Exokernel: An Operating System Architecture for Application-Level Resource Management读后感悟

exokernel操作体系结构（“外内核操作体系结构”）通过提供物理资源的应用程序级管理来解决传统操作系统限制了应用程序的性能、灵活性和功能性。在exokernel操作体系结构中，一个小内核通过一个低级接口将所有硬件资源安全地导出到不受信任的库操系统中。库操系统使用此接口来实现系统对象和策略。这种资源保护与管理的分离允许通过拓展、专门化甚至替换库，对传统操作系统进行特定于应用程序来定制系统抽象。

1. 引言

在这部分提出传统操作系统将有关机器资源的信息隐藏在高级抽象中。高级抽象的实现不能被不受信任的应用程序替换或者修改。硬件编码这些抽象的实现是不合适的，但是，这部分问题都可以通过应用程序级资源管理解决。
解决方案是通过设计一种新的操作系统体系结构Exokernel，它将传统操作系统抽象，通过不可信软件在应用层实现。库操作系统在exokernel接口之上的工作，实现了更高级别的功能。应用程序编写器选择库或实现自己的库，库操作系统的新实现通过简单地重新链接应用程序执行文件实现的。

2.exokernel的目标

传统操作系统通过一组无法专门化、拓展或替换的抽象来集中化管理资源，这些抽象不能被不受信任的软件更改。在本节中讨论这些功能的通用实现问题，并展示Exokernel体系结构如何解决这些问题。

2.1 固定的高级抽象成本

传统操作系统试图提供所有应用程序所需的所有功能。固定高级抽象会限制应用程序的功能，原因是它们是应用程序和硬件资源之间唯一可用的接口，所以很少去改动。

2.2 端到端的论点

如上图是基于exokernel体系结构的实例。由一个exokernel面板组成，该面板通过安全绑定将指定的硬件资源导出到库操作系统中。每个库操作系统都实现自己的系统对象和策略。应用程序链接到标准库或者专用库。这些决定了我们的解决方案是允许完全在应用程序级别实现传统的抽象。
其中exokernel面板是通过一组低级原语安全地复用和导出物理资源。库操作系统使用低级别的exokernel接口，实现更高级别的抽象，并定义最符合应用程序性能和功能目标的实现。这种结构允许拓展、专门化甚至替换抽象。