GNU Hurd - GNU Hurd

"Херд" перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Херд (значения).
GNU Hurd
Hurd-logo.svg
Скриншот debian-HURD 2019-02-05 17-41-41.png
РазработчикПроект GNU
Томас Бушнелл
Роланд МакГрат
Маркус Бринкманн
Нил Уолфилд
Сэмюэл Тибо
Написано всборка, C
Семейство ОСUnix-подобный
Рабочее состояниеТекущий
Исходная модельБесплатно программное обеспечение
изначальный выпуск1990; 30 лет назад (1990)
Последний релиз0.9 / 18 декабря 2016; 3 года назад (2016-12-18)[1]
ПлатформыIA-32, i686
Ядро типМультисерверное микроядро
ЛицензияGPLv2 +[2]
Официальный веб-сайтwww.gnu.org/программного обеспечения/ барьер/

GNU Hurd это мультисервер микроядро написано как часть GNU. Он находится в разработке с 1990 г. Проект GNU из Фонд свободного программного обеспечения, разработанный как замена Unix ядро[3] и выпущен как бесплатно программное обеспечение под Стандартная общественная лицензия GNU. Когда Ядро Linux оказалось жизнеспособным решением, разработка GNU Hurd замедлилась, временами переходя между застоем и возобновлением активности и интереса.[4]

Конструкция Hurd состоит из набора протоколов и серверные процессы (или же демоны, в Unix терминология), которые работают на GNU Mach микроядро.[3] Hurd стремится превзойти Unix ядро по функциональности, безопасности и стабильности, оставаясь при этом в значительной степени совместимым с ним. Проект GNU выбрал мультисерверное микроядро[5] для операционной системы из-за очевидных преимуществ перед традиционным Unix монолитное ядро архитектура,[6] точка зрения, которую отстаивали некоторые разработчики в 1980-х годах.[4]

В декабре 1991 года главный архитектор Херд описал это имя как взаимно рекурсивный акроним:[7]

Пришло время объяснить значение слова «Херд». «Hurd» означает «Hird демонов, заменяющих Unix». И тогда «Hird» означает «Hurd of Interfaces, представляющие глубину». Насколько мне известно, мы имеем здесь первое программное обеспечение, названное парой взаимно рекурсивных сокращений.

— Томас (затем Майкл) Бушнелл

Как оба препятствие и третья находятся омофоны английского слова стадо, полное имя GNU Hurd это также игра слов стадо из гнус, отражающий принцип работы ядра.[8]

Логотип называется Ящики для херд и это также отражается на архитектуре. Логотип представляет собой граф, в котором узлы представляют серверы ядра Hurd, а направленные ребра - это МПК Сообщения.[7]

История развития

Ричард Столмен основал Проект GNU в сентябре 1983 г. с целью создания свободный GNU Операционная система. Изначально были написаны компоненты, необходимые для разработки ядра: редакторы, ракушка, компилятор, отладчик и т. д. К 1989 г. GNU GPL возникла, и единственным основным недостающим компонентом было ядро.[9][10]

Разработка Hurd началась в 1990 году после попытки отказа от ядра в 1986 году, на основе исследований TRIX операционная система, разработанная профессором Стив Уорд и его группа в Массачусетского технологического института Лаборатория компьютерных наук (LCS).[11] В соответствии с Томас Бушнелл, первоначальный архитектор Херда, их ранний план состоял в том, чтобы адаптировать 4.4BSD -Lite kernel и, оглядываясь назад, «теперь для меня совершенно очевидно, что это было бы великолепно, и мир сегодня был бы совсем другим».[12] В 1987 году Ричард Столмен предложил использовать Микроядро Маха разработан в Университет Карнеги Меллон. Работа над этим была отложена на три года из-за неуверенности в том, выпустит ли CMU код Маха под подходящей лицензией.[11]

С выпуском Ядро Linux в 1991 году основной пользователь GNU пользовательское пространство компоненты вскоре стали операционными системами на основе ядра Linux (Дистрибутивы Linux ), что привело к появлению термина GNU / Linux.

Разработка Hurd шла медленно. Несмотря на оптимистичное заявление Столлмана в 2002 году, предсказывающее выпуск GNU / Hurd в конце того же года,[13] Hurd до сих пор не считается подходящим для производственной среды. В целом разработка не оправдала ожиданий, и все еще существует значительное количество ошибок и недостающих функций.[14] Результатом стал более плохой продукт, чем ожидали многие (включая Столлмана).[15] В 2010 году, после двадцати лет разработки, Столлман сказал, что он «не очень оптимистичен в отношении GNU Hurd. В нем есть некоторые успехи, но для того, чтобы стать действительно лучше, потребуется решить множество глубоких проблем», но добавил, что «его завершение. не имеет решающего значения »для системы GNU, потому что свободное ядро ​​уже существовало (Linux ), а завершение Hurd не решит основную остающуюся проблему для бесплатной операционной системы: поддержку устройств.[16]

В Debian project, среди прочего, работали над проектом Hurd для создания двоичных дистрибутивов Операционные системы GNU на основе Hurd за Совместимость с IBM PC системы.

После долгих лет застоя в 2015 и 2016 годах разработка возобновилась, и за эти два года было выпущено четыре релиза.[17]

20 августа 2015 г. Google Summer of Code было объявлено, что GNU Guix был перенесен на GNU Hurd.[18]

Архитектура

Общая структура монолитных, микроядерных и гибридных операционных систем на базе ядра соответственно.

В отличие от большинства Unix-подобный ядра, Hurd использует сервер-клиентская архитектура, построенный на микроядро который отвечает за предоставление самых основных службы ядра - согласование доступа к аппаратное обеспечение: the ЦПУ (через управление процессом и планирование ), баран (через управление памятью ) и другие различные ввод, вывод устройства (через Планирование ввода / вывода ) для звука, графики, запоминающих устройств и т. д. Теоретически конструкция микроядра позволила бы собрать все драйверы устройств как серверы, работающие в пространство пользователя, но сегодня большинство драйверов этого типа все еще содержится в GNU Mach пространство ядра.[19]

По словам разработчиков Hurd, основным преимуществом дизайна на основе микроядра является возможность расширения системы: разработка нового модуля не потребует глубоких знаний остальной части ядра, а ошибка в одном модуле не приведет к сбою всей системы. . Херд предлагает концепцию переводчики, фреймворк модулей, используемых для расширения функциональности файловой системы.[20]

С самого начала Hurd был разработан для использования GNU Mach как микроядро. Это было техническое решение, принятое Ричард Столмен, который думал, что это ускорит работу, сохранив большую ее часть. Он признал, что ошибался в этом.[21] Другие Unix-подобные системы, работающие на Микроядро Маха включают OSF / 1, Lites, и MkLinux. macOS и Следующий шаг использовать гибридные ядра на основе Mach.

Другие микроядра

С 2004 года были предприняты различные усилия по переносу Hurd на более современные микроядра. В L4 микроядро изначально был выбран в 2004 году, но прогресс остановился. Тем не менее, в течение 2005 г. разработчик Hurd Нил Уолфилд завершил начальную структуру управления памятью для порта L4 / Hurd, а Маркус Бринкманн перенес основные части glibc; а именно, заставить работать код запуска процесса, позволяя запускать программы, таким образом позволяя первым пользовательским программам (таким тривиальным, как привет мировая программа ) в C для запуска.

С 2005 года Бринкманн и Уолфилд начали исследовать Coyotos как новое ядро ​​HURD.[22][23] В 2006 году Бринкманн встретился с Джонатаном Шапиро (основным архитектором операционной системы Coyotos), чтобы помочь и обсудить использование ядра Coyotos для GNU / Hurd. В ходе дальнейшего обсуждения разработчики HURD поняли, что Coyotos (как и другие подобные ядра) не подходят для HURD.[24]

В 2007 году разработчики Hurd Нил Уолфилд и Маркус Бринкманн подвергли критике архитектуру Hurd, известную как «критика»,[25] и предложение о том, как может быть разработана будущая система, известное как «позиционный документ».[26] В 2008 году Нил Уолфилд начал работу над микроядром Viengoos как современным собственным ядром для HURD. По состоянию на 2009 год, разработка Viengoos приостановлена ​​из-за того, что Уолфилду не хватает времени на работу.[27]

Тем временем другие продолжали работать над вариантом Херда Маха.[28]

Расширения Unix

В Hurd заменены или расширены некоторые традиционные концепции Unix.

В Unix каждая запущенная программа имеет связанный ID пользователя, что обычно соответствует пользователю, запустившему процесс. Этот идентификатор во многом определяет действия, разрешенные программе. Никакой внешний процесс не может изменить идентификатор пользователя запущенной программы. С другой стороны, процесс Hurd работает под управлением набор идентификаторов пользователей, которые могут содержать несколько идентификаторов, один или ни одного. Достаточно привилегированный процесс может добавлять и удалять идентификаторы другого процесса. Например, есть сервер паролей, который будет выдавать идентификаторы в обмен на правильный пароль для входа.

Взяв во внимание файловая система, подходящую программу можно обозначить как переводчик для отдельного файла или всей иерархии каталогов. Каждый доступ к переведенному файлу или файлам ниже иерархии во втором случае фактически обрабатывается программой. Например, переводчик файлов может просто перенаправить операции чтения и записи в другой файл, такой как Unix символическая ссылка. Эффект Unix монтаж достигается установкой транслятора файловой системы (с помощью команды "settrans"). Переводчики также могут использоваться для оказания услуг пользователю. Например, ftpfs переводчик позволяет пользователю инкапсулировать удаленные FTP-сайты в каталог. Затем стандартные инструменты, такие как ls, cp, и rm может использоваться для управления файлами в удаленной системе. Еще более сильными переводчиками являются такие, как UnionFS, что позволяет пользователю объединить несколько каталогов в один; таким образом, перечисление единого каталога показывает содержимое всех каталогов.

Херд требует мультизагрузка -соответствующий загрузчик, Такие как GRUB.

Архитектура серверов

Согласно документации Debian, существует 24 сервера (18 основных серверов и 6 серверов файловой системы), названных следующим образом:[29]

Основные серверы

  • авторизация (сервер аутентификации ): Получает запросы и пароли от программ и выдает им идентификатор, который изменяет привилегии программы.
  • крушение (крушение server): обрабатывает все фатальные ошибки.
  • eieio (сервер переводов): TODO (см. Компьютер купил ферму )
  • exec (сервер выполнения): переводит исполняемый образ (в настоящее время ELF и а. выход поддерживаются) в работающий образ в памяти.
  • фифо (ФИФО переводчик): реализует именованные каналы.
  • New-FIFO (новый сервер FIFO): альтернативный сервер для именованных каналов.
  • Фирменная ссылка (переводчик фирменных ссылок): Реализует твердые ссылки - "на полпути между символическая ссылка и жесткая ссылка ".[30]
  • вперед (сервер пересылки): перенаправляет запросы на другие серверы, используемые серверами fifo и символическими ссылками.
  • hostmux (хост-мультиплексор-сервер)
  • ifsock (сервер для интерфейса сокетов): помогает с адресами сокетов домена UNIX.
  • в этом (в этом server): базовая загрузка и настройка системы.
  • магия (магия server): Сигналы о том, что поиск имени должен быть разрешен внутри процесса, если результат включает состояние процесса.
  • ноль (нулевой сервер): реализует / dev / null и / dev / zero.
  • пфинет (сервер pfinet): реализует семейство протоколов PF_INET.
  • pflocal (pflocal server): Реализует Сокеты домена UNIX.
  • proc (сервер процесса): назначает PID и управляет действиями на уровне процесса.
  • символическая ссылка (символическая ссылка переводчик): реализует символические ссылки для файловых систем, которые их не поддерживают.
  • срок (терминальный сервер): A POSIX Терминал.
  • usermux (пользовательский мультиплексорный сервер): вызывает пользовательских переводчиков.

Серверы файловой системы

ext2fs
В ext2 переводчик файловой системы. Он получает дисковые блоки из микроядра и передает приложениям файлы и каталоги.
isofs
Переводчик для ISO 9660 файловая система. Преобразует блоки CD или DVD в файлы и каталоги для приложений.
нфс
Видеть Сетевая файловая система.
ufs
Переводчик одноименной файловой системы BSD, УФС.
ftpfs
Протокол передачи файлов переводчик файловой системы.
storeio
Переводчик памяти.

Серверы коллективно реализуют POSIX API, где каждый сервер реализует часть интерфейса. Например, каждый сервер файловой системы реализует вызовы файловой системы. Сервер хранения будет работать как слой оболочки, аналогичный блочному уровню Linux. Эквивалент VFS из Linux достигается библиотеками libdiskfs и libpager.

Дистрибутивы GNU с Hurd

Debian GNU / Hurd с Xfce4 и веб-браузер Мидори

На основе Херда Дистрибутивы GNU включают:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «2016-12-18-релизы». GNU Hurd. Получено 2016-12-18.
  2. ^ "КОПИРОВАНИЕ - hurd / hurd.git - Hurd". Git.savannah.gnu.org. Получено 25 февраля 2019.
  3. ^ а б "Что такое GNU Hurd?". GNU. Получено 2010-03-04.
  4. ^ а б Тоцци, Кристофер (2015-04-20). «30 лет спустя HURD живет: GNU обновляет ядро ​​Unix с открытым исходным кодом». Архивировано из оригинал 2015-04-24.
  5. ^ "Что такое мультисерверное микроядро?". Gnu.org. 2013-04-13. Получено 2015-08-11.
  6. ^ "преимущества". GNU. Получено 2011-12-07.
  7. ^ а б Вервлосем, Коэн (7 июля 2010 г.). "The Hurd: GNU в поисках идеального ядра". LWN.net. Получено 5 октября, 2012.
  8. ^ «GNU Hurd: происхождение имени». GNU. Получено 2010-03-04.
  9. ^ Хиллесли, Ричард (30 июня 2010 г.). "GNU HURD: изменившееся видение и потерянное обещание". Получено 1 октября, 2012.
  10. ^ «Linux и проект GNU». GNU. 2010-01-26. Получено 2010-03-04.
  11. ^ а б "История GNU Hurd: как она начиналась'". GNU. Получено 2006-08-27.
  12. ^ Салус, Питер. «Демон, GNU и пингвин». Получено 2006-08-08.
  13. ^ Рибейро, Джон (11 марта 2002 г.). "Свободные программы видят, что GNU свободна от Linux". Компьютерный мир. Архивировано из оригинал на 2016-09-22. Получено 2012-10-05.
  14. ^ "Положение дел". GNU. Получено 2010-03-04.
  15. ^ Столмен, Ричард (2006-03-09). «Движение за свободное программное обеспечение и будущее свободы» (ogg). Фонд свободного программного обеспечения. Загреб. Сложить резюме. Это тот способ, который люди считали наиболее чистым из возможных способов разработки ядер еще в 1990 году. Что ж, потребовалось много-много лет, чтобы заставить это ядро ​​вообще работать, и оно все еще работает плохо, и оно похоже, что с этой конструкцией могут быть фундаментальные проблемы, о которых еще в 1990 году никто не знал.
  16. ^ Столмен, Ричард (2010-07-29). «РМС АМА». Reddit. Получено 2011-12-07.
  17. ^ «Фонд свободного программного обеспечения меняет приоритеты - SD Times». SD Times. 2017-01-17. Получено 2017-04-17.
  18. ^ Рагкусис, Манолис (20 августа 2015 г.). "[Обновление GSoC] Перенос Guix на GNU / Hurd" (Список рассылки). Guix-devel. Получено 20 августа, 2015.
  19. ^ Кусулос, Константин (21 марта 2007 г.). "Re: драйверы устройств в Mach?". жучок (Список рассылки).
  20. ^ Доппнер, Томас В. (20 декабря 2010 г.). Подробное описание операционных систем: проектирование и программирование. Джон Вили и сыновья. п. 160. ISBN  978-0-471-68723-8. Получено 29 ноябрь 2012.
  21. ^ Столмен, Ричард (2000-10-12). «В защиту Red Hat». Linux сегодня. Получено 2011-12-07. Я беру на себя полную ответственность за техническое решение по разработке ядра GNU на основе Mach, решение, которое, по-видимому, привело к медлительности разработки. Я думал, что использование Mach ускорит работу, сэкономив нам большую часть работы, но я ошибался.
  22. ^ Шапиро, Джонатан С. (27 октября 2005 г.). "Re: Комментарий по поводу смены ядер". 14 ступеней (Список рассылки).
  23. ^ Бахманн, Том (2007-07-07). "Re: seL4, L4.sec и койотос беспорядок". l4-ступень (Список рассылки).
  24. ^ «Перенос Hurd на другое микроядро». GNU Hurd. Фонд свободного программного обеспечения. Получено 2017-05-06.
  25. ^ Walfield, Neal H .; Бринкманн, Маркус (июль 2007 г.). «Критика многосерверной операционной системы GNU Hurd» (PDF). GNU. Получено 2011-12-07.
  26. ^ Walfield, Neal H .; Бринкманн, Маркус (2007-01-04). «Повышение удобства использования за счет декомпозиции доступа и уточнения политик» (PDF). GNU. Получено 2011-12-07.
  27. ^ "viengoos". GNU. Получено 2010-03-04.
  28. ^ «Что случилось с микроядрами L4 / Coyotos / viengoos?». GNU. Получено 2011-01-07.
  29. ^ «Предварительное описание пользовательского интерфейса GNU / Hurd». Debian. 1996-10-10. Получено 2010-03-04.
  30. ^ "GNU / Hurd - Документация". Debian. 1996-10-10. Получено 2012-07-12.
  31. ^ "GNU Hurd / hurd / running / distrib". Gnu.org. 2015-05-03. Получено 2017-09-21.
  32. ^ "GNU Hurd / hurd / running / live cd". Gnu.org. 2013-04-09. Получено 2017-09-21.

внешняя ссылка