pdziepak@quarnos.org
Blokady typu czytelnicy-pisarze są opisane chyba w każdym podręczniku traktującym o systemach operacyjnych czy synchronizacji dostępu do danych. Jest to proste rozwiązanie które jednak w praktyce nie okazało się być w pełni satysfakcjonujące. W wyniku prób pozbycia się pewnych wad tych blokad w Linuksie (i nie tylko) zagościły także dwie alternatywy tego rozwiązania: seqlocks i RCU.
Jednym z głównych problemów związanych z wykorzystaniem garbage collectora jest możliwość dość drastycznego spadku wydajności w nieoczekiwanych momentach. Z tego powodu odśmiecanie pamięci zwykle nie może zostać zastosowane w systemach czasu rzeczywistego, a także w innych sytuacjach gdzie wydajność programu jest istotna. Twórcy systemu Inferno stworzyli algorytm Very Concurrent Garbage Collection (VCGC), którego zadaniem jest zminimalizowanie tych problemów.
Historia Uniksa sięga końca lat 60 XX wieku. Tymczasem wiele systemów operacyjnych wciąż opiera się na przyjętych w nim, często już nieaktualnych, założeniach. Oczywiście takie systemy jak Solaris czy rodzina *BSD wprowadzają dużo dodatkowych technologii, ale wciąż są w pewien sposób ograniczane przez swoich poprzedników i oparte na nich standardy.
Jest to główną przyczyną powstawania systemów eksperymentalnych. Brak zgodności ze standardami czy brak nacisku na niektóre aspekty (najczęściej jest to wydajność) powodują, że z reguły nie nadają się one do użytku codziennego, czy to jako serwer czy jako desktop. W żaden sposób nie zmniejsza to jednak wartości takich projektów. Są nimi, między innymi rozwijane przez Bell Labs systemy Plan 9 oraz Inferno, które w założeniu mają być następcami Uniksa.
Jedną z cech systemów operacyjnych na którą zwykle kładzie się duży nacisk jest ich niezawodność i stabilność. W tym celu starano się rozwijać mikrojądra, które dzięki większej izolacji poszczególnych elementów systemu zmniejszają podatność na błędy. Także wykorzystanie bezpiecznych języków (jak np. w Singularity) jest pewnym krokiem w kierunku zwiększenia niezawodności systemów. Innym projektem wykorzystującym pewne ciekawe mechanizmy jest eksperymentalny system operacyjny Choices rozwijany na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign.
Większość obecnych systemów operacyjnych w mniejszym lub większym stopniu bazuje na dość podobnych założeniach. Nawet jeżeli architektura jądra znacząco się różni (jądra monolityczne, mikrojądra) to i tak wiele pozostałych elementów pozostaje w niewiele zmienionej formie. Istnieją jednak pewne eksperymentalne projekty, mające na celu sprawdzić, jak nowe koncepcje sprawują się w praktyce. Jednym z nich jest rozwijany przez Microsoft Research system operacyjny Singularity.
Na desktopach oraz serwerach niewątpliwie królują jądra monolityczne. Kernele systemów takich jak *BSD, (Open)Solaris czy Linux z grubsza opierają się na tej samej architekturze. Podobnie rzecz się ma w stosunku do Windowsa, mimo że w jego budowie jest już parę ciekawych różnic. Właściwie jedynym popularnym na tego typu maszynach systemem bazującym na mikrojądrze jest Mac OS X korzystający z jądra Mach.
Zupełnie inaczej rzecz się ma w przypadku systemów wbudowanych, a także wielu systemów czasu rzeczywistego. Tam mikrojądra odgrywają znacznie większą rolę. Jednym z popularniejszych systemów opartych na mikrojądrze jest QNX korzystający z jądra QNX Neutrino. Jego wewnętrzna architektura jest zupełnie inna od tej znanej z Linuksa czy też Uniksów. Wynika to głównie z tego, że nacisk jest położony na zupełnie elementy systemu. Jedną z najistotniejszych kwestii we wszystkich mikrojądrach jest komunikacja międzyprocesowa.
Organizacja przestrzeni adresowej procesu jest jedną z istotniejszych decyzji projektowych, która może zaważyć na wydajności całego systemu. W praktyce okazuje się, że dla każdej architektury istnieje jedno najpopularniejsze i najczęściej także najlepsze rozwiązanie. Warto jednak przyjrzeć się jakie ciekawe mechanizmy oferują platformy mniej znane (choć nie zawsze rzadziej spotykane) niż x86.