[hydrixOS] : HydrixOS Newsletter - HydrixOS 0.0.3 fertig
- From: Friedrich Graeter <webmaster@xxxxxxxxxxx>
- To: undisclosed-recipients:;
- Date: Sun, 20 Apr 2003 14:04:23 +0200
HydrixOS Newsletter
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Hallo,
dieser Newsletter ist mal wieder einer der Größeren und enthält
verschiedene Themen rund um die Entwicklung von HydrixOS. Ich hoffe,
dass die Länge nicht erschlagend ist - dennoch handelt es sich hier um
viele wichtige Informationen rund um HydrixOS, die sich in letzter Zeit
angesammelt haben.
Themen:
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1. HydrixOS 0.0.3 - Ein Überblick
2. Maßnahmen zur Beschleunigung von HydrixOS
3. Die weitere Entwicklung
1. HydrixOS 0.0.3 - Ein Überblick
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Heute konnte endlich wieder nach langer Zeit eine neue HydrixOS-Release,
die HydrixOS WPD 0.0.3, freigegeben werden. Die aktuelle Version enthält
im wesentlichen den Kernel 0.2.6, die HyApiLibC 0.0.2 und das HydrixOS
Handbuch 1.2.
Im Kernel kam es wieder zu wichtigen Veränderungen: Der Scheduler wurde
verbessert - auch wenn er nach wie vor nicht optimal arbeitet.
Desweiteren wurde der Kernel unterbrechbar gemacht - d.h. wenn es im
Kernel zu einer Wartesituation kommt (z.B. weil eine Speicherseite nicht
verfügbar ist), kann der Kernel unterbrochen werden und ein anderer
Thread im Kernel- oder Usermodus weiterarbeiten, bis jener Thread wieder
bereitsteht.
Auch wurde in den Kernel die Schnittstelle zu einem externen
Pageing-Dämon aufgebaut, so dass ein externer Prozess die komplexere
Speicherverwaltung flexibel übernehmen kann.
Dieser externe Pageing-Dämon übernimmt unter HydrixOS eine wichtige
Rolle - er ermöglicht u.a. die Auslagerung von Speicherseiten aus dem
RAM auf andere Medien (z.B. Festplatte), um einer Speicherknappheit
entgegenzuwirken und bietet zudem Dienste zur gemeinsamen Nutzung von
Speicherseiten zwischen zwei Prozessen an (unter HydrixOS oft "shared
memory" genannt).
In der HydrixOS-API-Bibliothek HyApiLibC wurden alle API-Aufrufe nun
implementiert, die keines externen Prozesses (z.B. Pageing-Dämon,
Vermittlungsserver) bedürfen.
Im HydrixOS-Handbuch wurden die Spezifikationen für den Pageing-Dämon
hinzugefügt. Diese Spezifikationen beschreiben einerseits, wie Kernel
und Pageing-Dämon interagieren, andererseits aber auch, wie
Benutzerprozesse und Pageing-Dämon zusammenarbeiten können.
Es existieren nun auch aktualisierte und verbesserte Spezifikationen für
den sog. Vermittlungsserver und die Daetisystemschnittstelle von
HydrixOS. Der Vermittlungsserver ist ein Dienst, der soz. als Referenz
für alle Dateisystemdienste (sog. Dateisystemserver) unter HydrixOS
agiert. Dateisystemserver bieten für Programme Funktionen zum Zugriff
auf Dateien in Verzeichnisstrukturen an.
Diese Dateien können tatsächliche Dateien auf Festplatten sein - können
aber auch Abstraktionen von Geräten und anderen Objekten sein. So könnte
z.B. eine Datei "/devc/console/keyb" die Tastatur abstrahieren und somit
einen Zugang zur Tastatur über Standard-Dateioperationen, wie öffnen,
lesen oder schreiben anbieten, was die Steuerung von Geräten erheblich
vereinfacht. Will man z.B. die Tastatureingaben lesen, liest man aus
jener Datei 'keyb' wie aus einer normalen Datei. Will man bestimmte
Befehle an den Tastaturtreiber senden, schreibt man in diese Datei.
Dieses Verfahren erspart komplexe Nachrichtenprotokolle und ermöglicht
prinzipiell gleichzeitig die Integration von Geräten über Netzwerke.
Dieses Konzept entspricht in etwa dem UNIX-üblichen Konzept - mit dem
Unterschied, dass es sich nicht um Module des Kernels handelt, sondern
um sauber getrennte Prozesse, die diese Dateisystemdienste anbieten. Das
Dateisystemmodell von HydrixOS ist vom Kernel komplett entkoppelt, da
HydrixOS ein Mikrokernel-artiges System ist.
2. Maßnahmen zur Beschleunigung von HydrixOS
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Der Gedanke daran, dass HydrixOS auf Grund seiner Emulationsarchitektur
enorm langsam im Verhältnis zu anderen Systemen ist, mag - vollkommen
berechtigt - für viele sehr sehr skeptisch betrachtet werden und
HydrixOS eher in die Ecke der Betriebsystemversuchskaninchen stellen.
Ein Betriebssystem, das 10 mal langsamer ist als alle anderen, ist
völlig inakzeptabel.
Daher habe ich ein Verfahren entwickelt, mit dem HydrixOS bis
Kernel-Version 0.3.0 (die derzeitige Version ist 0.2.6) für
plattform-kompatible Programme wesentlich schneller wird. Das bisherige
Problem ist, dass z.B. ein i686-Programm auf einem i686 unter HydrixOS
sinnloserweise emuliert wird. Dies ist auf Grund der portablen Struktur
von HydrixOS erforderlich - da sowohl Prozessverwaltung, als auch
Pageing völlig architekturunabhängig arbeiten und gemäß des
HydrixOS-Konzept auch so arbeiten sollen.
Um dieses Problem zu lösen, habe ich einige Maßnahmen entworfen, welche
es ermöglichen sollen, dass die Programme nach außen von Pageing-Dämon
und Kernel normal behandelt werden können - jedoch bei der Ausführung
durch den VPC dann direkt auf der CPU arbeiten dürfen.
Der wichtigste Teil ist hierbei, dass es zwei Pageing-Systeme geben wird
- das normale, portable HydrixOS-Pageing für Kernel und Pageing-Dämon
nach außen hin und das von der Hardware angebotene Pageing, das
sozusagen das Verhalten des HydrixOS-Pageing imitiert.
Wichtig ist hierbei, dass alle Veränderungen an den HydrixOS-Pagetables
in die Hardware-Pagetables des Prozesses synchronisiert werden. Hierfür
wurde eine Zwangsmaßnahme in den HydrixOS-Spezifikationen eingeführt,
dass sowohl Pageing-Dämon, als auch Kernel bei Änderungen an
Hardware-Pages diese Änderungen zu vermerken haben und dann direkt
(Kernel) oder indirekt (Pageing-Dämon) eine Synchronisationsroutine im
Kernel aufrufen müssen.
Die direkte Ausführung der Programme wird in die nicht-portable
Hardware-Schicht des Kernels eingebettet und muss für jede
Kernel-Portierung angepasst werden, wenn die "nativen" Programme der
jeweiligen Plattform direkt ausgeführt werden können müssen. Die
jeweiligen VPCs und das VPCI werden ebenfalls so angepasst werden, dass
der Kernel einerseits prüfen kann, welcher Task direkt und welcher nicht
direkt ausgeführt werden kann und dass die Module für die direkte
Ausführung von Programmen z.B. Ausnahmefehler an die VPCs weiterleiten.
Diese Teil-Virtualisierung ist ein ganzes Stück Programmierarbeit und
daher wird sie wohl erst Schritt für Schritt in den Kernel eingebaut
werden können. Die Kernel-Version 0.3.0 ist daher nicht zu pesimistisch,
zumal noch keine Details im HydrixOS-Handbuch derzeit niedergeschrieben
sind.
Dieser technische Schritt wird übrigens für die beschleunigte Emulation
von nicht-binärkompatiblen Programmen durch Binärübersetung, die ersten
Weichen stellen. Die Binärübersetzung soll Programme, die auf der
jeweiligen Hardware nicht direkt arbeiten, anstatt diese zu Emulieren in
den Maschinencode der jeweiligen Hardware übersetzen. Da dies jedoch
eine sehr aufwendige Technologie ist, kann derzeit nichts näheres hierzu
erwähnt werden, bis auf, dass eben jene direkte Ausführung die ersten
Weichen hierfür stellen.
3. Die weitere Entwicklung
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Wie geht es nun weiter mit HydrixOS? In den nächsten Versionen werden
einerseits die aus Teil 2 beschriebenen Schritte zur direkten Ausführung
nach und nach vollzogen, andererseits beginnt nun der Aufbau des Systems
jenseits des Kernels: Es wird nun der Pageing-Dämon und der
Vermittlungsserver gemäß den Spezifikationen umgesetzt werden, so dass -
wenn diese fertig sind - erste Treiber und Systemprogramme entwickelt
werden können.
Diese zentralen Programme sind enorm wichtig, allerdings nicht
sonderlich komplex und bauen stark auf dem bereits vorhandenen auf. Es
hängt sicher mit davon ab, wie fehlerfrei das bisher implementierte
arbeitet, aber auch wie richtig die Hintergedanken hinter dem
Pageing-Dämon und dem Vermittlungsserver sind.
Ich hoffe mit HydrixOS 0.0.4 den ersten Pageing-Dämon und mit Version
0.0.5 den ersten Vermittlungsserver veröffentlichen zu können.
Bis bald,
Friedrich Gräter
--- Anmerkung -------------------------------------------------------
Dieser Dienst wird Dank der freundlichen Unterstützung von
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