微内核Mach：从Rochester到OSF——操作系统发展揭秘

"基于微内核的Mach操作系统是一个重要的研究领域，其起源可以追溯到1975年的Rochester大学的RIG操作系统。该操作系统的设计者Richard Rashid在卡内基梅隆大学(CMU)在国防高级研究计划局(DARPA)的支持下，于1984年开始开发Mach，目标是创建一个兼容UNIX、支持线程和多处理器、以及具备高效虚拟存储系统的新型操作系统。最初的Mach版本于1986年发布，针对VAX 11/784四CPU多处理机，随着技术的发展，Mach不断吸收和融合Unix的元素，例如1988年的Mach 2.5版本包含了大量BSD UNIX的代码。 Mach的关键在于其微内核架构，这使得它成为一个纯粹的内核，去除了所有非核心功能，从而实现高度模块化和安全性。1989年的Mach 3.0版本作为开放软件基金会(OSF)的基础，标志着这一转变。在Mach的设计中，操作系统被定位为硬件与应用软件之间的桥梁，它具有并发、共享、虚拟和随机性的特性，以满足用户对计算机高效、灵活使用的期望。 并发性是Mach的核心概念，允许多个程序同时执行，即使在单个CPU环境中，也需要处理活动切换、保护和同步问题。资源共享方面，Mach支持互斥和同时访问，但这也带来了资源分配优化和保护的挑战。虚拟性体现在对CPU、内存和I/O设备的抽象，通过这种方式提高了资源利用率，每个用户进程都有自己的虚拟环境。 随机性则是对操作系统处理不可预见事件能力的要求，比如在分时系统中，进程的执行顺序不可预知。Mach的设计者们力求在这些关键特性上实现平衡，以提供一个强大而用户友好的操作系统环境。基于微内核的Mach操作系统是对传统操作系统架构的革新，它的出现和发展对现代操作系统技术产生了深远影响，尤其是在多核、分布式计算和云计算的时代背景下。"