مينيكس 3

Minix 3 هو نظام تشغيل صغير يشبه نظام Unix، تم نشره بموجب ترخيص BSD-3-Clause ^{[ a ]} ، وهو مشروع خلف للإصدارات السابقة، Minix 1.x و 2.0. ^{[ 1 ]}

يهدف المشروع بشكل أساسي إلى جعل النظام مقاومًا للأعطال من خلال اكتشافها وإصلاحها تلقائيًا دون تدخل المستخدم. ومن المتوقع أن تُستخدم هذه التقنية بشكل رئيسي في الأنظمة المدمجة والتعليم. ^{[ 2 ]}

اعتبارًا من عام 2017يدعم نظام Minix 3 معالجات معمارية IA-32 و ARM . ^{[ 3 ]} كما يمكن تشغيله على برامج المحاكاة أو الآلات الافتراضية ، مثل Bochs ، ^{[ 4 ] [ 5 ] و} VMware Workstation ، ^{[ 6 ] و} Microsoft Virtual PC ، ^{[ 7 ]} وOracle VirtualBox ، ^{[ 8 ]} و QEMU . ويجري العمل حاليًا على تطوير نسخة منه لمعمارية PowerPC . ^{[ 9 ]} يأتي النظام على قرص مضغوط مباشر ولا يدعم التثبيت المباشر عبر USB . ^{[ 10 ]} توقف العمل على المشروع منذ أواخر عام 2018، ^{[ 11 ]} وأحدث إصدار هو 3.4.0 rc6 من عام 2017، ^{[ 12 ]} على الرغم من أن مجموعة نقاش Minix 3 لا تزال نشطة. ^{[ 13 ]}

يُعدّ نظام التشغيل Minix 3 نظام تشغيل Intel Management Engine (ME) الموجود في مركز تحكم منصة Intel ، والذي بدأ استخدامه مع معالجات Skylake و Kaby Lake مع إطلاق ME 11. ^{[ 14 ] [ 15 ]} وقد دار جدل حول إمكانية أن يكون Minix نظام التشغيل الأكثر استخدامًا على معالجات x86 / AMD64 ، حيث تجاوز عدد مرات تثبيته عدد مرات تثبيت أنظمة Microsoft Windows وLinux و macOS ، وذلك بفضل استخدامه في Intel ME. ^{[ 16 ]}

بالنظر إلى طبيعة الأنظمة القائمة على النواة المتجانسة ، حيث يمكن لبرنامج تشغيل (يحتوي، وفقًا لمبتكر مينيكس تانينباوم ، على ما يقارب 3 إلى 7 أضعاف عدد الأخطاء الموجودة في برنامج عادي) ^{[ 17 ]} أن يُعطّل النظام بأكمله، ^{[ 18 ]} يهدف مينيكس 3 إلى إنشاء نظام تشغيل "موثوق، ذاتي الإصلاح، ومتعدد الخوادم، نسخة طبق الأصل من يونكس". ^{[ 19 ]}

لتحقيق ذلك، يجب أن يكون الكود المُشغَّل في نواة النظام بسيطًا للغاية، حيث يعمل خادم الملفات وخادم العمليات وكل برنامج تشغيل جهاز كعمليات منفصلة في وضع المستخدم. ويخضع كل برنامج تشغيل لمراقبة دقيقة من قِبل جزء من النظام يُسمى خادم إعادة الإحياء . إذا فشل برنامج تشغيل في الاستجابة لطلبات الاتصال من هذا الخادم، يتم إيقافه واستبداله بنسخة جديدة منه.

في نظام متجانس، يمكن لخلل في برنامج التشغيل أن يتسبب بسهولة في تعطل النواة بأكملها. هذا أقل احتمالاً بكثير في نظام Minix 3. ^{[ 20 ]}

أُعلن عن نظام التشغيل Minix 3 رسميًا في 24 أكتوبر 2005 من قِبل أندرو تانينباوم خلال كلمته الرئيسية في مؤتمر مبادئ أنظمة التشغيل الذي نظمته جمعية آلات الحوسبة (ACM). ورغم أنه لا يزال يُستخدم كمثال في الطبعة الثالثة من كتاب تانينباوم وودهول (2006) ، فقد أُعيد تصميمه بشكل شامل ليكون "قابلاً للاستخدام كنظام أساسي على الحواسيب ذات الموارد المحدودة والحواسيب المدمجة، وللتطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية".

صدرت النسخة في البداية بموجب ترخيص BSD-3-Clause نفسه الذي رُخِّصت بموجبه Minix منذ عام 2000، ^{[ 23 ] [ 24 ]} وفي أواخر عام 2005، تم تغيير مالك حقوق النشر وإضافة بند رابع. ^{[ 1 ] [ 25 ] [ 28 ]}

يُعدّ ضمان الموثوقية أحد الأهداف الرئيسية لبرنامج Minix 3. فيما يلي بعض المبادئ الأكثر أهمية التي تُعزز موثوقيته.

كما هو واضح، يوجد في المستوى الأدنى النواة المصغرة ، التي تتألف من حوالي 4000 سطر برمجي (معظمها بلغة C ، بالإضافة إلى جزء صغير بلغة التجميع ). تتولى هذه النواة معالجة المقاطعات ، وجدولة المهام ، وتمرير الرسائل. كما تدعم واجهة برمجة تطبيقات (API) تضم حوالي 30 استدعاءً للنواة، يمكن للخوادم وبرامج التشغيل المعتمدة تنفيذها. لا تستطيع برامج المستخدم تنفيذ هذه الاستدعاءات، بل يمكنها بدلاً من ذلك إصدار استدعاءات نظام POSIX التي ترسل رسائل إلى الخوادم. تؤدي استدعاءات النواة وظائف مثل ضبط المقاطعات ونسخ البيانات بين مساحات العناوين.

في المستوى التالي توجد برامج تشغيل الأجهزة ، حيث يعمل كل منها كعملية منفصلة في مساحة المستخدم . يتحكم كل برنامج منها بجهاز إدخال/إخراج، مثل القرص أو الطابعة. لا تملك برامج التشغيل صلاحية الوصول إلى مساحة منافذ الإدخال/الإخراج، ولا يمكنها إصدار تعليمات الإدخال/الإخراج مباشرةً. بدلاً من ذلك، يجب عليها استدعاء النواة لتحديد قائمة بمنافذ الإدخال/الإخراج المراد الكتابة إليها والقيم المراد كتابتها. على الرغم من أن هذه الآلية تُضيف عبئًا بسيطًا (عادةً 500  نانوثانية)، إلا أنها تسمح للنواة بالتحقق من الصلاحيات، بحيث لا يستطيع برنامج تشغيل الصوت، على سبيل المثال، الكتابة إلى القرص.

في المستوى التالي توجد الخوادم ، حيث تتركز معظم وظائف نظام التشغيل. تحصل عمليات المستخدم على خدمة الملفات، على سبيل المثال، عن طريق إرسال رسائل إلى خادم الملفات لفتح الملفات وإغلاقها وقراءتها وكتابتها. وبدوره، يحصل خادم الملفات على عمليات الإدخال والإخراج للقرص عن طريق إرسال رسائل إلى برنامج تشغيل القرص، الذي يتحكم بالقرص.

يُعد خادم إعادة التجسيد أحد الخوادم الرئيسية. وتتمثل مهمته في استطلاع جميع الخوادم وبرامج التشغيل الأخرى دوريًا للتحقق من سلامتها. فإذا فشل أحد المكونات في الاستجابة بشكل صحيح، أو توقف عن العمل، أو دخل في حلقة لا نهائية ، يقوم خادم إعادة التجسيد (وهو العملية الرئيسية لبرامج التشغيل والخوادم) بإنهاء المكون المعطل واستبداله بنسخة جديدة. وبهذه الطريقة، يُصلح النظام نفسه تلقائيًا دون التأثير على البرامج قيد التشغيل.

يُعدّ كلٌّ من خادم إعادة التجسيد، وخادم العمليات، والنواة المصغّرة جزءًا من قاعدة الحوسبة الموثوقة . وفي حال تعطل أيٍّ منها، ينهار النظام. ومع ذلك، فإنّ تقليص حجم قاعدة الحوسبة الموثوقة من 3-5 ملايين سطر برمجي، كما هو الحال في أنظمة لينكس وويندوز، إلى حوالي 20,000 سطر، يُحسّن موثوقية النظام بشكلٍ كبير.

تم تطوير Minix 1.0 و 1.5 و 2.0 كأدوات لمساعدة الناس على التعرف على تصميم أنظمة التشغيل.

كان نظام التشغيل Minix 1.0، الذي صدر عام 1987، يتألف من 12000 سطر من لغة C وبعض أجزاء من لغة التجميع x86 . وقد نُشرت في الكتاب شفرة المصدر الخاصة بنواة النظام، ومدير الذاكرة ، ونظام الملفات الخاص بنظام Minix 1.0. وقد طوّر تانينباوم نظام Minix في الأصل ليكون متوافقًا مع أجهزة الكمبيوتر الشخصية IBM PC و IBM PC/AT المتوفرة آنذاك.

تضمن برنامج Minix 1.5، الذي صدر عام 1991، دعمًا لأنظمة MicroChannel IBM PS/2 ، كما تم نقله إلى معمارية Motorola 68000 و SPARC ، لدعم منصات الحوسبة Atari ST و Commodore Amiga وApple Macintosh و Sun Microsystems SPARCstation . كما توفرت نسخة من Minix تعمل كعملية مستخدم ضمن نظام التشغيل SunOS .

كان نظام Minix 2.0، الذي صدر عام 1997، متاحًا فقط لأنظمة x86 و SPARC التي تعمل بنظام Solaris . وقد طُوّر برنامج Minix-vmd من قِبل باحثين اثنين من جامعة فريجي ، وأضاف ذاكرة افتراضية ودعمًا لنظام X Window (X11).

يُقدّم نظام التشغيل Minix 3 نفس الميزة، إذ يوفر نظام تشغيل حديثًا مزودًا بالعديد من الأدوات الحديثة والعديد من تطبيقات يونكس . ^{[ 30 ]} قال البروفيسور تانينباوم ذات مرة:

يرجى العلم أن نظام MINIX 3 ليس نظام MINIX الذي اعتدنا عليه... فقد صُمم MINIX 1 كأداة تعليمية... أما MINIX 3 فهو كذلك بالإضافة إلى كونه بداية لبناء نظام تشغيل عالي الموثوقية، وقادر على إصلاح نفسه ذاتيًا، وخالٍ من البرامج غير الضرورية... يرتبط MINIX 1 وMINIX 3 بنفس الطريقة التي يرتبط بها Windows 3.1 و Windows XP : نفس الاسم الأول. ^{[ 19 ]}

كما تم إدخال العديد من التحسينات على بنية النواة منذ إصدار Minix 2، مما جعل النظام أكثر موثوقية. ^{[ 31 ]}

صدرت النسخة 3.1.5 من نظام Minix في 5 نوفمبر 2009. تحتوي هذه النسخة على X11 ، و Emacs ، و vi ، وcc، و GCC ، وPerl ، و Python ، وAlmquist shell ، وBash ، و Z shell ، وعميل FTP ، وعميل SSH ، وعميل Telnet ، و Pine ، وأكثر من 400 برنامج مساعد شائع آخر من برامج Unix. مع إضافة X11، تُشير هذه النسخة إلى الانتقال من نظام نصي فقط. ومن الميزات الأخرى لهذه النسخة، والتي سيتم تحسينها في النسخ اللاحقة، قدرة النظام على تحمل أعطال برامج تشغيل الأجهزة، وفي كثير من الحالات استبدالها تلقائيًا دون التأثير على العمليات الجارية. وبهذه الطريقة، يتميز Minix بقدرته على إصلاح نفسه ذاتيًا، ويمكن استخدامه في التطبيقات التي تتطلب موثوقية عالية.

صدرت النسخة 3.2.0 من نظام Minix في فبراير 2012. تتضمن هذه النسخة العديد من الميزات الجديدة، بما في ذلك مُصرّف Clang ، ودعم تجريبي للمعالجة المتعددة المتناظرة ، ودعم نظامي الملفات procfs و ext2fs ، ومصحح أخطاء GNU (GDB). كما تم دمج أجزاء عديدة من نظام NetBSD في هذه النسخة، بما في ذلك مُحمّل الإقلاع، ومكتبة libc ، والعديد من الأدوات المساعدة والمكتبات الأخرى . ^{[ 32 ]}

تم إصدار Minix 3.3.0 في سبتمبر 2014. هذا الإصدار هو الأول الذي يدعم بنية ARM بالإضافة إلى x86. كما أنه يدعم بيئة مستخدم NetBSD ، مع تشغيل آلاف حزم NetBSD مباشرةً بعد التثبيت.

روكي راكون هو تميمة لعبة مينيكس 3. ^{[ 33 ]}

مؤتمر MINIXCon هو مؤتمر لتبادل المحادثات والجهود والأبحاث المتعلقة بـ Minix.

عُقد المؤتمر مرة واحدة في عام 2016. ^{[ 34 ]} أُلغي مؤتمر MINIXCon2017 بسبب قلة العروض التقديمية. ^{[ 35 ]}

• مقارنة بين نواة أنظمة التشغيل
• قائمة التمائم الحاسوبية
• التصنيف: تمائم الحوسبة

• مؤسسة مينيكس للأبحاث على جيت هاب