1.9 有关操作系统的研究

计算机科学是快速发展的领域,很难预测其下一步的发展方向。在大学和产业研究实验室中的研究人员们始终在思考新的思想,这些新思想中的某一些内容并没有什么用处,但是有些新思想会成为未来产品的基石,并对产业界和用户产生广泛的影响。当然,事后解说什么是什么要比在当时说明容易得多。将小麦从稗子中分离出来是非常困难的,因为一种思想从出现到形成影响常常需要20~30年。

例如,当艾森豪威尔总统在1958年建立国防部高级研究项目署(ARPA)时,他试图通过五角大楼的研究预算来削弱海军和空军并维护陆军的地位。他并不是想要发明Internet。但是ARPA做的一件事是给予一些大学资助,用以研究模糊不清的包交换概念,这个研究很快导致了第一个实验包交换网的建立,即ARPANET。该网在1969年启用。没有多久,其他被ARPA资助的研究网络也连接到ARPANET上,于是Internet诞生了。Internet愉快地为学术研究人员们互相发送了20年的电子邮件。到了20世纪90年代早期,Tim Berners-Lee在日内瓦的CERN研究所发明了万维网(World Wide Web),而Marc Andreesen在伊利诺伊大学为万维网写了一个图形浏览器。突然地,Internet上充满了年青人的聊天活动。在知道了这一切之后,艾森豪威尔总统可能气得在他的坟墓中打滚呢。

对操作系统的研究也导致了实际操作系统的戏剧性变化。正如我们较早所讨论的,第一代商用计算机系统都是批处理系统,直到20世纪60年代早期M.I.T.发明了交互式分时系统为止。20世纪60年代后期,即在Doug Engelbart于斯坦福研究院发明鼠标和图形用户接口之前,所有的计算机都是基于文本的。有谁会知道下一个发明将会是什么呢?

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在本小节和本书中相关的其他章节中,我们会简要地介绍一些在过去5至10年中操作系统的研究工作,这是为了让读者了解可能会出现什么。这个介绍当然不全面,而且主要依据在高水平的期刊和会议上已经发表的文章,因为这些文章为了得以发表至少需要通过严格的同行评估过程。在有关研究内容一节中所引用的多数文章,它们或者发表在ACM刊物、IEEE计算机协会刊物或者USENIX刊物上,并对这些组织的(学生)成员们在Internet上开放。有关这些组织的更多信息以及它们的数字图书馆,可以访问:

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实际上,所有的操作系统研究人员都认识到,目前的操作系统是一个大的、不灵活、不可靠、不安全和带有错误的系统,而且特定的某个操作系统较其他的系统有更多的错误(这里略去了名称以避免责任)。所带来的结果是,大量的研究集中于如何构造更好的操作系统。近来出版的文献有如下一些,关于新操作系统(Krieger等人,2006),操作系统结构(Fassino等人,2002),操作系统正确性(Elphinstone等人,2007;Kumar和Li,2002;Yang等人,2006),操作系统可靠性(Swift等人,2006;LeVasseur等人,2004),虚拟机(Barham等人,2003;Garfinkel等人,2003;King等人,2003;Whitaker等人,2002),病毒和蠕虫(Costa等人,2005;Portokalidis等人,2006;Tucek等人,2007;Vrable等人,2005),错误和排错(Chou等人,2001;King等人,2005),超线程与多线程(Fedorova,2005;Bulpin和Pratt,2005),用户行为(Yu等人,2006),以及许多其他课题。