אב הטיפוס של OS Phantom המקומי המבוסס על Genode יהיה מוכן לפני סוף השנה

דמיטרי זוואלישין דיבר על הפרויקט של העברת המכונה הוירטואלית של מערכת ההפעלה Phantom לעבודה בסביבת ה-Genode microkernel OS. הראיון מציין כי הגרסה הראשית של Phantom כבר מוכנה לפרויקטי פיילוט, והגרסה המבוססת על Genode תובא למוכנות לשימוש בסוף השנה. יחד עם זאת, עד כה הוכרז באתר הפרויקט רק אב טיפוס קונספטואלי בר ביצוע, שיציבותו ותפקודיותו לא הובאו לרמה המתאימה לשימוש תעשייתי, ובין התוכניות הקרובות ביותר היא היווצרות גרסת אלפא מתאים לניסויים של מפתחי צד שלישי.

קוד הפרויקט מופץ תחת רישיון LGPL, אך השינוי האחרון במאגר הראשי הוא מנובמבר 2019. הפעילות הציבורית הקשורה לפרויקט מרוכזת במאגר עם מזלג לג'נוד, שמאז דצמבר 2020 מתוחזק על ידי אנטון אנטונוב, סטודנט מאוניברסיטת איננופוליס.

מאז תחילת שנות ה-2000, מערכת ההפעלה Phantom פותחה כפרויקט אישי של דמיטרי זוואלישין, ומאז 2010 היא הועברה תחת כנף חברת Digital Zone שיצר דמיטרי. המערכת בולטת בהתמקדותה באמינות גבוהה ובשימוש במושג "הכל הוא אובייקט" במקום "הכל קובץ", מה שמבטל את השימוש בקבצים עקב שימור מצב הזיכרון ומחזור רציף של עֲבוֹדָה. אפליקציות ב-Phantom אינן מסתיימות, אלא רק מושהות ומתחדשות מהמקום שבו הפסיקו. ניתן לאחסן את כל המשתנים ומבני הנתונים כל עוד האפליקציה צריכה, והמתכנת אינו צריך להקפיד על שמירת הנתונים.

יישומים ב-Phantom מורכבים לתוך bytecode, שפועל במכונה וירטואלית מבוססת מחסנית, בדומה למכונה הוירטואלית של Java. המכונה הוירטואלית מספקת התמדה של זיכרון יישומים - המערכת שוטפת מדי פעם תמונות מצב של המכונה הוירטואלית למדיה מתמשכת. לאחר כיבוי או קריסה, ניתן להמשיך בעבודה החל מתמונת הזיכרון האחרונה שנשמרה. תמונות Snapshot נוצרות באופן אסינכרוני ומבלי להשעות את המכונה הוירטואלית, אך תמונת מצב לוכדת פרוסה חד פעמית, כאילו המכונה הוירטואלית נעצרה, נשמרה בדיסק והתחלה מחדש.

כל האפליקציות פועלות במרחב כתובות גלובלי משותף, מה שמבטל את הצורך במעברי הקשר בין הקרנל ליישומים, ומפשט ומזרז מאוד את התקשורת בין יישומים הפועלים במכונה וירטואלית שיכולה להחליף אובייקטים באמצעות העברת הפניות. הפרדת הגישה מתבצעת ברמת האובייקטים, שהפניות אליהם ניתן להשיג רק על ידי קריאה לשיטות המתאימות (אין אריתמטיקה מצביע). כל נתונים, כולל ערכים מספריים, מטופלים כאובייקטים נפרדים.

עבור היישום, העבודה נראית רציפה ואינה תלויה באתחולים מחדש של מערכת ההפעלה, קריסות וכיבוי מחשבים. מודל התכנות של Phantom מושווה להפעלת שרת יישומים בלתי פוסק עבור שפת תכנות אובייקטים. העברת תוכניות ג'אווה עבור Phantom נחשבת לאחת הדרכים העיקריות לפיתוח יישומים, מה שמקל על הדמיון של המחשב הווירטואלי של Phantom עם ה-JVM. בנוסף למהדר bytecode לשפת Java, הפרויקט מתכנן ליצור מהדרים עבור Python ו-C#, וכן הטמעת מתרגם מקוד הביניים WebAssembly.

כדי לבצע פעולות הדורשות ביצועים גבוהים, כמו עיבוד וידאו ואודיו, אפשר להריץ אובייקטים בינאריים עם קוד מקורי בשרשורים נפרדים (LLVM משמש לבניית אובייקטים בינאריים). כדי לגשת לשירותי ליבה ברמה נמוכה, כמה מחלקות VM ("מחלקות "פנימיות") מיושמות ברמת ליבת מערכת ההפעלה. כדי להפעיל יישומי לינוקס, מסופקת שכבת POSIX המדמה את הקריאות הנחוצות לתפעול תהליכי יוניקס (ההתמדה עבור יישומים בשכבת POSIX עדיין לא מסופקת).

מערכת ההפעלה המסורתית של Phantom, בנוסף למכונה הוירטואלית, כוללת גרעין משלה עם הטמעת שרשורים, מנהל זיכרון, אוסף אשפה, מנגנוני סנכרון, מערכת I/O ודרייברים לעבודה עם ציוד, מה שמקשה באופן משמעותי על הבאת הפרויקט לקראת מוכנות לשימוש נרחב. בנפרד מפותחים רכיבים עם ערימת רשת, תת-מערכת גרפית וממשק משתמש. ראוי לציין שתת-המערכת הגרפית ומנהל החלונות פועלים ברמת הקרנל.

כדי לשפר את היציבות, הניידות והאבטחה של הפרויקט, נעשה ניסיון להעביר את המחשב הווירטואלי Phantom לעבודה באמצעות רכיבי מערכת ההפעלה הפתוחה של המיקרו-קרנל Genode, שפיתוחה מפוקח על ידי חברת Genode Labs הגרמנית. למי שרוצה להתנסות עם Phantom על בסיס Genode, הוכנה סביבת בנייה מיוחדת על בסיס Docker.

שימוש ב-Genode יאפשר להשתמש במיקרו-קרנלים ובדרייברים שנבדקו כבר, וכן להכניס דרייברים למרחב המשתמש (בצורתם הנוכחית, הדרייברים כתובים ב-C ופועלים ברמת ליבת ה-Phantom). בפרט, ניתן יהיה להשתמש במיקרו-קרנל seL4, שעבר אימות מתמטי של מהימנות, המאשר שהיישום תואם באופן מלא למפרטים שצוינו בשפה הרשמית. נשקלת האפשרות להכין הוכחת אמינות דומה למכונה הווירטואלית Phantom, שתאפשר אימות של כל סביבת מערכת ההפעלה.

תחום היישום העיקרי של הנמל המבוסס על ג'נוד הוא פיתוח יישומים עבור מכשירים תעשייתיים ומשובצים שונים. נכון לעכשיו, ערכת שינויים עבור המכונה הוירטואלית כבר הוכנה ונוספו קישורים הפועלים על גבי Genode עבור רכיבי ההתמדה של הליבה והממשקים העיקריים ברמה נמוכה. יצוין שהמכונה הווירטואלית של Phantom כבר יכולה לעבוד בסביבת 64 סיביות Genode, אך ה-VM עדיין לא יושם במצב התמדה, יש לעבד מחדש את תת-מערכת הדרייבר, ולרכיבים עם מחסנית רשת ותת-מערכת גרפית להיות מותאם לג'נוד.

מקור: OpenNet.ru