7 July

Очередная книга про разработку операционных систем

System ProgrammingCProgramming microcontrollersStudying in IT
image

Приветствую!

В последние несколько лет мне довелось в той или иной степени изучать исходники примерно трех десятков операционных систем. Все из них я уже наверно даже и не вспомню. В основном это были маленькие библиотеки для микроконтроллеров, но «большие» ОС тоже приходилось просматривать с разной степенью погружения.

Всё это время я также наблюдал на разных ресурсах посты о «разработке ОС», которые в основном сводились к выводу «hello world» в QEMU, и сетовал на то, что не нужно путать ОС и «программу, которая может работать на голом железе». ОС это совсем не про работу на железе, это, в первую очередь, про синхронизацию и все такое прочее.

Можно на это возразить, что кому интересна «академическая» разработка, тому надо книги читать, а не HOWTO-посты в интернете. С другой стороны, в книгах вроде трудов Э.Таненбаума тоже есть недостатки, которые и приводят к тому, что поток постов, упомянутых выше, не иссякает. Книга Таненбаума (про MINIX) все-таки довольно «высокого» уровня и многие вопросы, которые возникают на практике, там вообще не рассматриваются. И есть еще один момент. Развитие ОС общего назначения и ОСРВ исторически шло в противоположных направлениях: в UNIX-подобных ОС вначале появились однопоточные процессы, и только спустя время процессы стали многопоточными; в области ОСРВ было наоборот, вначале появились «однопроцессные» многопоточные системы, а уже потом процессов могло стать более одного. Есть мнение, что для изучения лучше как раз второй случай, потому что начинать можно с более простого и усложнять постепенно, а прийти в итоге к одному и тому же. Но я отвлекся.

Всё это моё брюзжание встречалось окружающими и коллегами фразами вроде «критикуя — предлагай», «сделай лучше», «пианист играет, как умеет», " художника обидеть может каждый" и т.п. Поэтому однажды терпение лопнуло и я сказал ок, challenge accepted. И сел писать свой вариант того, «как надо».

Кстати, за финансовую и моральную поддержку всего этого мероприятия хотелось бы поблагодарить компанию Эремекс, а также коллег, совершивших трудовой подвиг в виде чтения и редактирования первоначального черновика.

Когда объем дошел до 250 страниц, стало понятно, что надо вовремя остановиться. Эта работа, в общем-то, так и осталась незаконченной, но, тем не менее, я думаю, даже в таком виде книга хорошо иллюстрирует концепцию и может быть полезна интересующимся темой. По отзывам, читать ее довольно сложно, так что если будут какие-то предложения, как можно было бы это пофиксить, я бы был за них благодарен.

На мой взгляд, ОС — это ответ на совокупность проблем, которые возникают при необходимости огранизации работы нескольких независимых задач. Поэтому начинать нужно с описания проблем и возможных подходов к их решению, а не просто сказать, что вот исторически так сложилось, давайте обсуждать, как именно сложилось. Так что книга не то чтобы противопоставляется классическим работам, а скорее дополняет их и предлагает немного другой взгляд на вещи со стороны встроенных систем и ОСРВ.

Хотелось обсуждать те вопросы, которые стоят не перед теоретиком, изучающим курс операционных систем в университете, а перед программистом. Поэтому обсуждаются вопросы вроде «почему синхронное переключение контекста это в целом не очень хорошая идея?», «что качественно меняется в ядре при необходимости поддерживать изолированные процессы?» и т.д.

Есть также точка зрения, что операционным системам еще предстоит пережить архитектурную и мировоззренческую трансформацию, похожую на ту, которую пережили компиляторы из-за разделения на фронтенд и бэкэнд в виде LLVM. Поначалу от этого разделения не было видно никакого эффекта, программист использовал компилятор одинаковым образом и до и после. Но именно это разделение сделало возможным появление Rust и прочих языков, чьи создатели смогли сразу сосредоточиться на семантике своего языка, а бэкэнд использовать готовый. Так же и ОС было бы желательно разделить на несколько частей таким образом, чтобы всё это писалось разными людьми как независимые проекты.

В качестве иллюстрации описываемых принципов используется FX-RTOS, как один из возможных подходов в том числе и к этой проблеме. Разумеется, для того, чтобы можно было описывать одни части ядра не касаясь других частей, оно должно быть написано таким образом, чтобы позволять это. Хотя тут я ставлю телегу немного впереди лошади, потому что сначала все-таки появилась сама ОС, а потом уже стало понятно, что ее архитектура хорошо подходит для того, чтобы на ее примере изучать предмет, так как можно наращивать функциональность очень мелкими шагами и вводить все понятия постепенно.

Упомянутые выше исходники могут использоваться для иллюстрации концепций вплоть до 6 главы включительно, дальше уже можно плавно переходить к MINIX.

Для того, чтобы все не выглядело как совсем уж прыжок с места в карьер, пришлось добавить первые две главы, которые посвящены общим концепциям и железу. Программисты могут их пропустить без последствий для понимания остального.

Скачать книгу можно бесплатно без регистрации и СМС вот здесь.

Всем спасибо за внимание, критические отзывы приветствуются, но, если они по объему больше двух предложений, то лучше писать в личные сообщения, потому что комменты имеют тенденцию разрастаться и превращаться в дерево обсуждения смежных вопросов, с которым сложно и неудобно работать.

P.S. Если тема окажется интересной, позже напишу про саму FX-RTOS.
Tags:операционные системыкнигимикроконтроллеры
Hubs: System Programming C Programming microcontrollers Studying in IT
+39
9.6k 118
Comments 35