Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF130:DrBrown3

Материал из Linuxformat
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)

Содержание

Мини-Linux

Без Minix, наверное, не было бы и Linux. Рассмотрим же его.


Линус Торвальдс писал исходное ядро Linux под впечатлением от другой Unix­подобной системы, Minix, созданной Эндрю Таненбаумом [Andrew Tanenbaum]. Торвальдсу был знаком Minix, поскольку он первоначально пользовался им как платформой для разработки ядра Linux. И, несомненно, на него повлияла книга Таненбаума «Операционные системы: разработка и реализация»: Торвальдс называл ее «книгой, которая подняла меня на новые высоты». Нельзя сказать, что архитектура Minix нравилась ему на 100 % – вообще­то он относился к ней довольно критически. Почитайте, например, книгу Линуса Торвальдса и Дэвида Даймонда [David Diamond] «Just for FUN. Рассказ нечаянного революционера» или споры Торвальдса и Таненбаума по адресу http://www.dina.dk/~abraham/Linus_vs_Tanenbaum.html. Minix создавался в основном как средство для обучения. Еще в 1987 году Таненбаум (профессор факультета вычислительной техники университета Врейе в Амстердаме) хотел создать операционную систему, которая бы иллюстрировала принципы его книги и которой мог­ли бы пользоваться его студенты.

Довольно долго я имел об этом слабое понятие, пока случайный поиск в Google не привел меня на http://www.minix3.org. Я и не подозревал, что Minix все еще в активной разработке. Оказывается, в 2008 году Таненбаум получил грант в 2,5 млн евро на продолжение развития Minix, и последний релиз вышел в ноябре 2009 года. Minix 3 продолжает играть роль ОС, которую студенты могут расчленить на составляющие, но у него есть и другие цели. Цитирую сайт: «Он примерно основан на предыдущих версиях Minix, но отличается по многим ключевым вопросам. Minix 1 и Minix 2 создавались как средства для обучения, Minix 3 намерен стать полноценной системой для компьютеров с ограниченными ресурсами и встраиваемых, а также для приложений, требующих высокой надежности».

Где­то в другом месте Таненбаум написал: «Minix 3 – это не Minix вашего дедушки. Minix 1 создавался как средство для обучения и все еще широко используется в университетах как таковое. Minix 3 – то же самое плюс отправная точка построения высоконадежной самовосстанавливающейся нераздутой ОС, наверное, подходящей для таких проектов, как стодолларовый ноутбук в помощь детям стран третьего мира или встраиваемая система. Minix 1 и Minix 3 объединяет то же, что и Windows 3.1 и Windows XP – первое слово в названии».

Кто хочет сам поиграть с Minix, загрузите сжатый ISO­-образ с сайта http://www.minix3.org/download. Он распространяется по BSD­-подобной лицензии. CD работает в режиме Live, и вы получите определенное представление о легкости Minix, когда увидите, что командная строка загрузится менее чем за три секунды. После старта системы нетрудно установить ее на жесткий диск.

Низкие требования

Требования к аппаратной части минимальны: стандартная система работает на 16 МБ ОЗУ, а на 1 ГБ дискового пространства умещается весь дистрибутив, включая исходные коды. Поддерживается несколько сетевых карт, но на данный момент нет поддержки Wi­Fi, USB и FireWire. Я установил ее на виртуальную машину VMWare, и она прекрасно работала.

Загрузка Minix – возвращение в более спокойные, простые и в общем более интересные времена начала эпохи Linux и Unix, когда вся схема легко укладывалась в голове. А может, моя голова тогда была больше. Пользователям Linux Minix покажется довольно знакомым, по крайней мере в командной строке: это POSIX­-совместимая ОС, и в нее были портированы многие классические утилиты – ls, Cron, GCC, Perl, SSH, file, find, sort, mount, Vi, grep и прочие. В /usr/bin в общей сложности 338 команд, и многие вы узнаете (сравните с 2048 в моем Ubuntu). Архитектура файловой системы Minix тоже покажется вам весьма знакомой.

А под капотом между Minix и Linux имеются заметные отличия. Например, в Minix единственный дисковый раздел делится на «слайсы», и им даются имена по схеме, похожей на принятую в Solaris. Например, первый диск на первом контроллере будет /dev/c0d0, а первый раздел на этом диске – /dev/c0d0p0. В терминах Linux это были бы /dev/sda и /dev/sda1 соответственно. Сласы именуются как /dev/c0d0p0s1. В Linux нет концепции слайсов, применяемой в Minix.

Более существенное различие между Minix и Linux в том, что архитектура первой построена на основе микроядра. Само ядро предоставляет обработчики прерываний, способ запуска и остановки процессов, планировщик, основы межпроцессной коммуникации, но ничего более. Большая часть функционала, который в Linux находится в ядре, реализована в Minix в пространстве пользователя. Это драйверы устройств, файловая система, стек протоколов TCP/IP и даже высокоуровневое управление памятью. В пространстве пользователя вы увидите процессы для VFS (виртуальной файловой системы), TTY (драйвера терминала) и DS (сервера хранилища данных). Это фундаментальное различие в архитектуре, и здесь взгляды Торвальдса и Таненбаума определенно не сходятся (см. «Типы ядра» и «Что входит в ядро?»). Чтобы вы представили себе масштаб этого различия, скажу, что в ядре Minix 3 около 4000 строк кода, а в ядре Linux 2.6.32 – около 12 млн. Пока вы не начали возмущаться, соглашусь, что это не совсем корректное сравнение размера двух ОС. Но оно иллюстрирует компактность ядра Minix.

Упакуйте это


В Minix есть примитивный менеджер пакетов Packman. Это сценарий оболочки, и его пользовательский интерфейс довольно громоздок. Зависимостей у него нет, и устанавливается пакет простым копированием архива с CD (или с сайта Minix http://www.minix3.org/packages/i386) и его распаковкой. Архивы с исходным кодом также доступны по адресу http://www.minix3.org/software, и Packman спрашивает, хотите ли вы их установить.

Также есть работающий X­-сервер и два оконных менедже­ра. Первый из них, Twm, сокращение от Tab Window Manager, появился в 1987 году и по сегодняшним меркам довольно примитивен, но в свое время был прорывом. Второй, Ede (Equinox Desktop Environment), выглядит чуть современнее, но все так же легок и быстр. Не ждите от Minix последних новшеств – если вы гони­тесь за этим, вы попали не туда. Minix далеко до всеохватности и элегантности Linux, но он и не пытается таким быть.

Итак, здесь меньше утилит, система управления пакетами примитивна, рабочий стол – древний; в чем же привлекательность Minix? Ну, для разработчика он гораздо проще и доступнее Linux. Например, для повторной сборки и установки опера­ционной системы и всех утилит достаточно двух команд: 

#cd /usr/src
#make world

В нашей тестовой системе это заняло минуты три. Не представляю, сколько тут ушло бы времени в Linux, но подозреваю, что займись этим Моцарт, он бы без труда написал пару симфоний, дожидаясь завершения.

Но шутки в сторону: Minix допускает анализ исходного кода реальной операционной системы без вывихивания мозгов. И если вас по­настоящему вдохновили его возможности, взгляните на несколько проектов на http://wiki.minix3.org/en/StudentProjects и прикиньте, как будет смотреться ваша фамилия с приставкой «к.т.н.» или «д­р».

Загружая Minix, я довольно внезапно ощутил беспомощность, сообразив, что не понимаю, как сделать многие простые вещи. Я не знал, как изменить IP-­адрес моего сетевого интерфейса или как назначить сервисы, стартующие во время загрузки. Это напомнило мне неуверенность, которую я испытывал в первые дни работы с Linux, и послужило уместным уроком того, что к новичкам в Linux нужно относиться с огромным терпением и уважением.

Что входит в ядро?

Коды, выполняемые «в привилегированном режиме» (ядро) и «в пространстве пользователя», серьезно различаются. Но что относится к ядру, и что – к пространству пользователя? Есть определенный минимум вещей, которые должны выполняться в привилегированном режиме: низкоуровневое управление памятью, обработка прерыва­ний, планирование процессов и некое минимальное межпроцессное взаимодействие [IPC]. На другом конце шкалы, по общему мнению, находятся пользовательские приложения типа Bash и Firefox – они принадлежат к пространству пользователя. Однако между ними есть «серые зоны». Как насчет библиотеки математических функций, сервера NFS, стека TCP/IP, кода управления доступом, драйверов устройств или файловой системы ext3?

В истории разработки Linux вы найдете примеры, когда те или иные вещи пересекали границу между пространством пользователя и пространством ядра. NFS изначально была демоном в пространстве пользователя, а потом переместилась в ядро. С другой стороны, относительно новая технология Fuse позволяет реализовать в пространстве пользователя файловые системы, обычно принадлежащие ядру.

Архитектуре микроядра посвящен большой объем исследовательской литературы, который вы вряд ли захотите осваивать, если только не пишете главу об истории архитектуры операционной системы в своей диссертации. Тогда загляните на сайт http://en.wikipedia.org/wiki/Microkernel.

Типы ядра

Термин «монолитное ядро» означает две разные вещи, и по этому поводу у меня однажды была запальчивая дискуссия с сертифицированным архитектором Red Hat. В контексте сравнения Minix с Linux монолитное ядро означает, что вся операционная система выполняется в ядре, в отличие от микроядра. Но в последние годы в мире Linux термин «монолитное ядро» начал означать, что весь код ядра статически скомпонован в один исполняемый образ. Такая схема отличается от модульного ядра, многие возможности которого реализованы в динамических модулях, подгружаемых по требованию. В этом смысле слова ранние версии ядра Linux были монолитными, а все последние версии – модульные. Динамическая загрузка модуля, реализующего файловую систему в пространстве ядра (как в Linux), отличается от ее реализации в виде сервиса в пространстве пользователя в Minix.

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF130:DrBrown3&oldid=11878»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика