對(duì)Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核系統(tǒng)概述
Linux操作系統(tǒng)有很多值得學(xué)習(xí)的地方，這里我們主要介紹Linux操作系統(tǒng)，包括介紹Linux兼容內(nèi)核等方面。Linux操作系統(tǒng)是由Unix操作系統(tǒng)演變而來的。由于是開放源代碼的項(xiàng)目，問世之后就得到了廣泛的關(guān)心和參與，得以逐步趨于成熟。在技術(shù) 上，Linux幾乎全盤繼承了Unix，所以從一開始就有著相當(dāng)?shù)母叨群蛢?yōu)勢(shì)。 然而，Linux在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)和先進(jìn)性并未轉(zhuǎn)化成市場(chǎng)占有率。十年過去了，臺(tái)式機(jī)操作系統(tǒng)的市場(chǎng)實(shí)際上已被Windows壟斷。
短期計(jì)劃
2009年2月，將提供針對(duì)主流發(fā)行版的Linux兼容內(nèi)核安裝包 。
中期計(jì)劃
實(shí)現(xiàn)所有win32系統(tǒng)調(diào)用，真正體現(xiàn)Linux兼容內(nèi)核在兼容性和效率上的優(yōu)勢(shì)。
長(zhǎng)期計(jì)劃
實(shí)現(xiàn)Windows設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架與設(shè)備驅(qū)動(dòng)支撐界面。
項(xiàng)目背景
就中國(guó)目前的狀況而言，絕大多數(shù)用戶都使用Windows，并且已經(jīng)習(xí)慣于使用Windows。從某一方面而言，微軟在占領(lǐng)中國(guó)操作系統(tǒng)市場(chǎng)的過程中，已經(jīng)把一代中國(guó)人訓(xùn)練成了Windows的用戶。 可是，操作系統(tǒng)不同于其他個(gè)別的應(yīng)用軟件，這是帶有根本性的基礎(chǔ)軟件。整個(gè)世界、整個(gè)國(guó)家的計(jì)算機(jī)應(yīng)用都依賴于同一個(gè)公司的產(chǎn)品，這不是一件好事。而在桌面操作系統(tǒng)上還有可能與Windows形成競(jìng)爭(zhēng)的，則非Linux莫屬。 為此，無論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，都有不少的公司和組織在致力于推動(dòng)Linux的應(yīng)用、拓展Linux的市場(chǎng)，并且得到許多國(guó)家政府的支持，然而效果卻不甚理想。
究其原因，一是用戶已經(jīng)習(xí)慣于使用Windows，二是許多用戶實(shí)際上已經(jīng)離不開Windows上的一些應(yīng)用軟件。于是人們開始設(shè)法讓W(xué)indows的應(yīng)用軟件可以在Linux操作系統(tǒng)上運(yùn)行，這樣就可以使Windows的用戶“平滑轉(zhuǎn)移”到Linux，同時(shí)仍能使用 Windows應(yīng)用軟件。Wine就是在這個(gè)方向上有著里程碑意義的項(xiàng)目和產(chǎn)品。其思路是一個(gè)適配層在Linux內(nèi)核外，形成一個(gè)虛擬的Win32應(yīng)用軟 件界面，讓W(xué)indows應(yīng)用軟件“以為”是在Windows內(nèi)核上運(yùn)行。實(shí)質(zhì)上，這是企圖在內(nèi)核外“抹平”兩個(gè)內(nèi)核之間的差別，即“內(nèi)核差別核外補(bǔ)”。
可是，要在核外補(bǔ)平核內(nèi)的差別實(shí)非易事，有些差別甚至不可能在核外補(bǔ)平。即使是可以在核外補(bǔ)平的那一部分，也在性能上有著不同程度的問題。所以Wine并沒有扭轉(zhuǎn)局勢(shì)。在這樣的背景下，知名操作系統(tǒng)專家毛德操在2003年提出了開發(fā)“兼容內(nèi)核”的思路，主張“內(nèi)核差別核內(nèi)補(bǔ)”，對(duì)Linux內(nèi)核加以必要的改進(jìn)，使其能既支持Linux應(yīng)用軟件、也支持Windows應(yīng)用軟件。經(jīng)過一段時(shí)期的醞釀，Linux兼容內(nèi)核項(xiàng)目于2005年9月正式啟動(dòng)，由毛德操領(lǐng)導(dǎo)，浙大網(wǎng)新中央研究院進(jìn)行研發(fā)。項(xiàng)目的官方網(wǎng)站http://linux.insigma.com.cn也同時(shí)正式開通。 作為上市公司和高新企業(yè)，浙大網(wǎng)新從技術(shù)、人才和資金方面為項(xiàng)目的順利實(shí)施提供了強(qiáng)有力的支持，并將兼容內(nèi)核的研發(fā)納入公司的發(fā)展戰(zhàn)略。 其意圖為把Linux的內(nèi)核擴(kuò)充成既支持Linux應(yīng)用、也支持Windows應(yīng)用，既支持Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)、也支持Windows設(shè)備驅(qū)動(dòng)的 兼容內(nèi)核，從而實(shí)現(xiàn)Linux操作系統(tǒng)與Windows之間的高度兼容，使用戶可以直接在Linux上高效運(yùn)行Windows應(yīng)用而無需安裝Windows操作系 統(tǒng)，擺脫對(duì)Windows操作系統(tǒng)的依賴。
社區(qū)反響
兼容內(nèi)核項(xiàng)目的啟動(dòng)得到了許多專家的贊同。中國(guó)開源軟件推進(jìn)聯(lián)盟主席陸首群、工程院院士倪光南、OSDL亞太區(qū)總裁平野正信等人均給予高度評(píng)價(jià)。包括北京共創(chuàng)開源軟件有限公司在內(nèi)的一些Linux操作系統(tǒng)廠商更表示愿與浙大網(wǎng)新攜手迎接中國(guó)開源軟件產(chǎn)業(yè)的新崛起。此外，浙大網(wǎng)新還與浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院的同行結(jié)成合作伙伴關(guān)系，共同從事兼容內(nèi)核的研發(fā)。
項(xiàng)目思路
對(duì)于兼容內(nèi)核的研發(fā)，毛德操總結(jié)提出了以“一個(gè)框架，兩個(gè)界面”為主體，“嫁接與仿制相結(jié)合”的思路。
所謂一個(gè)框架是指設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架。這是因?yàn)閮蓚€(gè)內(nèi)核中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)框架有較大的結(jié)構(gòu)性不同，而把Windows的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊（.sys模塊）動(dòng)態(tài)安裝到Linux內(nèi)核中去，Linux內(nèi)核中必須有與之配套的框架。而兩個(gè)界面，則是指系統(tǒng)調(diào)用界面和內(nèi)核模塊支撐界面。前者的目的是在Linux內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)一套與Linux操作系統(tǒng)調(diào)用平行的Windows系統(tǒng)調(diào)用，實(shí)際實(shí)現(xiàn)的是Windows的“應(yīng)用軟件二進(jìn)制界面”、即ABI。后者的目的是為Windows設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的運(yùn)行提供類似于庫函數(shù)的支撐，相當(dāng)于Linux內(nèi)核中“導(dǎo)出”函數(shù)的集合。但是，“一個(gè)框架，兩個(gè)界面”的實(shí)現(xiàn)并不意味著從始研發(fā)，而是應(yīng)該盡量把Windows函數(shù)的界面“嫁接”到Linux內(nèi)核中的對(duì)應(yīng)函數(shù)上。事實(shí)上，對(duì)于大多數(shù)的Windows系統(tǒng)調(diào)用和內(nèi)核模塊支撐函數(shù)，在不同程度上Linux內(nèi)核中都能找到其對(duì)應(yīng)物。例如，在請(qǐng)求分配緩沖區(qū) 時(shí)，Windows的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊需要內(nèi)核的支持，而Linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊也有同樣的要求，二者的函數(shù)調(diào)用界面不同，但是實(shí)際完成的操作卻是基本相同 的。 當(dāng)然，嫁接并不是簡(jiǎn)單的對(duì)接，往往還要對(duì)Linux內(nèi)核中的資源加以擴(kuò)充、修改、甚至重新組合。另一方面，對(duì)于一些Windows所特有的、在Linux內(nèi)核中找不到對(duì)應(yīng)物的功能和性質(zhì)，則需要加以仿制。
技術(shù)路線
在具體的技術(shù)路線方面，Linux操作系統(tǒng)兼容內(nèi)核項(xiàng)目以Wine為起點(diǎn)，初期階段基本依賴Wine，隨著Windows系統(tǒng)調(diào)用的逐步實(shí)現(xiàn)，慢慢地逐步走向獨(dú)立自主，***就基本上擺脫Wine，實(shí)現(xiàn)了Windows的系統(tǒng)調(diào)用界面。之所以說“基本上”擺脫Wine，是因?yàn)閃ine項(xiàng)目所開發(fā)的許多(用戶空間的)動(dòng)態(tài)連接庫(DLL)對(duì)于兼容內(nèi)核而言還是不可或缺的。顯然，這樣一條漸進(jìn)的研發(fā)路線有助于兼容內(nèi)核的平滑推進(jìn)。對(duì)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)，則以另一個(gè)開源項(xiàng)目NDIS Wrapper的成果作為起點(diǎn)，同樣也采用漸進(jìn)的研發(fā)路線。此外，對(duì)于具體功能點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，例如具體系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)，將采用先粗后細(xì)，逐步逼近，螺旋式推進(jìn) 的策略。這是因?yàn)閃indows系統(tǒng)調(diào)用往往帶有許多可選項(xiàng)，要一次就實(shí)現(xiàn)所有的可選項(xiàng)不現(xiàn)實(shí)，也會(huì)拖其它功能點(diǎn)的后腿，所以螺旋式推進(jìn)是比較合適的對(duì) 策。
項(xiàng)目宗旨
作為一個(gè)開源項(xiàng)目，Linux兼容內(nèi)核將遵守GPL規(guī)定，公開按規(guī)定應(yīng)予公開的源代碼。同時(shí)也歡迎世界各地的網(wǎng)友與愛好者參與，形成一個(gè)Linux兼容內(nèi)核的開源社區(qū)。在開發(fā)兼容內(nèi)核項(xiàng)目的同時(shí)，也讓Linux的開源精神得到更好的發(fā)揚(yáng)。
同時(shí)浙大網(wǎng)新將維持一支專職的開發(fā)團(tuán)隊(duì)，采取專職與業(yè)余相結(jié)合的開發(fā)方針。條件成熟的時(shí)候，將邀請(qǐng)若干專家組成一個(gè)技術(shù)委員會(huì)，更好地指導(dǎo)本項(xiàng)目的進(jìn)行。顯然，Linux兼容內(nèi)核的開發(fā)不可能是唾手可得，在技術(shù)上有著很高的要求。可以肯定的是，Linux兼容內(nèi)核項(xiàng)目有很長(zhǎng)的路要走，也會(huì)遇上一些困難。在項(xiàng)目開發(fā)人員努力的同時(shí)，也希望廣大Linux操作系統(tǒng)開源軟件甚至Windows的愛好者一同參與進(jìn)來，無論是獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策還是協(xié)同開發(fā)，都可以給這個(gè)項(xiàng)目予更多的幫助和支持。
我們期待，到兼容內(nèi)核的研發(fā)（基本）成功之日，我們不光有了一個(gè)廣大用戶所期待的操作系統(tǒng)，更成長(zhǎng)起來了一支高水平的專業(yè)隊(duì)伍，甚至是一支操作系統(tǒng)的專家隊(duì)伍。顯然，無論是對(duì)于公司、對(duì)于用戶，還是對(duì)于國(guó)家，這都是很有意義的。
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