Singularity

Singularity,一種實驗性操作系统,在2003年至2015年間由微软研究院設計與開發。该操作系统的核心、驅動程式以及应用程序都以「受控代碼」写成。系统“Singularity”在设计上完全改头换面,不再以其性能為標準,而以系統稳定性作为首要标准。

Singularity操作系统會在系统构建、編寫程式等应用微软最先进的技术,例如Singularity的核心技术之一:软件独立进程(Software Isolated Processes,SIP)将采用型別安全的编程语言以及精简的指令完成,保证系统運作之间的高度独立性。SIP保证每个程序、驅動程式以及系统扩展组件都在獨立的SIP内运行,並不允许互相共享内存或修改自身代码,能夠使系统的稳定性增強。

Singularity的低级x86中断以汇编语言和C语言写成。一旦这些代码完成工作,它将调用核心,核心的运行时代码和垃圾收集器用C♯语言写成并在非安全模式下运行。Singularity的硬件抽象层用C++语言写成并运行在安全模式下。并且也有部分C代码负责调试工作。计算机的BIOS只在16位元真實模式阶段被调用;一旦系统进入32位元模式,Singularity将永远不再调用BIOS,而改以调用以Sing♯写出的设备驱动代码。当安装时,通用中間語言形态的opcode将藉由Bartok编译为x86形态的opcode。Bartok是一种以C#写成的早期优化编译器。

设计
Singularity是一个微内核操作系统;无论如何,不似过去的微内核,Singularity的不同组件不在单独的地址空间(进程)内运行,而是每個软件独立进程(SIP)分配到一个独立的单一地址空间。这些SIP的行为类似普通进程,但SIP将不会在任务调度时请求开销惩罚(overhead penalty)。系统的保护由不变式(invariants)集提供,比如内存不变式将维护内存内两个SIP间没有交互參照(或循环的内存指针)。这项规则将在应用程序安装阶段进行检查,并且不得违反,否则Singularity将禁止安装(注意:Singularity系统中安装完全由操作系统管理)。

大部分不变式依赖于带有安全机制语言的使用,如Java语言或C#,这些语言拥有垃圾收集机制,没有专断指针并且代码可以辑由某种计算机安全策略得以验证。

版本歷史
*2007年:Singularity 1.0
*2007年3月:Singularity 1.1
*2008年12月14日:Singularity 2.0

参见
*Sing♯
*Spec♯

參考資料
外部链接
*[http://research.microsoft.com/os/singularity/ 官方主页]
*[ftp://ftp.research.microsoft.com/pub/tr/TR-2004-105.pdf Singularity Design Motivation (pdf)]
*[ftp://ftp.research.microsoft.com/pub/tr/TR-2005-135.pdf Detailed overview of the Singularity project (pdf)]
*[http://channel9.msdn.com/ShowPost.aspx?PostID=68302 Channel9 thread, with interview of Jim Larus and Galen Hunt]
*[http://www.jxos.org/publications/jx-usenix.pdf The JX Operating System (pdf)],another operating system similar in concept

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