微内核

　　我觉得学习某样知识的最大原动力在于，当你觉得现有知识不足以解决当前问题的时候的求知欲。为了彻底与系统底层做个了断。今天开始全面复习系统底层知识，从操作系统开始吧，到UNIX，再到虚拟机。我希望自己能把一件事情的本质，用自己的话讲出来。 一、操作系统是什么 　　计算机是什么？说白了，硬件加软件的集合。操作系统是什么？是操作最底层硬件的那层软件。有了操作系统，我们就无需外部输入1010这样的二进制信息让计算机处理了，这么说吧，计算机硬件是一组资源，操作系统把这些资源都封装了，让你可以更方便的使用它。 　　对于计算机的资源，可以分为4类，按照教科书上的说法，就是处理器、存储器、I/O设备以及信息（数据和程序），说白了，指的就是CPU、内存、输入输出设备（鼠标、键盘、显示器等等）、硬盘和硬盘上的软件。操作系统封装了计算机硬件系统，并且管理计算机的4种资源，这就是操作系统的功能。很容易理解吧。 二、操作系统发展历程 　　操作系统的发展历程很重要，它可以让我们意识到，技术改进最重要的作用，就是改变目前最迫切需要改变的东西。 　　这里三言两语介绍一下操作系统的发展历程。 （1） 人工操作方式。 　　传说中的纸带操作。把程序和数据用最简单的纸带记录下来，然后通过纸带输入（I/O）进计算机（内存），然后计算机运行。这时候我们可以看到，计算机I/O和信息（硬盘程序、数据

(深度好文)重构CMDB，避免运维之耻 CMDB，几乎是每个运维人都绕不过去的字眼，但又是很多运维人的痛，因为CMDB很少有成功的，因此我也把它称之为运维人的耻辱。 那么到底错在哪儿了？该如何去重构它？ 今天我想从我的角度来和大家探讨一下业务失败的原因，基于失败再去看重构的逻辑，也许会成功。 从失败中寻找成功的逻辑，往往是最有效的，那我们就来逐一看看： 1、组织的设计问题 我必须把核心原因归结成这一条，很多公司把CMDB的建设责任放到基础设施建设部门，由他们主导承建。最后他们梳理出来的核心逻辑是面向基础设施资源的管理，你在他们的CMDB中都能看到如下菜单，AIX主机是哪些，中间件有哪些，大小机有哪些，Oracle有哪些等等，这些都是和公司的IT运维部门组织结构是一一对应的。组织的隔离是CMDB失败的核心原因！ 这个里面能看到一些CMDB管理能力错位，拿两个例子来说一下： A、中间件。 一直搞不明白为什么中间件要作为一个单独的对象来管理，“皮之不存，毛将附焉”。没有主机，没有业务这个皮，哪来的中间件。把他单独拿出来管理，纯粹就是为了满足组织的一个管理视角。从来没人想过，这是主机上的一个资源对象，应该是一个附属资源，其实对他的信息管理和机器上的CPU、网卡一样。 B、进程对象，比如说数据库 这个是另外一种管理错位，是专业的管理平台应该去履行的管理职责，结果放到CMDB平台中了

导读 近日，华为公共事务高级副总裁Joy Tan在接受采访时表示，鸿蒙OS代码行数更少，安全性更高。Counterpoint Research报告称，鸿蒙操作系统预计将在2020年底超过Linux，成为第五大最受欢迎的智能数字终端操作系统。 Joy Tan表示，鸿蒙操作系统是一个分布式、轻量级、紧凑的操作系统，同时具有强大的功能。比起市场上的其他操作系统，它的代码行数要少得多，所以安全性更高。 鸿蒙即将超Linux 成为第五大操作系统？鸿蒙即将超Linux 成为第五大操作系统？ 她表示，鸿蒙操作系统与安卓及iOS的目的不同，开发者只需要进行一次应用开发，应用可灵活部署到多个不同的终端。 “我们在几个月前才刚发布了鸿蒙，现在就已经有市场调研公司Counterpoint Research发布报告，鸿蒙操作系统预计在2020年底超过Linux，成为第五大最受欢迎的智能数字终端操作系统。” 市场调研机构Counterpoint最新报告称，华为自主操作系统鸿蒙将在2020年取得2%的市场份额（全球范围），超越Linux成为全球第五大操作系统。 报告统计显示，目前操作系统的全球份额排名是：Android为39%、Windows为35%、iOS为13.87%、macOS为5.92%、Linux为0.77%。 今年8月9日的HDC2019华为开发者大会上，余承东正式发布了鸿蒙操作系统—

操作系统 ：   操作系统是指在整个系统中负责完成 基本功能 和 系统管理 的那些部分。包括内核、设备驱动程序、启动引导程序、用户界面、基本的文件管理工具和系统工具。 内核基本组成 ： 负责响应中断的 中断服务程序 负责管理多个进程从而分享处理器时间的 调度程序 负责管理进程地址空间的 内存管理程序 网络 进程间通信 服务程序 内核空间 ：处于 系统态 并 被保护 起来的 内存 空间。 应用程序的工作方式:   当一个应用程序执行一条系统调用，我们说 内核正在代其执行 。如果进一步解释，在这种情况下，应用程序被称为通过系统调用 在内核空间运行 ，而内核被称为 运行于进程上下文中 。这种交互关系（应用程序通过系统调用界面陷入内核）是应用程序完成其工作的基本行为方式。 我们可以将每个处理器在任何指定时间点上的活动必然概括为下列三者之一： 运行于用户空间，执行用户进程； 运行于内核空间，处于进程上下文，代表某个特定的进程执行； 运行于内核空间，处于中断上下文，与任何进程无关，处理某个特定的中断。   以上所列几乎包括所有情况，即使边边角角的情况也不例外。例如，当CPU空闲时，内核就运行一个空进程，处于进程上下文，但运行于内核空间。 中断机制：   当硬件设备想和系统通信的时候，它首先要发出一个异步的中断信号去打断处理器的执行，继而打断内核的执行。中断通常对应着一个中断号

基本特征 1. 并发 2. 共享 3. 虚拟 4. 异步 基本功能 1. 进程管理 2. 内存管理 3. 文件管理 4. 设备管理 系统调用 大内核和微内核 1. 大内核 2. 微内核 中断分类 1. 外中断 2. 异常 3. 陷入 基本特征 1. 并发 并发是指宏观上在一段时间内能同时运行多个程序，而并行则指同一时刻能运行多个指令。 并行需要硬件支持，如多流水线、多核处理器或者分布式计算系统。 操作系统通过引入进程和线程，使得程序能够并发运行。 2. 共享 共享是指系统中的资源可以被多个并发进程共同使用。 有两种共享方式：互斥共享和同时共享。 互斥共享的资源称为临界资源，例如打印机等，在同一时刻只允许一个进程访问，需要用同步机制来实现互斥访问。 3. 虚拟 虚拟技术把一个物理实体转换为多个逻辑实体。 主要有两种虚拟技术：时（时间）分复用技术和空（空间）分复用技术。 多个进程能在同一个处理器上并发执行使用了时分复用技术，让每个进程轮流占用处理器，每次只执行一小个时间片并快速切换。 虚拟内存使用了空分复用技术，它将物理内存抽象为地址空间，每个进程都有各自的地址空间。地址空间的页被映射到物理内存，地址空间的页并不需要全部在物理内存中，当使用到一个没有在物理内存的页时，执行页面置换算法，将该页置换到内存中。 4. 异步 异步指进程不是一次性执行完毕，而是走走停停，以不可知的速度向前推进。

第一章 习题解析 1．设计现代OS的主要目标是什么？ 答： （1）有效性 （ 2）方便性 （ 3）可扩充性 （ 4）开放性 2 ． OS 的作用可表现在哪几个方面？ 答： （1） OS 作为用户与计算机硬件系统之间的接 （2）作为计算机系统资源的管理者 （3）OS 实现了对计算机资源的抽象 3．为什么说操作系统实现了对计算机资源的抽象？ 答： OS 首先在裸机上覆盖一层I/O 设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽象； 在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。OS 通过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能， 隐藏了对硬件操作的细节，由它们共同实现了对计算机资源的抽象。 4 ．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？ 答： 主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展： （1 ）不断提高计算机资源的利用率； （2 ）方便用户； （3 ）器件的不断更新换代； （4 ）计算机体系结构的不断发展。 5．何谓脱机 I/O 和联机 I/O ？ 答： 脱机 I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。 而联机 I/O 方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6

第一章 计算机操作系统（第四版）汤小丹编著 1．设计现代OS的主要目标是什么？ 答：（1）有效性 （2）方便性 （3）可扩充性 （4）开放性 2．OS的作用可表现在哪几个方面？ 答：（1）OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 （2）OS作为计算机系统资源的管理者 （3）OS实现了对计算机资源的抽象 3．为什么说OS实现了对计算机资源的抽象？ 答：OS首先在裸机上覆盖一层I/O设备管理软件，实现了对计算机硬件操作的第一层次抽 象；在第一层软件上再覆盖文件管理软件，实现了对硬件资源操作的第二层次抽象。OS 通 过在计算机硬件上安装多层系统软件，增强了系统功能，隐藏了对硬件操作的细节，由它们 共同实现了对计算机资源的抽象。 4．试说明推动多道批处理系统形成和发展的主要动力是什么？ 答：主要动力来源于四个方面的社会需求与技术发展： （1）不断提高计算机资源的利用率； （2）方便用户； （3）器件的不断更新换代； （4）计算机体系结构的不断发展。 5．何谓脱机I/O和联机I/O？ 答：脱机I/O 是指事先将装有用户程序和数据的纸带或卡片装入纸带输入机或卡片机，在 外围机的控制下，把纸带或卡片上的数据或程序输入到磁带上。该方式下的输入输出由外围 机控制完成，是在脱离主机的情况下进行的。 而联机I/O方式是指程序和数据的输入输出都是在主机的直接控制下进行的。 6

HelenOS 来源 http://www.helenos.org/ 关于HELENOS HelenOS是一种基于便携式微内核的多服务器操作系统，从头开始设计和实现。 它将关键操作系统功能（如文件系统，网络，设备驱动程序和图形用户界面）分解为一系列细粒度的用户空间组件，这些组件通过消息传递相互交互。 一个组件的故障或崩溃不会直接损害其他组件。 因此，HelenOS具有灵活性，模块化，可扩展性，容错性和易于理解性。 HelenOS旨在与C11和C ++ 14标准兼容，但并不希望成为任何现有操作系统的克隆，并且与传统API交换兼容性以实现更清洁的设计。 大多数HelenOS组件都是专门为HelenOS订购的，因此其基本部件可以不受适配层(adaptation layers)，胶水代码(glue code)，法兰组件(franken components)和由此产生的维护负担的影响。 HelenOS运行在八种不同的处理器架构和机器上，从嵌入式ARM设备和单板计算机到多核32位和64位台式机，再到64位Itanium和SPARC机架式服务器。 HelenOS是开源的免费软件。 其源代码可在BSD许可下获得。 某些第三方组件是根据GPL许可的。 常见问题 基本概念 什么是微内核？ 在微内核操作系统中，诸如设备驱动程序，文件系统和网络之类的某些功能从内核空间移出到用户空间。

8月9日，华为消费者业务在其全球开发者大会上正式发布其全新的基于微内核的面向全场景的分布式操作系统——鸿蒙OS(HarmonyOS)！ 鸿蒙的定义是基于微内核的全场景分布式操作系统。其中，微内核是技术路径、全场景是使用环境、分布式是实现手段、操作系统是最终的完成形式。 抛开技术上各种细枝末节的问题不说，鸿蒙系统设计的最终目的就是当前整个科技行业都在准备和布局的方向——AIoT。 Artificial Intelligence & Internet of Things。 所以从某种意义上来说，鸿蒙是华为对自身AIoT战略布局所给出的答案。 一些人赞赏，认为鸿蒙是对操作系统的新的一轮革命，一些人质疑，毕竟发布会没有代码只给了PPT。 当然，鸿蒙还不是一个非常成熟的系统，至少现在它还不是一个完全微内核的系统：其使用的内核是Linux内核、鸿蒙微内核以及LiteOS。 未来，将会把所有内核替换成微内核。王成录说，这大概需要两年左右的时间。 余承东也放出了鸿蒙的未来规划，从中可以看出，上文提到的不少技术，都还在研发中。 现在是鸿蒙OS1.0版本，实现的功能有： 基于开源框架、关键模块自研；分布式架构；方舟编译器；确定时延引擎；TEE微内核形式化验证；多终端开发IDE（Beta）。 落地产品为智慧屏。 到2020年推出鸿蒙OS2.0，将会实现： 内核及应用框架自研；通用微内核架构；高性能图形栈

一、鸿蒙OS开源发布 　　8月9日，华为在本次大会上发布了基于微内核的全场景分布式操作系统鸿蒙OS，并宣布鸿蒙OS将对全球开发者 开源 。同时，华为 全面开放HMS ，使全球开发者可以快速接入HMS生态，实现 生态共享 。 　　华为消费者业务CEO余承东说，“鸿蒙OS联接了万物，选择鸿蒙就是选择未来。华为长期致力于包括芯片和OS在内的底层技术创新，把复杂留给自己，把简单留给开发者”。 　　 　　鸿蒙OS可以灵活适配各个终端场景，甚至可以跨平台调用硬件，所有硬件互为外设，这里面想象空间很大。简而言之，未来不再是一个个割裂的硬件，割裂的硬件系统，而是一个系统横跨多个硬件，数据无缝衔接，互相调用各个终端的设备。 　　 （1）、余承东介绍的鸿蒙os的技术特性： 1、分布式架构首次用于终端OS，实现跨终端无缝协同体验。 2、确定时延引擎和高性能IPC技术实现系统流畅。 3、基于微内核架构重塑终端设备可信安全。 4、通过统一IDE支撑一次开发，多端部署，实现跨终端生态共享。 　　（2）、鸿蒙OS主要面向： 　　 IoT设备（穿戴、大屏、车机等），并随时可用到手机上，考虑到生态原因优先使用Android生态， 从Android系统迁移到鸿蒙生态非常便捷，只需要1到2天 。 　　（3）、安全级别 　　 可实现跨终端无缝协同体验，安全级别能达到5和5+，是 最高级别的安全OS 。 　　（4）