Mikrokernel: comeback?

Zajímavý článek o tom, proč jsou současné operační systémy nespolehlivé ale výkonné a jak by mohl být nápomocen "comeback" mikrokernelů, najdete na Computer.org.

8.5.2006 21:50 | Pavel 'lingeek' Szalbot | Zajímavý článek

Komentáře

[Thunder.m]

Už vidím jak někdo začne přepisovat linuxové jádro :))

[Vít Heřman]

No vzhledem k tomu kdo je pod tim clankem podepsan se nedivim ze mikrojadra tak chvali, na druhou stranu, proc ne, ja jim take fandim. A ac nerad, musim priznat ze ten Microsofti pristup se mi celkem libi. Rek bych ze se jim konecne neco povedlo ;)

[Milan Jurik]

Pan profesor je nepochybne velmi znaly clovek. Ovsem praxi nepotrefeny a obcas si ohyba vstupy hodne vyrazne ve svuj prospech...

A v MS labech se experimentuje s kde cim, to by se az nekteri divili, co vse tam vymysli

[deda.jabko]

sveho casu prisel imanuel kant s kritikou zdraveho rozumu a myslim, si ze v rpipade panu stallmana nebo tanenbaum je opravdu obcas pouzit tu cast zdraveho rozumu, ktera je treba a nedrzet se extremnich linii.

[Kyosuke]

One study of software reliability showed that code contains between six and 16 bugs per 1,000 lines of executable code, (1) while another study put the fault density at two to 75 bugs per 1,000 lines of executable code, (2) depending on module size. Using a conservative estimate of six bugs per 1,000 lines of code, the Linux kernel probably has something like 15,000 bugs; Windows XP has at least double that.

To je pěkné, já myslel, že linuxový kernel je na tom podstatně líp. Nebyl tu nějaký odhad Coverity hovořící o jedné chybě na 5000 řádků?

Jinak pokud jde o bezpečnost, hodně by pomohlo začít dělat systémový software v pořádných jazycích s troškou té formální analýzy. Třeba se tam jednou taky dostaneme.

[Milan Jurik]

Priklad "poradneho" jazyka?

[Trained.Monkey]

Kernel napsany v Jave, heeeeee ))

[Milan Jurik]

Ne, ze by neco takoveho jisty cas neexistovalo.

[hajma]

V PERLu: Perl Operating System

[Kyosuke]

Vážně je to nutné? Myslím, že chvilka přemýšlení člověka zavede správným směrem... (MS už na to zřejmě pomalu přichází taky...)

[Milan Jurik]

Ano, vazne, protoze by me zajimal jazyk, ktery by formalni analyzou v realnem casem umoznil odstranit vetsinu chyb. Ani zdaleka neni vetsina chyb v jadrech okolo chybne praci s pameti a ani tam casto ty tzv. poradne jazyky nemusi pomoci (vynechame-li zcestnou myslenku gc v jadre).

[Kyosuke]

No, myslím, že ten jazyk by se musel prvně nadesignovat, jelikož z existujících konkrétních jazyků mi tam nesedne nic. Ale asi bych si vzal zkušenosti z House OS a z prací jeho autorů.

[Kyosuke]

Mimochodem, považuju tuhle práci jako docela zajímavou:

http://repository.readscheme.org/ftp/papers/ai-lab-pubs/AIM-1564.pdf

[Michal Vyskočil]

Ovšem pokud se nepletu, tak právě Unix napsaný v C porazil stroje psané v Lispu (aspoň tak o tom mluví Lasser v Rozumíme Unixu) . Ono je u jádra OS pořád nejdůležitější jeho výkon a ne elegance, nebo čistota návrhu.

[Milan Jurik]

Primarni problem jadra je uz v tom, ze HW, na kterem bezi, je prasacky. On se mu musi proste prizpusobit. To ovsem pan profesor a bitevnici za cistotu dosud nevstrebali (doby, kdy pan profesor psal Minix, jsou uz bohuzel pryc).

[Michal Vyskočil]

No existovaly i Lispovské počítače, podle wikipedie i s HW podporou garbage collectoru. Ale nepřežily, ten "prasácky" napsaný hardware se nakonec ukázal být lepším (rychlejším, levnějším, kdo co chce). Jestli se někdy uchytí "lepší" OS typu Hurd, Singularity, nebo třeba cleese v Pythonu, to je ve hvězdách,

[Kyosuke]

Jak se to vezme. V tom „neprasáckém“ HW byl operační systém použitelný, i pokud zabraná virtuální pamět několikrát (vlastně mnohokrát) přesáhla fyzickou. Mám pocit, že se jim podařilo sladit chod procesoru a mechanismy stránkování a garbage collectoru (částečně zaintegrované do HW), aby toho dosáhli. Alespoň ty druhé dvě možnosti by snad šly pořešit i na dnešním „konzumním“ HW...

[Kyosuke]

Jo mimochodem, lispovské počítače byly ve své době velice úspěšné. Co je strhlo, byla v první řadě "AI-zima". Prolog to taky trošku postihlo. A strhly je levné RISCové workstejšny, což je něco, co zase strhly PCčka. Ve světle existence videosystému VHS se spousta krárných kusů techniky být zdá předem odsouzena k zániku, bohužel.

[Vít Heřman]

Ty doby nejsou pryc, stale ho pise. Overte si informace.

[Milan Jurik]

Ehm, ale realne, co podporuje za HW? Stale na urovni 386 ery...

A krome toho, Minix je primo ukazkovy microkernel...

[Vít Heřman]

No dobre - ale to naprosto neni relevantni k tomu jestli ho Tanenbaum porad pise nebo ne. Ostatne MINIX se nikdy nemel stat plnohodnotnym operacnim systemem, je to vyukovy nastroj a s tim se spousta lidi nechce smirit. A podpora HW je v posledni verzi jiz vyrazne lepsi (vcetne USB pokud me pamet neklame), stejne jako mnozstvi SW. Ovsem rekl bych, ze to se tematu rozhodne netyka.

A Minix sice mikrojadro je, ale nejsem si jisty ze primo ukazkove ve smyslu dokonalosti a cistoty. Pro me je vzorem kvalitniho mikrojadroveho OS zcela jednoznacne QNX RTOS - to je proste fantasticka vec ktera jasne dokazuje, ze mikrojadro rozhodne neni mrtvy koncept. Pripadne Plan9, ale tam uz to neni jen otazka mikro ci makrojadrovosti. A argument "ze to nikdo nepouziva" pripadne "ze to nema zadnou podporu HW" neni relevantni, bavime se o konceptech a jejich realizaci, ne o tom kolik ma ten ktery projekt vyvojaru driveru.

Osobne si myslim, ze se nakonec mikrojadrum nevyhneme, soucasna makrojadra uz bobtnaji k hranicim svych moznosti. Jednou to proste prebobtna.

[Milan Jurik]

Nikdy obvykle nerikam a v tomhle smeru nepopiram, ze k tomu nemuze dojit. Problem je v manpower. A ta ve vysledku je u microkernelu vetsi -> vetsi pravdepodobnost chyby.

Tanenbaum nedeklaroval, ze Minix je pouze vyukovym nastrojem, ac to licence trochu asociuje.

A QNX je dnes uz opet na hranicich existence, o Plan9 nemluve. Ve vysledku se neosvedcily (a nebo jim to trh neumoznil).

Jinak ty tzv. macrokernely si uz z tech micro vzaly hodne inspirace, dnes uz to neni opravdu zdaleka tak zhave, drivery se prasi mnohem kulturneji nez drive, aspon nekdy a nekym. Takze ano, microkernel je krasny teoreticky koncept. Pouze teoreticky a pouze koncept, pro realny svet dosud neuzitelny. A kdo vi, zda kdy bude.

[Miloslav Ponkrác]

Osbně si myslím, že prosazení mikrokernelů je jenom otázkou času. Protože koncept makrokernelu začne jít do kytek ať už mizernou škálovatelností, poněkud horší připraveností na distribuovaný běh, většími obtížemi při úpravách základních ovladačů a jaderných věcí a další.

Osobně si myslím, že to časem dopadne tak, že mikrokernely udělají krok směrem k makrojádrům, trochu se inspirují a časem se prosadí. Protože ten koncept je zkrátka mocnější.

Zajímavé je, že pokud odhlédnu od serverových a desktopových systémů, tak najednou mikrojádro není až taková vzácnost. A pokud ne mikrojádro, tak se tomuto konceptu dost blíží.

Dobře si vzpomínám na dobu před nějakými 15 lety, kdy jsem neustále slyšel, že koncept objektů v programování je blbost a objekty mají tak značné nevýhody, že nedojdou nikdy uplatnění v praxi. Prostě jsou pomalé, mají velkou režii, jsou nepřirozené, žádné mainstreamové jazyky je nepodporují, atd.. A dnes realita vypadá úplně jinak.

Argumenty proti mikrojádru jsou naprosto stejné jako tehdy proti objektům. To sice nedává automaticky záruku, že se prosadí, ale nemůžu nevidět jednu významnou vlastnost mikrojádra, a to je podstatné snížení složitosti takového operačního systému. A v situaci, kdy mainstreamové operační systémy mají obrovské problémy s narůstajícím počtem chyb a špatnou udržovatelností celého projektu, vyjde tato vlastnost jednou značně do popředí. Mnoho lidí říká, že skutečně spolehlivý Linux bylo jedině jádro řady 2.4. Když významný vývojář jádra Linuxu prostě prohlásí, že počet chyb v jádře Linuxu narůstá rychleji, než se stačí opravovat. Microsoft zase otevřeně přiznává, že nestíhá a škrtá featury obrovským tempem, posouvá termíny natolik, že i pro Microsoft je to nevídané a vymění vedoucího vývoje. A to všechno přesto, že se insporovalo mikrojádrem, třeba Windows je značně uvnitř v mnoha věcech mikrojádru už podoben.

Takže počkejme nějaký čas a bude se účtovat. Osobně si myslím, že hlavní operační systémy prostě budou již téměř mikrojádrové, nic jiného jim nezbyde. U Linuxu to bude delší čas trvat, protože Linux má značnou setrvačnost a obrovský přetlak vývojářů, takže u Linuxu není problém držet i neefektivní způsob vývoje delší dobu, než to začne dřít.

[Michal Vyskočil]

Dobře si vzpomínám na dobu před nějakými 15 lety, kdy jsem neustále slyšel, že koncept objektů v programování je blbost a objekty mají tak značné nevýhody, že nedojdou nikdy uplatnění v praxi.

Je to OT, ale proslavený flame ohledně mikro a makrojader mezi LT a AT proběhl před 14 lety .

[Miloslav Ponkrác]

Je to OT, ale objekty jsou tu mnohem delší dobu, než 15 let. A já mluvím o obecné diskusi o objektech, které se diskutovaly z mnoha stran a mnoha lidí. Nějaká jedna diskuse mezi dvěma lidmi, to beru jako plácnutí do vody, která možná mnoho znamená pro Linux, ale z hlediska vývoje vůbec nic. Koneckonců slavný flame IBM o tom, že na světě je trh pro pět, maximálně šest počítačů je docela slavný. Autority se mýli mnohem mnohem častěji, než by byli schopní lidé připustit.

[Michal Vyskočil]

To byla jenom asociace 15 a 14 let, nic jsem tím nemyslel .

Pokud se nepletu, tak OO programování je tu minimálně od dob Smalltalku, což je cca 30 let. K ěm autoritám, zrovna v tom flame z roku 92 byl autoritou právě Tannenbaum a ne Torvalds.

[Milan Jurik]

Prave, ze monolitni jadra se snazi uz leta z microkernelu inspirovat, ony postupne prebiraji nektere jejich rysy. Microkernely zustavaji v teoreticke rovine.

Co se tyce Linuxu, tam neni problem v bobtnani jako takovem. Ano, rada 2.4 je oproti 2.6 stabilni, ale ne proto, ze by byla nejaka mala, ale proto, ze jisty jedinec si namyslene myslel, ze zvladne provozovat unstable cyklus v extremne kratkem casem. Uz i jemu postupne dochazi, to je to i nad jeho nadlidske sily.

A btw. vynechame-li stale maly trh Smalltalk aplikaci, tak ciste objektove programovani stale v praxi se neuziva. Proste kompromis, do proceduralnich jazyku se naroubovaly objekty.

[Miloslav Ponkrác]

Ale ano, čisté objektové programování začíná prožívat boom a když se kouknu za vývoj za posledních pár let, jsou to stále čistější objekty. Jasně, že dochází k symbióze procedurálního, funkcionálního a objektového programování. Stále se hledá, co znamenají termíny "čisté objekty" a "efektivní objekty", ale je zde posun. Dříve prostě objekty = fuj a nemyslitelné, dneska jsou jazyky hlavně objekty a pak něco navíc.

Myslím si, že cesta bude taková, že monolitní jádra se budou tak dlouho inspirovat, až zjistí, že budou víc mikrojádra, než makrojádra. Kromě toho mikrokernely nezůstávají v teoretické rovině, operačních systémů je celá řada a mnohé z nich mikrokernely jsou. Vezměte si, že nejen desktopy a servery mají operační systém.

Co se týká vývoje Linuxu, zkusme takovou malou akademickou úvahu. Představme si, že Linux by neměl takový přetlak vývojářů jako má dnes. Představme si, že by třeba svůj vývoj musel tvrdě financovat a musel se víc řídit zákony finančního trhu, než náboženstvím, jak je to dost často dnes. Obávám se, že už dnes by museli efektivitu vývoje jádra tvrdě přehodnocovat. Nejsem si jistý, zda současný vývoj jádra je prostě ten, který nutí vývojáře k efektivnímu chování. Ale nic jsem neřekl, prosím no flame.

[Kyosuke]

Mimochodem, já raději obětuju kus výkonu hackovatelnosti dotyčného řešení. Pokud se v něčem chci vrtat a přitom se v tom nevyznám, je mi to k ničemu, i kdyby to bylo rychlejší než světlo...

Ano, ano, vím, jsem postižen MIT-school přístupem. Teď mě omluvte, půjdu se rozplývat nad čerstvě pořízeným VAXem. Leží mi pod stolem.

[Michal Vyskočil]

Mimochodem, já raději obětuju kus výkonu hackovatelnosti dotyčného řešení. Pokud se v něčem chci vrtat a přitom se v tom nevyznám, je mi to k ničemu, i kdyby to bylo rychlejší než světlo...

To je ten problém, většina lidí se vrtat nepotřebuje a ti, co ano ... tak to je prostě jejich problém, aby to nějak zvládli :-/.

Ano, ano, vím, jsem postižen MIT-school přístupem. Teď mě omluvte, půjdu se rozplývat nad čerstvě pořízeným VAXem. Leží mi pod stolem.

Závidím , tak hodně zábavy přeji.

[Jozef Vondrák]

Si myslim, že snaha o snížení počtu chyb je marná. Jsme jen lidi, že? Spíš by bylo lepší napsat ten systém tak, že ho nějaká ta chyba nerozhodí. Například mít 100 různých kernelů se stejným API běžících současně na 100 jádrovém procesoru.

[Michal Kubeček]

A o návratové hodnotě syscallu by se hlasovalo? :-)

[Michal Vyskočil]

Přesně tak, tzv. demokratický kernel (měl bych si to patentovat) .

[Saljack]

Nebylo by to špatný ale asi by to bylo zdlouhaví. Ale kdyby se jednalo o něco závažnějšího, tak by to byly good (Patent patent )

[Michal Vyskočil]

Proč? Výsledek ze 100 procesorů je okamžitě. Ale tento patent by neprošel, bo stejnou techniku používaly staré analogové stroje. Ostatně, pokud se nepletu, tak v kritických systémech ono hlasování probíhá zcela běžně.

[MarSik]

Ne ze by se to takhle uz davno v systemech odolnych proti chybam nedelalo. Duplicitni jednotky a porovnavani vysledku je rekl bych treba na druzicich a zarizenich posilanych mimo dosah celkem bezny.

Jenze ono to bohuzel je trosku drazsi pristup...

[Red Dog]

Uměl by dnes nějaký program naprogramovat sám od sebe podle nějakého zadání jiný program? A uměl to někdy v minulosti nějaký program udělat? Asi to je možné jen ve sci-fi, ale docela by mě to zajímalo

[Michal Vyskočil]

Sám od sebe je v přímém protikladu s podle nějakého zadání . Ale dynamické programy jsou zcela určitě doménou Lispu.

[Red Dog]

Myslel jsem to tak že by se tomu programu zadaly požedavky třeba na to aby to naprogramovalo jádro a program už by pak dál pracoval sám a jenom by předložil výsledek svého snažení. Asi tak jako kdyby měl umělou inteligenci.

[Jiří (BoodOk) Kadeřávek]

Az budes umet exaktne a konecne vydefinovat, co to je jadro, tak uz zadny takovy prgram nebudes potrebovat, protoze jej budes mit. Zatim to umi jen par agentu uvnitr Matrixu, nejznamejsi je sprostak Linus T.

[Michal Vyskočil]

No já doufal, že budeš skromnější a pro začátek ti budou stačit třeba řadící metody . Jinak složitost tvorby programu, který generuje jádro je řádově větší, jak tvorba vlastního jádra. Možná bys mohl použít genetické algoritmy. Ale jak píše kolega výše, už jenom formální specifikace jednotlivých částí je práce, která tvorbu jádra přesahuje.

Ad AI - to je samozřejmě doména Lispu . Ovšem pořád se ještě neví, co to ta inteligence vlastně je a zda je vůbec postihnutelná deterministickými automaty, které dnes používáme.

[Red Dog]

Nojo, já se na to ptám jen tak pro zajímavost a jako neprogramátor o tom vím houby. Takže je to jak jsem už říkal asi spíš z té oblasti sci-fi, jak to tak vidím

[Pavel Dobeš]

V tom pripade doporucuji knizku Berusky, andele a stroje. Pochopi i neprogramator a je tam hodne zajimavych veci.

PaD

[hajma]

No, taková věc už existuje, akorát to dost často nefunguje:

input "Ó, můj pane a vládče, co mám udělat?", a

x=random

for i=1 to x
do
echo random >> output
done

[Michal Vyskočil]

To mi připomnělo http://forum.builder.cz/read.php?18,1611456

do
  x = randomString(len(input))
while x != input

[Tom.š Ze.le.in]

Co tohle? http://www.genetic-programming.com/

[ajikdpoe]

Rozdiel medzi teoriou a praxou je, ze v teorii nieje rozdiel medzi teoriou a praxou.

Inak povedane, Tanenbaum nejak stale nepreniesol cez srce, ze aj ked je jeho mikrokernelovi minix teoreticky ciste navrhnuty a dokonale portovatelny, je pre neho 10x menej portov ako u toho hlupeho a skaredeho linuxu... Vid ten znamy flame na usenete :)

Aha tak pardom, minix ma len jeden jediny port a to pre pentium. Hmm... Asi to s tym portovanim mikrokernelu nebude az take zhave.

A ten jeho vypocet chyb v linuxovom kerneli, no zasmial som sa...

[Lukáš Zapletal]

Tannenbaum - to jméno mi něco říká. Nenapsal knížku o OS?

[stativ]

Tady jde hlavne o to co stvoril (a stale tvori) Koukni se na nejcastejsi OS (krome linuxu) ktery se vyskytuje v tehle diskusi

[Vít Heřman]

Napsal - hned nekolik a nejen o OS. Ta slavnejsi se jmenuje "Operating systems - Design and Implamentation" (nedavno vysla ve tretim vydani) a zabyva se (jak jiz nekdo upozornil vyse) hlavne Minixem jakozto modelovym materialem. Ta podstatne zajimavejsi se jmenuje "Distributed Operating Systems" (coz je mimochodem to cemu se Tanenbaum venuje hlavne) a hodne se zabyva Amoebou, coz je Tanenbaumuv mene znamy, ale o to zajimavejsi projekt.