越WINDOWS和LINUX的。

写系统不一定是为了超越什么，而只是为了达到什么。没有一种主流系统可以完全超越任何其他的系统，更不要说非主流的那些了。

--

再次回到标题：一个让中国超越linux的可能性

为什么一定要打上 “中国” 两个字？未来的世界里，国家的概念将会逐渐淡出，取而代之的是一个叫 “地球村” 的概念。另外，中国即便能超越 Linux 也说明不了什么。

所以我不太看好这个想法。

.

evaspring

我认同楼上的部分观点。。。

不要什么都扯上政治化的东西，其实真正的黑客是没有国界的，他们所做的是为人类奉献自己的智慧。。。

yyprick

太过理想化了，如果真的要实现这种想法，除非有一个组织来专门做相关标准的定义，不然出来的东西五花八门，最终也不实用。

rsuhkoi

操作系统的架构分为微内核与巨内核两种,WIN95/98是巨内核,而2000是微内核的,LINUX也可以算是微内核的,目前微内核的操作系统的内核最小的约10多K.我冒昧的认为楼主所说的组件只不过是内核之上的模块罢了,目前的操作系统大都是内核再加上模块,这几乎是尽人皆知的.好像凭这个来超越有点让人难以理解.

独孤九贱

原帖由 rsuhkoi 于 2007-3-8 11:14 发表于 7楼  
操作系统的架构分为微内核与巨内核两种,WIN95/98是巨内核,而2000是微内核的,LINUX也可以算是微内核的,目前微内核的操作系统的内核最小的约10多K.我冒昧的认为楼主所说的组件只不过是内核之上的模块罢了,目前的操 ...

楼上的这样说微内核与巨内核，所是会误导群众喔……

johndiyang

楼主的想法很好，但是别让情感限制了思维。
可以尝试从一个小组件来开始工作，同时期待更多的人加入。
如果没有第一步，后面的设想全部会是空想。
没有事情会在做之前有个完美的未来，总会走很多曲折的路，但是很多追求完美的人连第一步都没有迈出去。

honckly

有想法，应该是不错的，我们还是要支持+鼓励啊！！