В России создали уникальную ОС «Фантом»

«Фантом» — операционная система, которая может стать конкурентом Linux для российских госструктур — с учётом политики импортозамещения и приоритета отечественного программного обеспечения. Её разработкой с 2010 года занималась компания DZ Systems Дмитрия Завалишина, позднее к ней присоединились специалисты университета «Иннополис». Об этом пишет CNews.

Основная версия ОС уже готова к запуску пилотных проектов. Она включает два слоя кода: первый взаимодействует с процессором, контроллером памяти, драйверами устройств и другими аппаратно-ориентированными компонентами, второй реализует основные сущности ОС. Код «Фантома» распространяется на условиях открытой лицензии LGPL.

Как устроена ОС «Фантом»

«Фантом» использует микроядра и на прикладном уровне содержит в персистентной оперативной памяти виртуальную байткод-машину. По словам разработчиков, такой системе, в общем-то, не требуются файлы для хранения данных, а значит, вредоносному ПО будет крайне сложно изменить поведение приложений и организовать утечку данных. А программистам не нужно вручную управлять памятью и заботиться о сохранности информации.

«Фантом» также должен обеспечить высокую производительность. Здесь используется глобальное адресное пространство и не происходит привычного для популярных ОС переключения контекста между ядром и приложениями, поэтому задержки в работе минимальны.

Основное отличие «Фантома» от Linux — в том, что здесь используется принцип «всё есть объект», а не «всё есть файл».

Фактически такая система работает всегда. Даже если компьютер выключить, она воспримет это лишь как паузу, и после включения приложения продолжат практически с того же места, где они закончили.

Такую модель можно сравнить с виртуальной машиной, которая регулярно делает снимки своего состояния (содержимого виртуальной памяти) и сохраняет их в постоянной памяти. Это похоже на гибернацию в Windows и позволяет при необходимости очень быстро вернуться к нужному моменту работу — например, если что-то пойдёт не так.

Байт-код виртуальной машины «Фантома» напоминает байт-код виртуальной машины Java (JVM), с той лишь разницей, что в российской системе нет различий между встроенными и пользовательскими типами данных (классами). Потенциально это позволит легко портировать Java-приложения на отечественную ОС.

Есть в ОС и начальная поддержка стандарта POSIX. Это облегчит перенос приложений с Linux и других совместимых со стандартом систем.

Кроме того, «Фантом» позволяет выполнять низкоуровневый код в отдельном потоке. Это пригодится при выполнении сложных вычислений, обработке видео и звука.

В целом концепция «Фантома» не нова. В 1991-2005 годах Университет Джона Хопкинса в США занимался созданием ОС EROS (Extremely Reliable Operating System), в основу которой лёг принцип персистентности. Она делала снимки своего состояния, проверяла непротиворечивость данных и не позволяла менять состояние ядра. А полностью управляемый код реализовали в проекте Singularity специалисты исследовательского подразделения Microsoft. Но обе концепции одновременно в ОС использовали впервые.

Что дальше

До конца года разработчики планируют представить рабочий прототип, портированный на фреймворк для создания систем на микроядрах Genode. Это система с открытым исходным кодом, в которой можно запускать приложения для Linux.

Портированием будут заниматься специалисты «Иннополиса». Они заменят первый слой кода на аналоги для Genode, выполнят сращивание среды исполнения приложений с программным ядром фреймворка с поддержкой различных архитектур, например, x86, ARM, RISC-V. В результате система должна стать надёжнее, безопаснее и универсальнее.

Кроме того, «Фантом» интегрируют с чистым микроядром sel4. Это единственное ядро, безошибочность кода которого доказана математически, отметил создатель ОС Дмитрий Завалишин.

Но ждать появления «Фантома» на домашних ноутбуках не стоит. Система ориентирована на предприятия с особыми требованиями к безопасности: оборонную промышленность, банки, теплоэнергетический комплекс.

При этом Завалишин признал, что разработкой «Фантома» сейчас занимаются несколько сотрудников DZ Systems и два специалиста «Иннополиса», которые привлекают к работе группы студентов. Так что вряд ли можно ожидать стремительного прогресса в разработке самой ОС и создания прикладных программ для неё.