Операционная система Linux давно и прочно заняла лидирующие позиции в мире открытого программного обеспечения, стимулируя развитие технологий и поддерживая огромный массив приложений. Однако со временем появилась определённая усталость и разногласия среди разработчиков ядра, вызванные разными причинами. Вызовы интеграции новых языков программирования, таких как Rust, технические и организационные проблемы, а также разочарование в некоторых направлениях развития ядра вынуждают сообщество думать о альтернативных решениях. На фоне этих процессов выделяются три проекты, которые доказывают - можно создавать современные операционные системы без Linux, сохраняя при этом совместимость и открывая новые возможности. Это Managarm, Asterinas и Xous - свежий взгляд на архитектуру и программирование операционных систем, отвечающий вызовам современности.
Начнём с Managarm, уникального детища, которое уже развивается более шести лет. Этот проект базируется на микроядре, поддерживающем асинхронность во всей системе, что само по себе является редкостью. Но главная особенность Managarm - совместимость с большим числом Linux-приложений. При этом система кроссплатформенна, работает на архитектурах x86-64, Arm64 и развивается для RISC-V. Поддерживаются технологии многопроцессорности, ACPI, AHCI, NVMe-накопители, а также сетевой стек IPv4, виртуализация Intel и эмулятор QEMU.
Проект уже умеет работать с X11 и Wayland, что позволяет запускать множество графических приложений, а вместе с GNU coreutils создаёт полноценную среду для экспериментов и исследований. Несмотря на то, что Managarm нельзя назвать готовой ОС для повседневного использования, его уровень реализованной функциональности впечатляет - даже классическая игра Doom запускается на этом ядре. Особенностью Managarm является не только техническая продвинутость, но и доступность информации. Проект уделяет большое внимание документации, что редко встречается в нишевых ОС. Наличие детального Руководства Managarm помогает разработчикам и исследователям понимать внутреннее устройство и участвовать в развитии.
Использование языка C++ позволяет при этом соблюдать баланс между производительностью и контролем, а реализация в стиле микроядра гарантирует модульность и стабильность. Другой проект, который нельзя не заметить, - Asterinas. Он вдохновлен новыми тенденциями разработки и смещением акцента в сторону языка Rust. Rust заслуженно называют языком будущего, благодаря его встроенным средствам безопасности памяти и удобствам для системного программирования. Asterinas представлен как новый тип ядра - framekernel - разработанный с применением концепции безопасного разделения привилегий внутри ядра с помощью особенностей Rust.
В отличие от традиционных микроядер, разделение задач и сервисов осуществляется не аппаратными средствами или кольцами привилегий процессора, а средствами самого языка. Только минимальное ядро допускает использование небезопасного Rust-кода, тогда как все остальные компоненты написаны исключительно на Safe Rust. Архитектура framekernel представляет собой современный и продвинутый подход к безопасности и надежности операционной системы, повышая изоляцию между компонентами, снижая риски ошибок и уязвимостей. Этот подход берет начало в академической среде и напоминает исследования таких ОС, как RedLeaf, SPIN и HOUSE, но использует более мощные современные инструменты. Важно, что Asterinas также поддерживает Linux ABI, что позволяет существующим приложениям работать на нем без существенных изменений.
Asterinas - не просто исследовательский проект. Он обладает серьёзной документационной базой и поддержкой сообщества, что свидетельствует о зрелости и потенциале для развития. Многие аналитики считают, что именно проекты на Rust создадут будущее для системных инструментов и операционных систем, сочетающих безопасность и удобство для разработчиков. Последний, но не менее важный игрок - Xous. Этот проект объединяет в себе особенности микроядра и использование Rust, но также ставит своей целью реализацию собственных концепций, не стремясь к полной совместимости с Linux.
Главный вдохновитель и разработчик Xous - известный аппаратный и программный хакер Эндрю "Bunnie" Хуанг, который уже несколько десятилетий известен своими инновациями в области безопасности и аппаратного обеспечения. Xous - часть более широкой инициативы под названием Betrusted, включающей как программные, так и аппаратные решения. В частности, разрабатывается и уже поставляется в продажу устройство Precursor, карманное и автономное решение для безопасного хранения аутентификационных данных. Precursor выступает в роли аппаратного токена, способного хранить пароли, управлять двухфакторной аутентификацией по стандартам U2F/FIDO2 и обеспечивать надежную защиту информации с возможностью "правдоподобного отрицания" - одной из передовых концепций в области безопасности данных. Пользователь Precursor может подключить устройство к ПК и использовать его как аппаратный ключ, при этом видеть на встроенном LCD-дисплее, что именно подтверждается, что существенно повышает уровень доверия и контроля.
Xous и вся платформа Betrusted демонстрируют, что операционная система может стать не просто программным обеспечением, но частью интегрированного решения аппаратно-программного комплекса, ориентированного на безопасность и удобство пользователя. Все три проекта - Managarm, Asterinas и Xous - показывают, что будущее операционных систем не обязательно связано узко с Linux. Они открывают пути для создания безопасных, гибких и современных платформ, которые могут работать с уже существующим программным обеспечением или же предлагать совершенно новые функциональные возможности. Для разработчиков это возможность выбирать технологии, ориентируясь на конкретные задачи, требования безопасности и удобства. Сегодня, когда мир системного программирования активно ищет новые решения проблем производительности, безопасности и совместимости, данные альтернативные ядра представляют собой важный шаг вперед.
Их идеи и достижения могут стать фундаментом для новых поколений операционных систем, способных заменить или дополнить Linux в различных сферах - от встроенных решений до высокопроизводительных серверов. Разработка таких систем также расширяет горизонты для сообществ, придавая свободу экспериментам и смешиванию инноваций. Ядра, созданные с нуля с применением новых языков и концепций архитектуры, могут вдохновить разработчиков и компании на создание уникальных продуктов с акцентом на безопасность памяти, параллелизм, совместимость и открытость. Таким образом, Managarm, Asterinas и Xous - это не просто рядовые инициативы, а смелые эксперименты, указывающие на разнообразие возможного будущего после Linux или наряду с ним. По мере того, как сообщество будет расширяться и интегрировать опыт из этих проектов, мы можем увидеть качественные изменения в ландшафте операционных систем, что принесёт выгоду всем пользователям и разработчикам по всему миру.
.
