Linux已經(jīng)為眾人所熟知，而它的直接始源——MINIX到現在也有30年歷史了，如此高齡的軟件卻還依舊充滿(mǎn)生機。MINIX的故事，以及它和Linux的出現歷史流傳并不廣泛，也許從MINIX的開(kāi)發(fā)上我們能學(xué)到一些經(jīng)驗教訓。其中有些是關(guān)于操作系統的，有些是關(guān)于軟件工程的，還有一些是關(guān)于其他領(lǐng)域的(比如項目管理)。無(wú)論MINIX還是Linux都不是憑空而來(lái)。兩者的出現都有很多的相關(guān)歷史，因此為了正確理解本文，我們先要對它做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。
要點(diǎn)
每個(gè)設備驅動(dòng)都應當按照獨立的用戶(hù)模式進(jìn)程來(lái)運行。
軟件可以維護很長(cháng)時(shí)間，在設計時(shí)應當有前瞻性。
想讓人們接受全新、顛覆性的概念十分困難。
1960年，在麻省理工學(xué)院有一個(gè)跟房間差不多大小的真空管科學(xué)計算機，名叫IBM709。盡管遠遠比不上如今的電腦——蘋(píng)果iPad比它快7萬(wàn)倍，RAM也比它大7300倍——但IBM709已經(jīng)是那時(shí)世界上最強大的電腦了。使用者一般在80列穿孔卡片上用FORTRAN來(lái)編寫(xiě)程序，并將這些卡片拿給操作員執行人工讀取。幾個(gè)小時(shí)之后，打印在132列折疊式記錄紙上的結果出爐。在FORTRAN語(yǔ)句中就算漏掉一個(gè)逗號，都會(huì )導致編譯錯誤，而致使程序員幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間付諸流水。
為了給用戶(hù)提供更好的服務(wù)，麻省理工開(kāi)發(fā)了一套新系統，叫做兼容分時(shí)系統(CTSS)。用戶(hù)可以使用交互式終端來(lái)操作，等待時(shí)間也從數小時(shí)減到數秒，同時(shí)后臺還能運行舊式的批處理任務(wù)。在1964年，麻省理工、貝爾實(shí)驗室聯(lián)合那時(shí)還是電腦供應商的通用電氣公司，一起參與開(kāi)發(fā)了它的后續系統，這個(gè)新系統能夠同時(shí)為波士頓地區的數百名用戶(hù)提供服務(wù)。我們可以把它當作云計算0.0版本，這個(gè)系統被稱(chēng)為MULTICS(MULTiplexed Information and Computing Service)。長(cháng)話(huà)短說(shuō)，MULTICS在初期問(wèn)題很多，第一個(gè)版本所需求的RAM就超出了GE 645的288KB內存。最后在改進(jìn)了PL/1編譯器之后，MULTICS終于得以啟動(dòng)運行。然而，貝爾實(shí)驗室很快就失去興趣并退出了這個(gè)項目，留了一個(gè)開(kāi)發(fā)人員Ken Thompson。Thompson有著(zhù)勃勃雄心，他希望能在廉價(jià)的硬件上復制一個(gè)縮減版的MULTICS。在1973年MULTICS投入商用后，它在全世界攬收了大量的安裝份額，最后停止使用的記錄是在2000年10月30日，之間整整運行了27年。
回到貝爾實(shí)驗室之后，Thompson找到了一臺迷你電腦PDP-7，他在這臺電腦上用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)了MULTICS的刪減版。由于每次只能服務(wù)一名用戶(hù)，Thompson的同事Brian Kernighan將其稱(chēng)為UNICS(UNIplexed Information and Computing Service)。盡管這個(gè)稱(chēng)呼帶有諷刺意味的雙關(guān)含義，象征著(zhù)MULTICS被閹割成了UNICS，卻還是沿用了下來(lái)，不過(guò)之后逐漸被拼為UNIX。由于已經(jīng)不能算是縮略詞了，有時(shí)候也寫(xiě)作Unix。
1972年，Thompson與貝爾實(shí)驗室的另一名同事Dennis Ritchie組成了搭檔，并為Unix作了一個(gè)編譯器，而Ritchie正是C語(yǔ)言的設計者。他們一同在PDP-11迷你電腦上用C語(yǔ)言實(shí)現了UNIX。后來(lái)，UNIX又出了幾個(gè)內部版本，直到1975年貝爾實(shí)驗室以300美元的價(jià)格將UNIX V6權授給大學(xué)使用。由于PDP-11大受歡迎，UNIX也很快在全世界流行起來(lái)。
在1977年，悉尼新南威爾士大學(xué)的John Lions在V6的源代碼中撰寫(xiě)了注釋?zhuān)鹦薪忉屍浜x。全世界有數百所大學(xué)開(kāi)始使用Lions的書(shū)作為UNIX V6教程。
當貝爾實(shí)驗室的擁有者聽(tīng)說(shuō)有數千名學(xué)生在學(xué)習他們的產(chǎn)品時(shí)，全都大吃一驚——This had to stop. 在下一個(gè)版本中(1979年的V7)，官方明確禁止任何人用Unix寫(xiě)書(shū)或者給學(xué)生授課，導致操作系統課程回歸到單純的理論授課或模擬器模式，全世界的教授為之沮喪不已。UNIX的早期歷史在Peter Salus 1994年的書(shū)中都有記錄。
MINIX的創(chuàng )建
直到1984年我決定利用業(yè)余時(shí)間改寫(xiě)UNIX V7，彼時(shí)我在阿姆斯特丹自由大學(xué)授課，希望這次改寫(xiě)能給學(xué)生們提供一個(gè)UNIX兼容的操作系統。我為這個(gè)名叫MIni-uNIX或者M(jìn)INIX的系統設定的目標是IBM的新款PC，因為這款機器足夠廉價(jià)(1565美元起)，學(xué)生們買(mǎi)得起。由于早期的PC不帶硬盤(pán)，在我的設計中兼容V7的MINIX要求配置是：256KB RAM的IBM PC，加一個(gè)360KB 5寸軟盤(pán)。這個(gè)配置要遠遠低于PDP-11 V7的要求。盡管建議配置很低，但我從一開(kāi)始就知道，為了編譯構建整個(gè)系統，我需要更好的配置：盡可能達到最大的RAM(640KB)以及2個(gè)360KB的5寸軟盤(pán)。
MINIX的設計目標如下：
構建運行在IBM PC上的V7克隆，載體是一個(gè)360KB的軟盤(pán);
將系統設計為“自托管”，即自動(dòng)執行構建和維護;
所有源碼完全公開(kāi)，人人都能拿到;
保持干凈的設計，方便學(xué)生理解;
讓(微)內核盡可能保持較小，因為內核故障是致命的;
將操作系統的其他部分分成獨立的用戶(hù)模式進(jìn)程;
保持Hide interrupt處于很低的水平;
只用傳遞明確協(xié)議的同步消息來(lái)通訊;
嘗試讓系統端口容易移植到未來(lái)的硬件中。
最初開(kāi)發(fā)的時(shí)候，我用自己的家用IBM PC運行著(zhù)與Mark Williams一致的V7克隆版，這份系統由加拿大滑鐵盧大學(xué)的一名畢業(yè)生編寫(xiě)，但源碼是不公開(kāi)的。最初使用一致的版本很有必要，因為我沒(méi)有C編譯器。當程序員Ceriel Jacobs根據我自行研制的阿姆斯特丹編譯器套件移植了一個(gè)C編譯器后，系統就可以自托管了。因為使用MINIX編譯，我對任何Bug和缺陷都非常敏感。建議所有開(kāi)發(fā)者都盡可能早地親自嘗試自己開(kāi)發(fā)的系統，這樣就能發(fā)覺(jué)用戶(hù)遇到的問(wèn)題。
經(jīng)驗：自己試用自己的產(chǎn)品。
微內核確實(shí)很小，里面只有調度器、低級別的程序管理、進(jìn)程間通訊與設備驅動(dòng)。盡管設備驅動(dòng)也編譯到了微內核的執行程序中，但實(shí)際上它們是獨立運行的。微內核也被編譯為獨立運行的可執行程序。而運行系統的每個(gè)其他組件，包括文件系統與內存管理器在內都是作為單獨的程序，在單獨的進(jìn)程中運行。由于我使用的機器(IBM PC：CPU 8088)缺少內存管理單元(MMU)，雖說(shuō)可以采取捷徑將所有內容打包到一個(gè)可執行文件中，但為了讓這個(gè)設計在有MMU的CPU上也能運行，我決定不用這個(gè)方案。
大約花了兩年時(shí)間，只用晚上和周末，我終于讓這個(gè)系統運行起來(lái)了。但是運行一個(gè)小時(shí)就會(huì )毫無(wú)緣由的崩潰，也沒(méi)有可辨識的模式。裸機Debug調整操作系統，問(wèn)題仍舊防不勝防，我幾乎想要放棄這個(gè)項目了。
然后我做了最后一次努力。我寫(xiě)了一個(gè)8088模擬器，在上面運行MINIX，這樣崩潰時(shí)我就能獲得正確的dump文件和堆棧追蹤。結果嚇了一跳，使用模擬器運行MINIX毫無(wú)問(wèn)題，數日甚至數周還在正常運作，一次也沒(méi)有崩潰。然后我完全的迷惑了。我對一名學(xué)生Robbert van Renesse提到了這個(gè)奇怪的情況，他告訴我傳說(shuō)8088會(huì )在過(guò)熱時(shí)產(chǎn)生中斷。雖然在8088的文檔中沒(méi)有這樣的記錄，他還是堅持有這樣的說(shuō)法。因此我插入了代碼來(lái)捕捉中斷。一個(gè)小時(shí)之內，我在屏幕上看到了這條信息：“你好，我出現中斷了，這條信息不會(huì )再次出現?！蔽伊⒓粗谱餍枰难a丁來(lái)捕捉中斷。之后MINIX就能正常運行并準備發(fā)布了。
經(jīng)驗：別盲目相信文檔，有可能是錯的。
Van Renesse隨口一句對三十年后的今天影響巨大，如果他沒(méi)提過(guò)中斷的事情，也許我已經(jīng)在絕望中放棄了。如果沒(méi)有MINIX，很難想象Linux的出現——Linus Torvalds在詳盡學(xué)習了MINIX的源代碼之后，用它為基礎寫(xiě)出了Linux。沒(méi)有Linux，也就沒(méi)有基于其上構建的Android系統。沒(méi)有Android，蘋(píng)果和三星的股價(jià)可能會(huì )與今天有很大的不同。
經(jīng)驗：聽(tīng)取學(xué)生的意見(jiàn)，他們可能比你知道的更多。
大部分的基礎工具都是我自己寫(xiě)的，MINIX 1.1包括有60的工具，從ar到wc，通常大小約在4kB左右，現在的引導裝載程序要比它們大100倍。MINIX的所有內容，包括二進(jìn)制文件和源代碼剛好能放在8張360KB的軟盤(pán)中。其中四張是啟動(dòng)盤(pán)、根文件系統、 /usr和/user (見(jiàn)圖1)。另外四張包含全部的操作系統源代碼，還有60個(gè)工具源代碼。只有編譯器的源碼沒(méi)有放進(jìn)去，因為實(shí)在太大了。
經(jīng)驗：微軟的前CTO Nathan Myhrvold的觀(guān)點(diǎn)是正確的：軟件就是煤氣;會(huì )擴張至充滿(mǎn)整個(gè)容器。
圖1 這是四張原始5英寸的MINIX軟盤(pán)
開(kāi)發(fā)人員想要打破這種“規則”也是有可能的，但必須付出很大的努力。默認規則就是“更加膨脹”。
找到分發(fā)源碼的辦法是個(gè)大問(wèn)題。1987年幾乎沒(méi)人聯(lián)網(wǎng)，我決定寫(xiě)一本講這個(gè)源碼的書(shū)，就像Lions之前做的那樣。這本書(shū)由Prentice Hall出版發(fā)行，所有源代碼都作為書(shū)籍的贈品。在討論之后，Prentice Hall同意以打包的形式來(lái)出售這本書(shū)，包括8張5英寸軟盤(pán)，以及500頁(yè)的手冊，售價(jià)為69美元，基本上與制作成本相當。
Prentice Hall并不理解什么是軟件，他將軟件按成本出售的行為當作增加書(shū)籍銷(xiāo)量的手段。后來(lái)在高可用的1.44MB3英寸盤(pán)出現時(shí)，我又做了一個(gè)新的3英寸版。
經(jīng)驗：無(wú)論你的產(chǎn)品多有需求，首先需要有推廣或分發(fā)的方式。
在發(fā)布數日后，USENET新聞組comp.os.minix就開(kāi)啟了。不到一個(gè)月就獲得了4萬(wàn)名讀者，考慮到能訪(fǎng)問(wèn)USENET的人并不太多，這個(gè)數字非?？捎^(guān)。MINIX立即受到了推崇。
很快我就從現代計算機文化書(shū)店的聯(lián)合創(chuàng )始人Dan Doernberg那里收到了一封郵件，邀請我去硅谷做個(gè)MINIX相關(guān)的演講。剛好我要去舊金山灣區參加一個(gè)會(huì )議，就接受了邀請。我以為他在店內放套桌椅讓我簽售呢，沒(méi)想到他租了圣塔克拉拉會(huì )議中心，還做了廣泛的宣傳，整個(gè)會(huì )議中心滿(mǎn)都是人，演講過(guò)后的答問(wèn)環(huán)節持續到午夜。
之后我收到數百封郵件，要求添加這個(gè)或那個(gè)功能。由于擔心系統過(guò)大，需要更昂貴的硬件才能運行，超出學(xué)生們的預算，有一些請求被我拒絕了。很多人包括我在內，都希望GNU/Hurd或者BSD承擔開(kāi)源系統的重任，以便我能繼續專(zhuān)注于教學(xué)。
人們也提供了很多建議，其中有些非常有用。在這許多貢獻者中，有一個(gè)名叫Jan-Mark Wams的人，他編寫(xiě)了一個(gè)非常有用的測試套件，幫助系統Debug。他還編寫(xiě)了一個(gè)新的壓縮程序，比那時(shí)的很多現有程序要優(yōu)秀，然后系統的發(fā)布內容減到了兩張盤(pán)。即便后來(lái)有了在線(xiàn)發(fā)布版，軟盤(pán)版也非常重要，因為有56kbps貓的人很少。
經(jīng)驗：大小有別。
1985年，Intel發(fā)布了386處理器，配合全保護模式的32位架構。在很多用戶(hù)的幫助下(特別是澳洲的Bruce Evans)，我發(fā)布了MINIX的32位受保護模式版本。盡管當初8088只有一個(gè)模式，但由于我對未來(lái)的硬件早有預見(jiàn)，從第一天起新版本的代碼就被清楚的分為能在“核心模式”中運行的，以及能在“用戶(hù)模式”中作為獨立進(jìn)程運行的。等到386出現時(shí)，我們因此受益良多。另外，在原始代碼中我明確地將物理地址與虛擬地址區分開(kāi)來(lái)，雖然在8088中沒(méi)有什么作用，但在386上起了很大作用，使得移植更為簡(jiǎn)單。此時(shí)在阿姆斯特丹自由大學(xué)還有兩個(gè)人：Kees Bot和Philip Homburg制作了32位有虛擬內存的版本，不過(guò)我決定堅持使用Evan貢獻的那個(gè)版本，因為它更接近原始設計。
經(jīng)驗：嘗試在設計時(shí)符合未來(lái)硬件的需求。
到1991年，MINIX 1.5被移植到了Apple Macintosh、Amiga、Atari和Sun SPARCstation上，以及其他一些平臺。
圖2 四個(gè)不同平臺的MINIX 1.5
經(jīng)驗：如果不依賴(lài)硬件的特殊性能，移植到新平臺時(shí)會(huì )更簡(jiǎn)單。
隨著(zhù)系統的發(fā)展，總有意想不到的地方出現問(wèn)題。其中跟網(wǎng)卡驅動(dòng)相關(guān)的特別討厭，因為無(wú)法調試。最后有人發(fā)現，網(wǎng)卡與所標注的規格不符。
經(jīng)驗：跟軟件一樣，硬件也會(huì )有Bug。
硬件“特性”有時(shí)可以被視為硬件的Bug。在意大利主流電腦供應商O(píng)livetti將MINIX移植到PC上時(shí)，由于無(wú)法解釋的原因出現了問(wèn)題，最后發(fā)現是因為Olivetti鍵盤(pán)上的幾個(gè)鍵與IBM鍵盤(pán)所返回的掃描代碼不同。這讓我想到，很多國家有自己的標準化鍵盤(pán)，因此我對MINIX做了修改，讓它對多個(gè)鍵盤(pán)提供支持，并在安裝系統時(shí)可作出選擇。對于意大利、法國、德國等國家的人來(lái)說(shuō)，這種修改非常有用。
經(jīng)驗：當生命給你又酸又苦的檸檬時(shí)，你可以把它做成又甜又好喝的檸檬汁。遇到不如意，你可以讓它變成好事。
Linus Torvalds買(mǎi)了一臺PC
1991年1月5日，默默無(wú)聞的芬蘭赫爾辛基大學(xué)學(xué)生Linus Torvalds做了一個(gè)重要的決定。他買(mǎi)了一個(gè)速度飛快(33MHz)、容量很大(4MB RAM，40MB硬盤(pán))的PC，主要是為了運行和學(xué)習MINIX。在1991年3月29日，Torvalds在USENET新聞組(comp.os.minix)發(fā)布了第一條消息：
“大家好，我已經(jīng)運行minix一周了，現在升級到386-minix(很好用)，準備下載gcc……”
他的第二個(gè)帖子是在1991年4月1日發(fā)布的，回了別人一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題：
“RTFSC(閱讀源代碼)，里面滿(mǎn)是注釋和解決方案，應該非常清楚……”
這個(gè)帖子證明了在10天內，Torvalds就徹底地學(xué)習了MINIX的源代碼，并對沒(méi)學(xué)過(guò)源代碼的人表示了鄙視。MINIX那時(shí)的目標就是要讓學(xué)生很容易的學(xué)習。在Torvalds的個(gè)例中，結果顯然很成功。
然后到了1991年8月25日，Torvalds又發(fā)了一個(gè)帖子：
“致使用minix的人，你們好，我正在為386(486)AT制作一個(gè)免費的操作系統(只是個(gè)人興趣，不會(huì )像GNU那樣大，也沒(méi)那么專(zhuān)業(yè))。這個(gè)系統是從4月開(kāi)始準備的，現在已經(jīng)準備完畢。我希望喜歡/不喜歡MINIX的人都能給我些反饋，因為我的操作系統有些類(lèi)似，除了其他的，在文件系統中也有著(zhù)同樣的物理布局?！?/p>
第二年，Torvalds在繼續學(xué)習MINIX，并使用它開(kāi)發(fā)了自己的新系統。這就是第一代Linux的內核。在Linux的核心中，仍能看到MINIX的文件系統和源樹(shù)布局的殘余痕跡。
在1992年1月29日，我向comp.os.minix發(fā)布了一條消息，表示微內核除了性能之外都比單體設計更優(yōu)秀。這個(gè)帖子引發(fā)了網(wǎng)路論戰，即便到了24年后的今天，全世界也有很多學(xué)生給我發(fā)消息說(shuō)明自己的站隊方向。
經(jīng)驗：傳說(shuō)大象記憶力超群，而互聯(lián)網(wǎng)就像一頭大象，擁有過(guò)目不忘的本領(lǐng)。
當心你放在互聯(lián)網(wǎng)上的東西，有可能在數十年后仍會(huì )出現在你面前。
對一些人來(lái)說(shuō)，性能更重要。Windows NT就設計成了微內核的模式，但后來(lái)由于性能不夠，微軟轉向了混合型設計。在Windows NT、2000、XP、7、8和10之中，底層都有一個(gè)硬件抽象層來(lái)隱藏主板的差異，在那之上是處理中斷的微內核、線(xiàn)程調度、低級進(jìn)程間通訊以及線(xiàn)程同步，再之上是Windows Executive，包括一群負責流程管理、內存管理、I/O管理、安全性等功能的獨立組件，共同組成了操作系統的核心。就像MINIX那樣，它們通過(guò)定義明確的協(xié)議來(lái)通訊，不過(guò)在MINIX中使用的是用戶(hù)進(jìn)程。NT及后繼系統都屬于混合型系統，所有這些組件都在內核模式中運行，環(huán)境切換較少，性能更好。因此，從軟件工程師的角度來(lái)看，這屬于微內核設計，但從可靠性的角度來(lái)看還是單體架構，任何組件中的某個(gè)Bug都會(huì )導致整個(gè)系統崩潰。蘋(píng)果的OS X也是類(lèi)似的混合型設計，底層是Mach 3.0的微內核，其上層(Darwin系統)脫胎于FreeBSD。
同樣值得一提的是嵌入式計算的情況。在嵌入式計算世界中，可靠性要比性能更重要，因此微內核成為主流。QNX是一個(gè)類(lèi)UNIX的商用實(shí)時(shí)操作系統，廣泛用于汽車(chē)、工廠(chǎng)自動(dòng)化、發(fā)電廠(chǎng)與醫療器械行業(yè)。L4 microkernel11運行在無(wú)線(xiàn)射頻芯片上和安全處理器之上，前者已有全世界10億多臺手機在使用，后者也有iPhone 6等的新型iOS設備在用。L4很小，其中一個(gè)版本只有大約9000行C代碼，對于單體系統來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直不可思議。不過(guò)由于歷史問(wèn)題，在微內核上仍有爭議，而且性能也有些低。
關(guān)于MINIX的新研究是嘗試在微內核之上建立容錯的、多服務(wù)器的、兼容POSIX的操作系統。
1992年在新聞組comp.os.minix里我也指出了這一點(diǎn)：將Linux與386架構緊密結合不是個(gè)好主意，因為RISC機器很快就會(huì )成為市場(chǎng)主流。在很大程度上，這也是正在發(fā)生的事情，有超過(guò)500億(RISC)ARM芯片上市。大多數智能手機和平板電腦都使用了ARM CPU，包括高通驍龍、蘋(píng)果A8和三星Exynos所使用的變種。此外，64位的ARM服務(wù)器和筆記本也開(kāi)始出現。最終Linux被移植到ARM上，不過(guò)要是一開(kāi)始沒(méi)有跟x86架構綁得太緊，移植應該更容易一些。
經(jīng)驗：不要以為如今的硬件永遠能占據主流市場(chǎng)。
也是在這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)候，Linux與GCC編譯器綁定在一起。
經(jīng)驗：標準出現時(shí)(比如ANSI)，請緊跟標準。
除了Linux的真正出現，在1992年還有一個(gè)很大的發(fā)展。AT&T起訴BSDI公司與加州大學(xué)，聲稱(chēng)BSD包含了AT&T的代碼片段，此外BSDI的電話(huà)編號1-800-ITS-UNIX違反了AT&T的知識產(chǎn)權。這個(gè)案子到了1994年達成庭外和解，BSD被判有罪，中間給了新的Linux系統很大的發(fā)展空間。如果AT&T作出更明智的選擇，購買(mǎi)BSDI作為市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)部門(mén)，則有著(zhù)這樣強大而成熟的對手，Linux可能永遠不會(huì )有機會(huì )崛起。
經(jīng)驗：如果你是世界上大公司的老板，有小的創(chuàng )業(yè)公司出現在你關(guān)心卻一無(wú)所知的領(lǐng)域，就把它買(mǎi)下來(lái)。
在1997年，已經(jīng)兼容POSIX的MINIX2發(fā)布了，我撰寫(xiě)的《操作系統設計與實(shí)踐》一書(shū)也更新到第二版，合著(zhù)者是Albert Woodhull。
到了2000年，我最終說(shuō)服了Prentice Hall發(fā)布MINIX 2，并在網(wǎng)上免費發(fā)布所有源代碼。這件事本該早些做，特別是原始協(xié)議允許大學(xué)進(jìn)行無(wú)限的復制，而且賣(mài)給出版商的時(shí)候也是成本價(jià)格。
經(jīng)驗：在采取策略后，應當時(shí)不時(shí)回頭檢視一下。
作為研究項目的MINIX
MINIX 2又緩慢發(fā)展了幾年，但到了2004年方向出現了巨大轉變，那時(shí)我從荷蘭科學(xué)研究組織收到了一筆撥款，可以將純粹的愛(ài)好變?yōu)閲烂C的、有資金資助的研究項目。在2004年之前，我都沒(méi)有外部資金來(lái)源。后來(lái)我又陸續收到幾筆贈款，總共300萬(wàn)美元，作為研究如何將MINIX打造為可靠操作系統的經(jīng)費。
經(jīng)驗：對重要的東西做研究可以讓你獲得研究經(jīng)費，即便它游離于主流之外。
當然，MINIX并非唯一關(guān)注微內核的研究項目。我們后來(lái)又做了些研究，包括運行時(shí)替換崩潰的組件，這是自修復系統的第一步。事實(shí)上，現在MINIX已經(jīng)可以做些事情了：無(wú)需重啟，替換一些崩潰的核心操作系統組件，不會(huì )影響應用進(jìn)程。沒(méi)有其他團隊能做到這一點(diǎn)，這為我們的團隊樹(shù)立了信心。
經(jīng)驗：早期成功能夠鼓舞士氣。
這種變化能實(shí)現最小權限原則，在像Windows或Linux這樣的單體系統中，如果出現故障則驅動(dòng)有權刪除磁盤(pán)內容;在MINIX中，微內核的設計不允許這種做法。
經(jīng)驗：每個(gè)設備驅動(dòng)都應當以非特權模式，按照獨立用戶(hù)模式方式來(lái)運行。
微軟顯然很了解這一點(diǎn)，為Windows XP以及后續系統引入了用戶(hù)模式驅動(dòng)框架。并鼓勵設備驅動(dòng)按照用戶(hù)模式的方式來(lái)編寫(xiě)，就像MINIX那樣。
2005年，我被邀請參加ACM的操作系統準則研討會(huì )，這是操作系統研究的最高榮譽(yù)了。我打算在演講上正式宣布MINIX 3發(fā)布，中途我脫掉了上衣，露出有MINIX 3字樣的T恤。從這天起，MINIX網(wǎng)站正式允許下載。我本以為會(huì )議期間，服務(wù)器能夠承受負載。由于我是會(huì )議的嘉賓，所以住在皇家套房中，房間很棒，有很漂亮的海景，但很不幸，這是唯一一間沒(méi)有互聯(lián)網(wǎng)接口的房子。更糟的是酒店沒(méi)有Wi-Fi，幸好有好心的會(huì )議組織者愿意跟我換房，我才能夠在普通房間內連網(wǎng)處理工作。
經(jīng)驗：專(zhuān)注于你真正的目標。
在有些東西看似很美好的時(shí)候，不要分心;它說(shuō)不定是一個(gè)障礙。
到2005年，MINIX 3已經(jīng)成為了很?chē)烂C的系統，但有很多人讀過(guò)我的書(shū)，還有很多在學(xué)校里學(xué)過(guò)它，很難說(shuō)服他們這個(gè)系統跟之前的“玩具”系統有巨大的不同。結果很諷刺，我有一個(gè)知名的系統，因為它之前的名聲卻得努力讓大家認真對待它。微軟很聰明，早期Windows包括95和98都只是MS-DOS，但后來(lái)他們將新系統改名為Windows。
經(jīng)驗：如果你的產(chǎn)品第三版在主要方式上與第二版不同，干脆換個(gè)新名字。
2008年，MINIX獲得了另一次機會(huì )，拿到了大約350萬(wàn)美元的資助。
但這個(gè)巨大的機遇也創(chuàng )造了一個(gè)嚴重的問(wèn)題，我雇了4個(gè)專(zhuān)業(yè)的開(kāi)發(fā)者來(lái)開(kāi)發(fā)MINIX 3，并資助了6名博士生和一些博士后推動(dòng)研究。結果博士生與開(kāi)發(fā)者之間出現了巨大分歧，博士生復制了MINIX 3的源碼，并開(kāi)始用自己的研究進(jìn)行大量的修改，同時(shí)開(kāi)發(fā)者忙著(zhù)改進(jìn)Bug，并讓代碼產(chǎn)品化。兩到三年后，我們沒(méi)辦法將損壞的版本恢復了。
盡管我也希望將研究結果運用到產(chǎn)品中，但遭到了程序員的強烈抵制。因為他們已經(jīng)詳細優(yōu)化過(guò)代碼，不希望再添加很多未經(jīng)測試的東西進(jìn)去。只能再做很多努力，才能讓小組的研究成果轉為現實(shí)產(chǎn)品。
經(jīng)驗：同時(shí)做研究和開(kāi)發(fā)軟件產(chǎn)品的話(huà)，結果會(huì )很難結合。
有時(shí)研究人員與開(kāi)發(fā)人員會(huì )遇到同樣的問(wèn)題，其中一個(gè)涉及同步通訊的使用。同步通訊從一開(kāi)始就存在，也非常簡(jiǎn)單，但它與可靠性的目標相矛盾。如果客戶(hù)端進(jìn)程C發(fā)送消息到服務(wù)器進(jìn)程S，然后C在收到回應前陷入崩潰或者無(wú)限循環(huán)，S因為無(wú)法發(fā)送回復就會(huì )掛起。這個(gè)問(wèn)題是同步通訊所固有的。為了避免，我們不得不引入虛擬端點(diǎn)、異步通訊等等，導致簡(jiǎn)潔度大幅下降。
經(jīng)驗：愛(ài)因斯坦說(shuō)的沒(méi)錯，事情應當盡可能保持簡(jiǎn)單，但不能太過(guò)簡(jiǎn)單。
他的意思是：每個(gè)人都應當追求簡(jiǎn)潔，并確保解決方案足夠全面地進(jìn)行工作，但不可要求太甚。這也是MINIX從最開(kāi)始的指導準則。
2011年左右，為了提高產(chǎn)品的專(zhuān)注度，我們做出了兩個(gè)重要的決定：第一，我們認識到要想讓人們使用系統，就得有應用，因此我們從BSD中借鑒了很多內容。實(shí)際上，我們已經(jīng)在容錯性更高的子架構中重新部署了NetBSD的用戶(hù)環(huán)境，帶來(lái)的收益是：突然多了6000個(gè)可用的NetBSD包。
經(jīng)驗：如果你希望人們使用你的產(chǎn)品，那它必須有用。
第二，我們意識到想要贏(yíng)過(guò)Windows、Linux、OS X等桌面系統，得打一場(chǎng)硬仗。所以我們將MINIX 3移植到ARM處理器上，并開(kāi)始專(zhuān)注于高可用性的嵌入式系統。此外，很多工程師都在尋找能夠嵌入新相機、電視機、數字視頻錄像機、路由器等其他產(chǎn)品的操作系統，尤其是MINIX 3可以在使用ARM Cortex-A8處理器的BeagleBone系列單片機上運行(參見(jiàn)圖3)它們基本上都是完整的PC，零售價(jià)是50美元，而且經(jīng)常被用作嵌入式系統原型。所有都是開(kāi)源硬件，弄清工作原理很容易。
圖3 BeagleBone組件
經(jīng)驗：如果在市場(chǎng)推廣中，計劃A不起作用，那么改成計劃B。
回顧一下：微內核也許是實(shí)現高穩定性和自修復系統的最好方式，但令人驚訝的是，30年來(lái)MINIX微內核幾乎沒(méi)有增加代碼。甚至有一些主要的軟件組件，包括驅動(dòng)和大部分調度器都被移出。想要進(jìn)行顛覆性的改變，需要耗費大量的時(shí)間，舉個(gè)例子，根據微軟的統計，到2016年3月仍有2.5電腦運行著(zhù)過(guò)時(shí)的Windows XP。
經(jīng)驗：我們很難改變已經(jīng)根深蒂固的做事方式。
此外，現在的電腦性能如此強大，效率已經(jīng)不那么重要了。例如Android是用Java編寫(xiě)的，比C要慢得多，但好像沒(méi)人在意這一點(diǎn)。
另一個(gè)在MINIX中運行良好的機制就是事件驅動(dòng)模型。每個(gè)服務(wù)器和驅動(dòng)都包含：
這種設計使得測試和隔離Debug都很容易。
另一方面，MINIX 1的簡(jiǎn)單性限制了它的可用性，缺乏內核多線(xiàn)程和請求式頁(yè)面調度等在256kB IBM PC上并不實(shí)用的，后來(lái)這些功能可以加進(jìn)去了，但我們之前沒(méi)那么做，導致現在還在買(mǎi)單——移植某些軟件非常困難。
盡管資助暫且告一段落，MINIX項目還未結束。它就像很多其他項目一樣，逐漸轉向開(kāi)源。
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