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マイクロカーネルは浪漫に溢れる非常に作りがいのあるソフトウェアです。この記事は，「マイクロカーネルベースのOSの一から作ってIaaSで動かす」ことを目標に作ったマイクロカーネルベースのOS Resea（りーせあ）の設計と実装について軽くまとめた物です。 ソースコードはGitHubにあります。 マイクロカーネルとは Linuxのようなモノリシックカーネルでは色んな機能がカーネル空間で動きますが，マイクロカーネルではユーザプロセスたちが互いに通信しながらOSを作り上げます。プロセス・スレッド・仮想メモリ管理，プロセス間通信，タイマーといった必要最低限の機能だけをカーネルが担います。デバイスドライバやファイルシステムといった残りの機能は，独立したユーザプロセスとして動きます。たとえデバイスドライバが暴走しても他のコンポーネントを壊すことはないのです。マイクロカーネルは信頼性が高く，疎結合で美しい
マイクロカーネルとL4について (Yabaitech.tokyo, Writing a (micro)kernel in Rust in 12 days より) - 豆腐の豆腐和え
怒田さん*1のこの記事、「CとRustで一から作るマイクロカーネルOS」のおかげで、マイクロカーネルとRustが今ホットです。そこで、技術書典6, 7に出展したYabaitech.tokyoにて連載している、"Writing a (micro)kernel in Rust in 12 days"から、マイクロカーネルとL4についての話を書いた"1日目"の記事の一部冒頭を、いい機会なので再編集してご紹介します。「マイクロカーネルってタネンバウム教授とリーナスの論争のあれだよね？」とか、「L4ってなに？」って方に読んでいただいて、L4ファミリーとマイクロカーネルについて簡単にご紹介できればなと思います。 ちなみに抜粋元の上述の記事は、僕が怒田さんと同じようにRustでマイクロカーネルを書いてみよう、という趣旨の企画です。なので、Yabaitech.tokyoの方もよろしくお願いします！ただし、
eBPFでcommit logを調べてみるといろいろと面白そうなものが出てくるな。例えば、TCP-BPF [netdev 2.2]。TCPコネクションのパラメータをBPFで操作できる。さらに最近（バージョン5.5以降）では、輻輳制御もeBPFで実装できるようになっているようだ。eBPFによりカーネルからどんどん機能を追い出してLinuxはマイクロカーネル化するのだという鼻息荒い発表も見かけるが（「eBPF - Rethinking the Linux Kernel」[QCon2020]）、正直これが正しい方向性なのかよくわからない。面白いけど。 eBPFを使っているわけではないが、輻輳制御をユーザレベルで実装するという研究はいくつかある（「Restructuring Endpoint Congestion Control」 [SIGCOMM2018]、「Deploying Safe Use
@uchan_nosさんのお誘いを受けて，「マイクロカーネル」をまとめた本を書きました。技術書典 応援祭（サークル紹介ページはここ）で頒布します。 著名なオープンソースのマイクロカーネルたち（L4やMINIX3など）と拙作のReseaの実装（バージョン0.1.0）を交えながら，細かすぎて伝わらないマイクロカーネルの設計・実装のポイントを解説しています。 マイクロカーネルのサーベイ論文のようなものとしてご活用ください。 電子版のダウンロード 電子版はこちらからダウンロードできます（無料） 書籍版の入手 書籍版はBOOTHで頒布してます（3月上旬入荷予定） Reseaのソースコード GitHubで公開しています
WasmOS: Wasmを実行する自作マイクロカーネル
背景 WebAssembly(Wasm)をブラウザの外で活用するためにWASIの標準化が進められています。その目的は隔離され、制限されたWasmの実行環境を作ることですが、これは難しい挑戦です。WASMの安全性は外部APIの能力に依存するため、WASIの標準化は慎重に行う必要がありますが、これには多くの時間がかかります。私はこれがWASIXやWALIといった新しいシステムインタフェースが登場した原因の一つであると考えています。汎用だったはずのWasmバイナリは既にランタイム依存になりつつあります。 WASIでセキュリティを考え、苦労して「第二のOS」を作る必要があるという事実は、既存のOSが今の時代に即したものでないことを示唆します。ならばいっそ、新しいOSを作ってしまうのはどうでしょう？ この記事ではWasmを実行する自作マイクロカーネルである、WasmOSを紹介します。 WasmOS
Google、RustとseL4マイクロカーネルを活用したセキュリティ重視のOSとして「KataOS」を発表
Phoronixより。 Googleは今週、アンビエントな機械学習ワークロードを実行する組み込みデバイスに焦点を当てた最新のオペレーティング・システムの取り組みとして、KataOSのリリースを発表しました。KataOSはセキュリティを重視し、Rustプログラミング言語のみを使用し、その基盤としてseL4マイクロカーネルの上に構築されています。 KataOSは、増え続けるスマート デバイスでの使用を想定としており、特に、機械学習アプリケーションを実行する組み込みハードウェアに重点を置いています。業界ではRISC-Vへの関心が高まっていることを考えると、このCPUアーキテクチャはKataOSの主要なサポート対象になっています。Googleのオープンソース・ブログは次のように発表しました。 「この新しいオペレーティング・システムの基盤として、セキュリティを最前線と中心に置いているマイクロカーネル
Hyper-Vとは Hyper-V とは Windows Server 2008 から標準搭載されている Microsoft 社製のハイパーバイザ型仮想化ソフトウェア（以下、仮想化ソフトウェアを “VMM” と表記する）だ。 より初歩的な概要や導入手順などは以下の記事で紹介している。 しかし、仮想化を学んだことがあるのであれば、Hyper-V がハイパーバイザ型であることに疑問を覚えるかもしれない。その疑問の原因は Hyper-V のインストールを Windows Server（あるいは Client）上で行うという点にある。 実際よくあるハイパーバイザ型の解説では、ハードウェアレイヤのすぐ上にハイパーバイザが存在する図が多い。ハイパーバイザの上には仮想マシンだ。 Hyper-V を Windows にインストールするということはハードウェアの上には Windows がいて、その上に仮想マ
オープンソースRTOS「seL4」の紆余曲折からマイクロカーネルの進化を俯瞰する：リアルタイムOS列伝（19）（1/3 ページ） IoT（モノのインターネット）市場が拡大する中で、エッジ側の機器制御で重要な役割を果たすことが期待されているリアルタイムOS（RTOS）について解説する本連載。第19回は、コモンクライテリアなどにも対応する第3世代マイクロカーネルのオープンソースRTOS「seL4」を紹介する。 前回に続き、今回も大学発のリアルタイムOS（RTOS）である。「seL4」とは“Secure Embedded L4 Microkernel”の略である。原型になっているのは、“Secure Embedded”の付かない、ただの「L4 Microkernel」（L4 Kernelと称されることが多い）。 ⇒連載記事「リアルタイムOS列伝」バックナンバー 第1世代マイクロカーネルのMach
ITエンジニアのための新刊案内（2023年6月）：改訂新版Webエンジニアの教科書／動かして学ぶ！Flutter開発入門／自作OSで学ぶマイクロカーネルの設計と実装 、ほか
ITエンジニアのための新刊案内（2023年6月）：改訂新版Webエンジニアの教科書／動かして学ぶ！Flutter開発入門／自作OSで学ぶマイクロカーネルの設計と実装 、ほか 毎月登場する大量の新刊の中から、ITエンジニアが興味を持ちそうな書籍を選んで紹介する新刊案内を毎月、月初に公開しています（2023年3月から開始し、現在試験的に継続中です）。 ここで紹介するのは、2023年5月1日から5月31日までのあいだに発刊された新刊書籍です。これらを「技術書」「ビジネス書」「資格試験対策／教本」「その他」に分類しています。各書籍はAmazon.co.jpへのリンクが貼られています（アフィリエイトではありません）。 この新刊案内がどのように作成されたかについては記事の最後にまとめましたので、興味のある方はそちらをお読みください。 技術書（43冊）
マイクロカーネルは浪漫に溢れる非常に作りがいのあるソフトウェアです。この記事は，「マイクロカーネルベースのOSの一から作ってIaaSで動かす」ことを目標に作ったマイクロカーネルベースのOS Resea（りーせあ）の設計と実装について軽くまとめた物です。 ソースコードはGitHubにあります。 マイクロカーネルとは Linuxのようなモノリシックカーネルでは色んな機能がカーネル空間で動きますが，マイクロカーネルではユーザプロセスたちが互いに通信しながらOSを作り上げます。プロセス・スレッド・仮想メモリ管理，プロセス間通信，タイマーといった必要最低限の機能だけをカーネルが担います。デバイスドライバやファイルシステムといった残りの機能は，独立したユーザプロセスとして動きます。たとえデバイスドライバが暴走しても他のコンポーネントを壊すことはないのです。マイクロカーネルは信頼性が高く，疎結合で美しい
本書では、マイクロカーネルOSの概念からその実例まで、著者が本書のために開発した自作OS（HinaOS）と実用OS（MINIX3、GNU Hurd、seL4）を例に、機能ごとに分け解説しています。 マイクロカーネルの解説、その上で動くソフトウェア部分（ユーザーランド）の解説、そして発展的内容の3部に分かれており、各章は、概念の解説パートと、その概念をどのように実装するかの実装パートで構成されています。 Part 1 基礎知識 Chapter 1 本書について 1.1 本書に向いている人 1.2 本書で学べないこと 1.3 本書の構成 1.4 データ量の表記 Chapter 2 マイクロカーネル入門 2.1 カーネルとは 2.2 マイクロカーネルとは 2.3 マイクロカーネルの機能 2.4 マイクロカーネルの長所と短所 2.5 本書で取り上げるマイクロカーネル 2.5.1 Mach 2.5.
今回は、「モノリシックカーネルとマイクロカーネル」について。 「モノリシックカーネル」の「Monolithic」とは、「一枚岩である」という意味です。カーネルの設計において、OSのほとんどの機能をカーネルに盛り込み、一体化させたもの、ということができます。たとえば入出力の機能やネットワーク機能、デバイスのサポートなどの全てをカーネルが一手に引き受けます。この方法のメリットとしては、OS全体が一体化しているため、実行速度が速いという点が挙げられています。以前のUNIX系OSでは、このモノリシック方式のカーネルが採用されていました。 一方、「マイクロカーネル」は、文字通り「小さなカーネル」です。この方式では、カーネルは割り込み処理やプロセス間通信の処理など、OSの中核として必要最小限の機能だけを持っています。他の処理は「モジュール」に任せます。マイクロカーネルのメリットは、カーネルの肥大化を防
本書では、マイクロカーネルOSの概念からその実例まで、著者が本書のために開発した自作OS（HinaOS）と実用OS（MINIX3、GNU Hurd、seL4）を例に、機能ごとに分け解説しています。 マイクロカーネルの解説、その上で動くソフトウェア部分（ユーザーランド）の解説、そして発展的内容の3部に分かれており、各章は、概念の解説パートと、その概念をどのように実装するかの実装パートで構成されています。 Part 1 基礎知識 Chapter 1 本書について 1.1 本書に向いている人 1.2 本書で学べないこと 1.3 本書の構成 1.4 データ量の表記 Chapter 2 マイクロカーネル入門 2.1 カーネルとは 2.2 マイクロカーネルとは 2.3 マイクロカーネルの機能 2.4 マイクロカーネルの長所と短所 2.5 本書で取り上げるマイクロカーネル 2.5.1 Mach 2.5.
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CとRustで一から作るマイクロカーネルOS
マイクロカーネルの設計と実装
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技術書典8 『マイクロカーネルの設計と実装』
Hyper-VってホストOS型？誤解の原因とマイクロカーネル型の2つのメリット
オープンソースRTOS「seL4」の紆余曲折からマイクロカーネルの進化を俯瞰する
CとRustで一から作るマイクロカーネルOS
自作OSで学ぶマイクロカーネルの設計と実装 - 秀和システム あなたの学びをサポート！
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モノリシックカーネルとマイクロカーネル - Linux技術者認定 LinuC | LPI-Japan
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