Barrelfish: system operacyjny z Microsoftu skrojony na naszą epokę

Nad projektem pracowali uczeni z laboratoriów Microsoft Research w Wielkiej Brytanii i politechniki w Zurichu. Efekt ich prac w ogóle nie przypomina Windows – to praktyczne ćwiczenie z realizacji koncepcji multikernela – w którym poszczególne rdzenie procesora są traktowane jako sieć niezależnych rdzeni, podobnie jak to się dzieje w systemach rozproszonych.

Do tej pory w konstrukcji wielordzeniowych maszyny od Intela, AMD czy Suna kładło się nacisk na możliwość dostępu każdego rdzenia do współdzielonej pamięci i rozwijało technologie takie jak HyperTransport, pozwalające właśnie na zarządzanie tym procesem. Jednak bez zastosowania technik programowania równoległego, nierzadko okazywało się, że poszczególne programy działają wolniej na procesorach wielordzeniowych, niż na klasycznych jednordzeniowych. Dlatego np. AMD zaczęło rozwijać techniki „lekkiego profilowania” (LWP), które pozwalały na zwiększenie wydajności oprogramowania na wielordzeniowych maszynach.

Jednak zespół badaczy Microsoftu jest zdania, że to ślepa uliczka. W artykule pt. „The Multikernel: A new OS architecture for scalable multicore systems” (pobierz plik PDF, 305 KB) twierdzą oni, że przeniesienie tradycyjnych funkcjonalności systemu operacyjnego na rozproszony system procesów, które komunikują się przez przekazywanie wiadomości i w którym nie zachodzi wymiana danych między rdzeniami na najniższymi poziomie pozwala na znaczne zwiększenie wydajności względem dotychczasowych rozwiązań. Wszystko to jest też bardziej skalowalne i łatwiejsze w przystosowaniu do rozmaitych architektur sprzętowych.

Zespół uczonych: Andrew Baumann, Paul Barham, Pierre-Evariste Dagand, Tim Harris, Rebecca Isaacs, Simon Peter, Timothy Roscoe, Adrian Schüpbach i Akhilesh Singhania twierdzi, że komputery w coraz większym stopniu przypominają systemy rozproszone i powinny być właśnie w taki sposób programowane.

Rozwiązaniem jest Barrelfish. Zastępuje on architekturę współdzielonej pamięci znacznie uproszczonym schematem, w którym każdy rdzeń ma de facto własny OS i wyłączną dla siebie pamięć. Wszystko co każdy rdzeń powinien wiedzieć o innych pojawia się na wspólnej dla nich szynie, „wyświetlającej” wiadomości otrzymane od rdzeni. Badacze podkreślają, że konstrukcja taka nie wyklucza dzielenia pamięci pomiędzy rdzeniami, jedynie ustala, że działanie systemu od tego nie zależy.