Цифровой журнал «Компьютерра» 2011 № 26 (74) - [3]
Проверка на типобезопасность кода каждой программы возможна только тогда, когда чётко доказана корректность работы всех компонентов системы управляемого выполнения кода. В настоящее время в Singularity для процессоров Intel x86 код MSIL компилируется в машинные инструкции компилятором Bartok, разработанным в той же Microsoft Research. При этом команда Singularity исходит из предположения, что Bartok не содержит ошибок и гарантированно создаёт типобезопасный машинный код.
В будущем должен быть создан специальный типизированный ассемблер TAL (Typed Assembly Language), который потребует от каждой программы доказательств её типобезопасности.
Читайте далее:Система строгого режима: Microsoft Singularity (часть 2)
Система строгого режима: Microsoft Singularity (часть 2)
Евгений Лебеденко, Mobi.ru
Опубликовано 23 июня 2011 года
Продолжение. Первую часть читайте здесь.
Singularity — микроядерная система. Весь код небольшого и тщательно проверенного на типобезопасность микроядра в большинстве сво`м написан на языке Sing# — подмножестве языка C#, специально разработанного для этой системы в Microsoft Research. Код ядра не верифицируется перед исполнением, поэтому он называется доверенным (trusted). Вообще-то в ядре есть небольшие фрагменты небезопасного кода, написанные на C++ и ассемблере, но они тщательно изолированы в уровне аппаратных абстракций HAL.
Ядро содержит типичный для микроядра набор менеджеров, управляющих памятью, переключением процессов, вводом-выводом, безопасностью. К доверенному коду относится и run-time среда — компиляторы в MSIL и машинный код.
Код всех запускаемых в Singularity прикладных программ, сервисов и драйверов является строго верифицируемым.
Любая запускаемая программа или сервис с точки зрения Singularity является SIP — Software Isolated Process (программно изолированный процесс). Благодаря выполненной проверке типобезопасности SIP не нужно держать в «клетке» ограниченного адресного пространства. Он сам гарантирует свою лояльность — то, что будет работать только со строго определёнными объектами и данными, не нарушая целостности системы и других программ. А как же быть с межпроцессным взаимодействием? Без него в многозадачной среде никуда. Для взаимодействия SIP-ов Singularity предлагает очень надёжный механизм каналов, по которым один SIP может передавать другому сообщения и данные. Каналы в Singularity высокоскоростные и неплохо заменяют небезопасный механизм разделения данных в традиционных системах. SIP может общаться и с микроядром через специальный бинарный интерфейс ABI (Application Binary interface), с помощью которого один SIP может контролируемо повлиять на состояние другого SIP.
SIP в Singularity самодостаточны. Завершив свою работу, SIP вызывает один из множества наиболее подходящих сборщиков мусора, очищая за собой память так, чтобы не повредить работе остальных SIP и системы.
А как же быть с расширяемостью функций запускаемых программ? Здесь идея состоит в том, что расширения для программ тоже реализуются в виде SIPов с типобезопасным кодом.
Таким образом, упрощённо архитектура Singularity — это: микроядро, написанное на доверенном коде, трансляторы кода MSIL и компиляторы JIT (NGen), также состоящие из доверенного кода, множество SIP на основе верифицированного кода, работающие в едином адресном пространстве, каналы, связывающие SIPы, и интерфейс ABI, связывающий SIP с ядром.
В зависимости от потребностей в процессорном времени конкретного SIP, диспетчер задач Singularity предоставляет один из пяти имеющихся в его распоряжении алгоритмов планирования.
Данные SIPов хранит SIP специального типа — файловая система Boxwood, в которой файлы представлены бинарными деревьями (B-tree).
Неопределённость, связанная с установкой многочисленных объектов программы в разных частях системы, присущая традиционным операционным системам, в Singularity устраняется за счёт использования программой манифеста — метаданных, чётко описывающих её в терминах ресурсов и зависимостей между ними. На основе манифеста загрузчик программы может оценить и выявить конфликты, которые могут возникнуть при установке программы, и, при необходимости, прервать установку.
Разработчики Singularity предоставляют прикладным программистам и драйверописателям Singularity RDK, обеспечивающий среду создания и обкатки своих программ, совместимых с Singularity. Программы можно писать на массе совместимых c CLS языков, для которых Singularity поддерживает компиляторы MSIL. К ним относятся C#, F#, Perl и даже COBOL.
Очевидно, что число компиляторов MSIL для разных языков будет увеличиваться с развитием Singularity. А это означает привлечение к системе множества разработчиков. На данный момент пользовательский интерфейс Singularity весьма аскетичен и ограничивается командной строкой.
