Minix 3

Minix 3 es un pequeño sistema operativo tipo Unix publicado bajo una licencia BSD-3-Clause ^{[ a ]} , y es un proyecto sucesor de las versiones anteriores, Minix 1.x y 2.0. ^{[ 1 ]}

El objetivo principal del proyecto es que el sistema sea tolerante a fallos, detectando y reparando sus fallos sobre la marcha, sin intervención del usuario. Se prevé que los principales usos del sistema sean los sistemas embebidos y la educación. ^{[ 2 ]}

A partir de 2017Minix 3 admite procesadores con arquitectura IA-32 y ARM . ^{[ 3 ]} También puede ejecutarse en emuladores o máquinas virtuales , como Bochs , ^{[ 4 ] [ 5 ]} VMware Workstation , ^{[ 6 ]} Microsoft Virtual PC , ^{[ 7 ]} Oracle VirtualBox , ^{[ 8 ]} y QEMU . Se está desarrollando una versión para la arquitectura PowerPC . ^{[ 9 ]} La distribución viene en un CD de arranque y no admite la instalación desde USB de arranque . ^{[ 10 ]} El proyecto ha estado inactivo desde finales de 2018, ^{[ 11 ]} y la última versión es la 3.4.0 rc6 de 2017, ^{[ 12 ]} aunque el grupo de discusión de Minix 3 sigue activo. ^{[ 13 ]}

Minix 3 es el sistema operativo Intel Management Engine (ME) que se encuentra en el Intel Platform Controller Hub , a partir de la introducción de ME 11, que se utiliza con los procesadores Skylake y Kaby Lake . ^{[ 14 ] [ 15 ]} Se debatió que Minix podría haber sido el sistema operativo más utilizado en procesadores x86 / AMD64 , con más instalaciones que Microsoft Windows, Linux o macOS , debido a su uso en Intel ME. ^{[ 16 ]}

Reflexionando sobre la naturaleza de los sistemas monolíticos basados ​​en núcleos, donde un controlador (que tiene, según el creador de Minix, Tanenbaum , aproximadamente de 3 a 7 veces más errores que un programa común) ^{[ 17 ]} puede provocar la caída de todo el sistema, ^{[ 18 ]} Minix 3 tiene como objetivo crear un sistema operativo que sea un "clon de Unix confiable, autorreparable y multiservidor". ^{[ 19 ]}

Para lograrlo, el código que se ejecuta en el núcleo debe ser mínimo, con el servidor de archivos, el servidor de procesos y cada controlador de dispositivo ejecutándose como procesos independientes en modo usuario. Cada controlador es supervisado minuciosamente por una parte del sistema denominada servidor de reinvención . Si un controlador no responde a las solicitudes de este servidor, se desactiva y se reemplaza por una copia nueva.

En un sistema monolítico, un error en un controlador puede fácilmente provocar el fallo de todo el núcleo. Esto es mucho menos probable que ocurra en Minix 3. ^{[ 20 ]}

Minix 3 fue presentado públicamente el 24 de octubre de 2005 por Andrew Tanenbaum durante su discurso de apertura en el simposio de la Association for Computing Machinery (ACM) sobre principios de sistemas operativos. Si bien aún sirve como ejemplo para la tercera edición del libro de texto de Tanenbaum y Woodhull (2006) , ha sido completamente rediseñado para ser "utilizable como un sistema serio en computadoras con recursos limitados y sistemas embebidos, así como para aplicaciones que requieren alta confiabilidad".

Inicialmente publicado bajo la misma licencia BSD-3-Clause bajo la cual Minix estaba licenciado desde 2000, ^{[ 23 ] [ 24 ]} a finales de 2005, el propietario de los derechos de autor cambió y se agregó una cuarta cláusula. ^{[ 1 ] [ 25 ] [ 28 ]}

Uno de los objetivos principales de Minix 3 es la fiabilidad. A continuación, se detallan algunos de los principios más importantes que mejoran su fiabilidad.

Como se puede observar, en el nivel inferior se encuentra el microkernel , que consta de aproximadamente 4000 líneas de código (principalmente en C , además de una pequeña cantidad de lenguaje ensamblador ). Este gestiona las interrupciones , la planificación y el paso de mensajes. También admite una interfaz de programación de aplicaciones (API) con unas 30 llamadas al kernel que los servidores y controladores autorizados pueden realizar. Los programas de usuario no pueden realizar estas llamadas. En su lugar, pueden emitir llamadas al sistema POSIX que envían mensajes a los servidores. Las llamadas al kernel realizan funciones como configurar interrupciones y copiar datos entre espacios de direcciones.

En el siguiente nivel se encuentran los controladores de dispositivos , cada uno ejecutándose como un proceso de espacio de usuario independiente . Cada uno controla algún dispositivo de E/S, como un disco o una impresora. Los controladores no tienen acceso al espacio de puertos de E/S y no pueden emitir instrucciones de E/S directamente. En su lugar, deben realizar llamadas al kernel proporcionando una lista de puertos de E/S en los que escribir y los valores que se van a escribir. Si bien este esquema genera una pequeña sobrecarga (normalmente 500  ns), permite al kernel verificar la autorización, de modo que, por ejemplo, el controlador de audio no pueda escribir en el disco.

En el siguiente nivel se encuentran los servidores . Aquí reside prácticamente toda la funcionalidad del sistema operativo. Los procesos de usuario obtienen acceso a los archivos, por ejemplo, enviando mensajes al servidor de archivos para abrir, cerrar, leer y escribir archivos. A su vez, el servidor de archivos recibe las operaciones de entrada/salida del disco mediante el envío de mensajes al controlador de disco, que controla el disco.

Uno de los servidores clave es el servidor de reencarnación. Su función es consultar periódicamente el estado de todos los demás servidores y controladores. Si un componente no responde correctamente, se cierra o entra en un bucle infinito , el servidor de reencarnación (que es el proceso padre de los controladores y servidores) elimina el componente defectuoso y lo reemplaza por una copia nueva. De esta forma, el sistema se autorrepara automáticamente sin interferir con los programas en ejecución.

Actualmente, el servidor de reencarnación, el servidor de procesos y el microkernel forman parte de la base de computación confiable . Si alguno de ellos falla, el sistema se bloquea. Sin embargo, reducir la base de computación confiable de 3 a 5 millones de líneas de código, como en los sistemas Linux y Windows, a unas 20 000 líneas mejora considerablemente la fiabilidad del sistema.

Minix 1.0, 1.5 y 2.0 se desarrollaron como herramientas para ayudar a las personas a aprender sobre el diseño de sistemas operativos.

Minix 1.0, lanzado en 1987, constaba de 12 000 líneas de código C y algo de lenguaje ensamblador x86 . El código fuente del núcleo, el gestor de memoria y el sistema de archivos de Minix 1.0 se incluyen en el libro. Tanenbaum desarrolló originalmente Minix para que fuera compatible con los microordenadores IBM PC e IBM PC/AT disponibles en aquel momento.

Minix 1.5, lanzado en 1991, incluía soporte para sistemas MicroChannel IBM PS/2 y también se adaptó a las arquitecturas Motorola 68000 y SPARC , siendo compatible con las plataformas informáticas Atari ST , Commodore Amiga , Apple Macintosh y Sun Microsystems SPARCstation . También estaba disponible una versión de Minix que se ejecutaba como proceso de usuario en SunOS .

Minix 2.0, lanzado en 1997, solo estaba disponible para las arquitecturas x86 y SPARC alojadas en Solaris . Minix-vmd fue creado por dos investigadores de la Universidad Libre de Ámsterdam y añadió memoria virtual y compatibilidad con el sistema X Window (X11).

Minix 3 hace lo mismo y proporciona un sistema operativo moderno con muchas herramientas más recientes y muchas aplicaciones Unix . ^{[ 30 ]} El profesor Tanenbaum dijo una vez:

Tenga en cuenta que MINIX 3 no es el MINIX de su abuelo... MINIX 1 fue escrito como una herramienta educativa... MINIX 3 es eso más un punto de partida para construir un sistema operativo altamente confiable, autorreparable y sin software innecesario... MINIX 1 y MINIX 3 están relacionados de la misma manera que Windows 3.1 y Windows XP : tienen el mismo nombre. ^{[ 19 ]}

También se han realizado muchas mejoras en la estructura del núcleo desde el lanzamiento de Minix 2, lo que hace que el sistema sea más fiable. ^{[ 31 ]}

Minix versión 3.1.5 se lanzó el 5 de noviembre de 2009. Incluye X11 , Emacs , vi , cc, GCC , Perl , Python , Almquist shell , Bash , Z shell , cliente FTP , cliente SSH , cliente Telnet , Pine y más de 400 programas de utilidad comunes de Unix. Con la incorporación de X11, esta versión marca la transición de un sistema exclusivamente textual a un sistema basado en código fuente. Otra característica de esta versión, que se mejorará en futuras actualizaciones, es la capacidad del sistema para tolerar fallos en los controladores de dispositivos y, en muchos casos, reemplazarlos automáticamente sin afectar a los procesos en ejecución. De esta forma, Minix se autorrepara y puede utilizarse en aplicaciones que requieren alta fiabilidad.

Minix 3.2.0 se lanzó en febrero de 2012. Esta versión incluye muchas novedades, como el compilador Clang , soporte experimental para multiprocesamiento simétrico , soporte para los sistemas de archivos procfs y ext2fs , y el depurador GNU (GDB). Varias partes de NetBSD también se integraron en esta versión, incluyendo el gestor de arranque, libc y diversas utilidades y otras bibliotecas . ^{[ 32 ]}

Minix 3.3.0 se lanzó en septiembre de 2014. Esta versión es la primera en admitir la arquitectura ARM, además de x86. También admite un entorno de usuario NetBSD , con miles de paquetes NetBSD que se ejecutan de inmediato.

Rocky Raccoon es la mascota de Minix 3. ^{[ 33 ]}

MINIXCon es una conferencia para compartir charlas, esfuerzos e investigaciones relacionadas con Minix.

Se celebró una vez en 2016. ^{[ 34 ]} MINIXCon2017 se canceló debido a la falta de ponencias presentadas. ^{[ 35 ]}

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• Fundación de Investigación Stichting-MINIX en GitHub