Выпуск операционной системы Redox OS 0.7, написанной на языке Rust

После полутора лет разработки опубликован выпуск операционной системы Redox 0.7, разработанной с использованием языка Rust и концепции микроядра. Наработки проекта распространяются под свободной лицензией MIT. Для тестирования Redox OS предложены установочные и Live-образы, размером 75 МБ. Сборки сформированы для архитектуры x86_64 и доступны для систем с UEFI и BIOS.

При подготовке нового выпуска основное внимание было уделено обеспечению работы на реальном оборудовании. Основные новшества:

• Полностью переписан загрузчик, в котором унифицирован и преимущественно написан на Rust код для загрузки на системах с BIOS и UEFI. Изменение загрузчика позволило существенно расширить спектр поддерживаемого оборудования.
• В ядре помимо исправления ошибок проведена работа по повышению производительности и расширению поддержки оборудования. Специфичные для CPU переменные переведены на использование регистра GS. Обеспечено отражение (мапинг) всей физической памяти, прекращено использование рекурсивных страниц памяти. Ассемблерный код в inline-вставках переписан для улучшения совместимости с будущими выпусками компилятора.
• Добавлена начальная поддержка архитектуры AArch64.
• Осуществлён переход на обработку всех файловых путей в кодировке UTF-8.
• Код для работы с ACPI AML (ACPI Machine Language) Specification - uefi.org перенесён из ядра в фоновый процесс acpid, выполняемый в пользовательском пространстве.
• Содержимое Initfs перенесено в новый файл, что упростило формирование пакетов.
• Файловая система RedoxFS переписана и переведена на использование механизма CoW (Copy-on-Write), при котором изменения не перезаписывают информацию, а сохраняются в новое место, что позволило добиться существенного повышения надёжности. Из новых возможностей RedoxFS отмечается поддержка транзакционных обновлений, шифрования данных с использованием алгоритма AES, а также заверения данных и метаданных цифровыми подписями. Обеспечено совместное использование кода ФС в системе и загрузчике.
• Продолжено усовершенствование развиваемой проектом стандартной Си-библиотеки Relibc, способной работать не только в Redox, но и в дистрибутивах на базе ядра Linux. Внесённые изменения упростили перенос различных программ в Redox и решили проблемы со многими программами и библиотеками, написанными на языке Си.
• Подготовлена версия компилятора rustc, способная запускаться в Redox. Из остающихся задач отмечается оптимизация производительности и адаптация пакетного менеджера cargo для работы в окружении Redox.

Операционная система развивается в соответствии с философией Unix и заимствует некоторые идеи из SeL4, Minix и Plan 9. Redox использует концепцию микроядра, при котором на уровне ядра обеспечивается только взаимодействие между процессами и управление ресурсами, а вся остальная функциональность вынесена в библиотеки, которые могут использоваться как ядром, так и пользовательскими приложениями. Все драйверы выполняются в пространстве пользователя в изолированных sandbox-окружениях. Для совместимости с существующими приложениями предоставляется специальная POSIX-прослойка, позволяющая запускать многие программы без портирования.

В системе применяется принцип "все есть URL". Например, для записи в лог может использоваться URL "log://", для взаимодействия между процессами "bus://", для сетевого взаимодействия "tcp://" и т.п. Модули, которые могут быть реализованы в форме драйверов, расширений ядра и пользовательских приложений, могут регистрировать свои обработчики URL, например, можно написать модуль обращения к портам ввода/вывода и привязать его к URL "port_io://", после чего можно использовать его для доступа к 60 порту через открытие URL "port_io://60".

Пользовательское окружение в Redox построено на базе собственной графической оболочки Orbital (не путать с другой оболочкой Orbital, использующей Qt и Wayland) и тулкита OrbTk, предоставляющего API, похожий на Flutter, React и Redux. В качестве web-браузера применяется Netsurf. Проектом также развивается собственный пакетный менеджер, набор стандартных утилит (binutils, coreutils, netutils, extrautils), командная оболочка ion, стандартная Си-библиотека relibc, vim-подобный текстовый редактор sodium, сетевой стек и файловая система. Конфигурация задаётся на языке Toml.