"Российские" операционные системы

«А хотите, я его стукну, и он станет фиолетовым в крапинку?» © Тайна третьей планеты
Давайте разберёмся с вопросом, что такое российская операционная система. Похоже, в России никогда ещё не была создана своя операционная система, за исключением нескольких операционных систем для ЭВМ серии БЭСМ. Как это ни печально, эти операционные системы «ушли в историю» вместе с семейством БЭСМ. Все следующие поколения ЭВМ в Советском Союзе использовали слегка переработанные клоны операционных систем зарубежных компаний, например — ЕС ЭВМ использовали клон системы OS/360 компании IBM, а серия ДВК использовала клон операционной системы компании DEC.
В настоящее время на место российской операционной системы претендуют несколько систем и проектов, на которые мы глянем более внимательно:
Самый первый кандидат на звание российской операционной системы это Alt Linux (http://www.altlinux.ru) — российский дистрибутив Linux. Можно ли назвать российской систему, в которой российского кода (а тем более дизайна) менее одного процента? Я считаю, что Alt Linux не может претендовать на звание российской ОС, как и любой другой дистрибутив, построенный на основе ядра Linux и окружения GNU.
Следующим претендентом на звание российской ОС можно назвать PhantomOS от Дмитрия Завалишина (http://www.dz.ru/solutions/phantom) — с точки зрения дизайна и авторских прав — эта система наиболее подходит под громкое звание российской операционной системы. Но… она настолько оригинальна, а заложенные в её основу идеи настолько необычны, что она лет на 10 опередила своё время.
С некоторой натяжкой в ряд «российских» (а скорее всего СНГ''шных) операционных систем можно поставить KolibriOS (http://kolibrios.org/), но… при всём уважении к труду разработчиков, основана она на совсем не российской MenuetOS, написана на ассемблере и поддерживает только одну архитектуру- x86. KolibriOS — это, скорее, зарядка для мозгов разработчиков и у неё практически нет шансов вырасти в современную операционную систему.
Ещё один кандидат в национальные операционные системы – система ReactOS (http://www.reactos.org/ru/index.html) – свободный аналог операционной системы MS Windows. Это очень заманчивая идея, сделать аналог самой распространённой операционной системы, да такой, что конечный пользователь не заметит разницы между использованием коммерческой системы и её свободным аналогом. Велики ли шансы у ReactOS? Да, шансы достаточно велики, но в данном случае существует большая вероятность нарушить патенты Microsoft – пока ReactOS недостаточно стабильна и популярна, корпорации Microsoft невыгодно замечать существование этой системы, но если ReactOS начнёт набирать популярность и откусывать кусок пирога с кухни Microsoft, то судебное преследование разработчиков не заставит себя ждать.
Замыкает ряд «российских» операционных систем – система Xameleon (http://l4os.ru), которую я представляю в этом сообществе. С точки зрения национальной принадлежности систему Хамелеон нельзя назвать исконно российской: Во-первых, она основана на немецком микроядре L4Ka Pistachio (http://www.l4ka.org/pistachio — разработка университета Karlsruhe, Германия, совместно с университетом New South Wales, Австралия). Во-вторых, с точки зрения API — Хамелеон использует международный стандарт POSIX (http://pubs.opengroup.org/onlinepubs/9699919799/) (да-да, это ещё один «клон» Unix). В третьих, часть прикладного ПО заимствована из мира BSD.
Что же российского в системе Хамелеон? Чтобы дать ответ на этот вопрос, необходимо чуть внимательнее посмотреть, каким образом он спроектирован. Микроядерные ОС подразумевают специфический подход к проектированию систем — микроядро представляет минимальный набор примитивов, с помощью которого можно построить более сложные абстракции. Задача «обвеса» микроядра — реализовать на основе его примитивов какой-либо стандарт. Соответственно, Хамелеон реализует стандарт POSIX с помощью нескольких задач, работающих под управлением микроядра L4.
Следует отметить, что Хамелеон не единственный в мире проект, реализующий стандарт POSIX на основе микроядер, его конкуренты — Minix (http://www.minix3.org/), L4-Linux (http://www.l4linux.org/) и, отчасти, Mac OS X (http://www.apple.com/ru/osx/) и QNX (http://www.qnx.com/).
А теперь «по-русски» о «Хамелеоне»:
Базовая сервисная программа, назовём её условно «Управляющий» (Supervisor), управляет «Исполнителями» (программами). «Управляющий» располагает ресурсами, которые он может сдавать в аренду «Исполнителю» — физическую память и процессорное время. «Управляющий» также ведёт учёт «Исполнителей», которые делятся на три категории: «Водители» (драйвера устройств), «Обслуга» (сервисные программы) и «Клиенты» (пользовательские программы).
Помимо управления ресурсами и учёта, «Управляющий» следит за тем, чтобы «Исполнители», из-за ошибки или злого умысла, не обращались к чужой памяти, которая не была предварительно «сдана в аренду» «Исполнителю». «Клиенты»" общаются с «Управляющим» на основе специального языка, именуемого «Стандарт POSIX» (функции fork, exec, sbrk, signal, kill). «Управляющий», «Обслуга» и «Водители» между собой общаются с помощью другого языка, именуемого Xameleon API.
Все устройства, помимо процессора и физической памяти, обслуживаются «Водителями» (драйверами устройств). Для каждого устройства существует свой собственный «Водитель», если таковой не существует, то система не использует это устройство.
Самой важной «Обслугой» с точки зрения операционной системы является «Библиотекарь» (сервис файловой системы). Когда «Клиенту» необходимо получить какую-либо информацию от пользователя или предоставить какую-либо информацию пользователю, а также сохранить или прочитать какую либо информацию на внешнем носителе, «Клиент» обращается к «Библиотекарю», который запрашивает сырую информацию у соответствующего «Водителя», обрабатывает её и предоставляет «Клиенту». Например, «Библиотекарь» Хамелеона поддерживает 35 команд, имитирующих библиотечные функции стандарта POSIX для работы с файловой системой (open, read, write, close, ioctl, mkdir, chdir и др.)
Трудно представить современную операционную систему без поддержки сетевых возможностей. В Хамелеоне сетевой стек реализован в обслуживающей программе «Сеть». Программа «Сеть» предоставляет «Клиентам» сервисные функции на основе стандарта POSIX (функции socket, connect, send, recv, bind, accept и т.д.).
Таким образом, микроядро L4Ka Pistachio, сервисные программы «Управляющий», «Библиотекарь» и «Сеть», плюс некоторое множество «Водителей», организуют собой ядро операционной системы Хамелеон. Что же превращает этот набор программ в отечественный клон системы Юникс? В единое целое всё скрепляет клиент «Стартовый процесс» (первый пользовательский процесс init). С точки зрения пользователя, это самая первая прикладная программа – её цель связать все модули в логически законченную систему и настроить её. В результате получается ядро операционной системы и одна пользовательская программа.
По современным меркам «голое» ядро не является операционной системой, но старожилы ещё помнят MS DOS – однозадачную операционную систему, которая даже не имела своего собственного TCP/IP стека, а графический интерфейс которой запускался как прикладная программа. Как же можно использовать «голое» ядро для реальных задач? Ответ кроется в стандарте POSIX – практически любую программу, основанную на стандарте POSIX, можно запустить под любой операционной системой, предоставляющей этот стандарт. Нужен WEB сервер? Используйте Apache (http://httpd.apache.org/), нужен продвинутый графический интерфейс – используйте X. Org (http://www.x.org) и любой оконный менеджер.
Скептики заметят: «Как же можно назвать российской операционную систему, если российское в ней только ядро?». Действительно, «российскость», это всего лишь рекламный трюк, но каждый читатель этих строк должен осознать, что нельзя вырастить операционную систему уровня Windows на пустом месте — современные операционные системы эволюционировали в течение долгих лет.
Вывод этой статьи простой — место российской операционной системы по-прежнему вакантно, ни одна из систем по тем или иным причинам не признана как национальная, а любые проекты, которые не основаны на ядре Linux и окружении GNU, по своим возможностям и стабильности никак не дотягивают до реальных применений.