Linux系統(tǒng)內(nèi)核有待提高的七個(gè)領(lǐng)域

　　從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)Linux的開(kāi)發(fā)也沒(méi)有線路圖。要一窺全豹，以下是7個(gè)值得關(guān)注的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)，基于對(duì)開(kāi)發(fā)人員和內(nèi)核維護(hù)人員的采訪。不是所有的新功能都進(jìn)展順利，下文展現(xiàn)了各新功能進(jìn)入內(nèi)核的崎嶇之道。

　　1、虛擬化

　　認(rèn)識(shí)到虛擬化在這十年里日益成為“大趨勢(shì)”，Linux內(nèi)核維護(hù)者把它作為優(yōu)先考慮的功能，加快了虛擬化技術(shù)添加到內(nèi)核的進(jìn)程。由初創(chuàng)公司Qumranet的Avi Kivity提供的KVM虛擬管理程序，就包含在2006年末發(fā)布的內(nèi)核中并在上個(gè)月的發(fā)布中繼續(xù)升級(jí)。這個(gè)例子很好地展現(xiàn)了快速內(nèi)核發(fā)布和緩慢企業(yè)版進(jìn)展之間矛盾。

　　Novell公司的副總裁霍爾格•杜爾夫（Holger Dryoff）表示“我們認(rèn)為KVM還不適合企業(yè)使用。”他補(bǔ)充說(shuō)，在KVM能被加到SUSE Linux之前，它需要在內(nèi)核子系統(tǒng)包括調(diào)度器的交互上經(jīng)過(guò)更多的測(cè)試。

　　最近被Citrix Systems耗費(fèi)5千萬(wàn)美元收購(gòu)的商業(yè)開(kāi)源虛擬化公司XenSource，一直在游說(shuō)想把自己架構(gòu)的Xen虛擬機(jī)管理程序（Hypervisor）加入到內(nèi)核里。內(nèi)核維護(hù)人員認(rèn)為添加這種虛擬化功能會(huì)大大增加維護(hù)工作量。最終XenSource的工程師放棄了，但仍繼續(xù)調(diào)整Xen以配合內(nèi)核的運(yùn)行。它暫時(shí)還進(jìn)不了內(nèi)核，只能先增加了一些支持，使Linux在運(yùn)行虛擬環(huán)境時(shí)可以識(shí)別它。

　　其他的虛擬化功能發(fā)展迅速，包括KVM和Lguest。Lguest是由IBM工程師Rusty Russell開(kāi)發(fā)的一個(gè)只有5000行代碼的精簡(jiǎn)hypervisor（虛擬機(jī)管理程序），它已經(jīng)包括在最近版本的內(nèi)核里了。和KVM相似，它支持Intel和AMD芯片的最新虛擬化技術(shù)。但又與VMware公司的ESX Server不同，在Lguest創(chuàng)建的虛擬機(jī)里的操作系統(tǒng)知道自己是被虛擬出來(lái)的。所以在調(diào)用CPU周期時(shí)它可以直接向真正的硬件發(fā)出請(qǐng)求，而不是作為中間媒介而降低了效率，因此這種架構(gòu)大大提高了效率。

　　2、實(shí)時(shí)操作

　　Linux在實(shí)時(shí)操作上獲得了長(zhǎng)足的提升，因?yàn)楝F(xiàn)在它常常被用作手機(jī)和其它設(shè)備上的嵌入式系統(tǒng)。但最近發(fā)布的2.6.23內(nèi)核顯示它在實(shí)時(shí)操作上“稍有退步”，商業(yè)嵌入式Linux廠商MontaVista 的首席技術(shù)長(zhǎng)官（CTO）和創(chuàng)始人吉姆•瑞爾迪（Jim Ready）抱怨說(shuō)。這個(gè)新的進(jìn)程調(diào)度器更強(qiáng)調(diào)“公平”——這意味著要由最終用戶告訴處理器哪些待處理的任務(wù)可以獲得更高的優(yōu)先級(jí)。

　　“實(shí)時(shí)用戶不需要公平，”瑞爾迪認(rèn)為，因?yàn)閷?shí)時(shí)要求無(wú)論CPU在做什么，都可以插入一個(gè)新的優(yōu)先級(jí)以中斷操作。一個(gè)簡(jiǎn)單的例子是，在醫(yī)療設(shè)備里監(jiān)控病人呼吸的軟件在發(fā)現(xiàn)病人呼吸停頓時(shí)，能發(fā)送一個(gè)即時(shí)警告，軟件無(wú)論在處理什么任務(wù)都要先中斷停下來(lái)。瑞爾迪表示，除非實(shí)時(shí)性能有改善，否則MontaVista不會(huì)把新的內(nèi)核整合到自己的產(chǎn)品中來(lái)。Gartner分析師喬治•維斯（George Weiss）預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)版的Linux要到2008年才能成為有競(jìng)爭(zhēng)力的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

　　3、中斷處理

　　維斯那樣說(shuō)其中一個(gè)原因是因?yàn)閮?nèi)核開(kāi)發(fā)人員正致力于使進(jìn)程調(diào)度器具有實(shí)時(shí)功能。操作系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是中斷的管理——它決定了哪些任務(wù)能獲得CPU的處理權(quán)，如何排列不同行為之間的優(yōu)先級(jí)。如果所有的中斷處理器都可以被結(jié)合到自己的線程中去，那個(gè)線程就可以被調(diào)度并設(shè)置優(yōu)先級(jí)，而不是無(wú)法預(yù)知地運(yùn)行和延遲的實(shí)時(shí)響應(yīng)。

　　過(guò)去三年來(lái)這樣的努力一直沒(méi)有停歇過(guò)。MontaVista的斯文•托斯滕•迪特里奇（Sven-Thorsten Dietrich）在2004年就提交了代碼，希望防止中斷處理程序?yàn)榱顺Ｒ?guī)任務(wù)而中斷內(nèi)核，因?yàn)樗鼈兏蓴_了實(shí)時(shí)響應(yīng)。但這些代碼的破壞性太大，以致無(wú)法獲得內(nèi)核調(diào)度領(lǐng)域的專家Ingo Molnar的認(rèn)可。這些代碼影響了一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)核功能自旋鎖（spinlock），當(dāng)進(jìn)程在等待需要的數(shù)據(jù)或事件時(shí)，它可以鎖定CPU。許多進(jìn)程依賴于自旋鎖。Dietrich的代碼把幾百個(gè)自旋鎖減少到30個(gè)；Molnar的修訂保留了90個(gè)自旋鎖，比前者破壞性要來(lái)得少些。

　　把中斷處理器集合到一個(gè)統(tǒng)一的獨(dú)立線程的想法看來(lái)已開(kāi)始成熟并準(zhǔn)備進(jìn)入內(nèi)核了。“Ingo替換了我們的做法，但他做得很棒，” 瑞爾迪說(shuō)道。MontaVista并不在乎自己的努力是否能獲得更多的榮譽(yù)，瑞爾迪理解這就是開(kāi)源合作的方式，因此他接受正在進(jìn)入內(nèi)核的實(shí)時(shí)功能的修改。

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