为什么像C这样的编程语言在OS开发中占据优势

发表时间：2023-09-20 18:01:04

文章来源：炫佑科技

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本文编译自官方博客上的一篇文章：《OS in Go？Why Not？》，探讨了为什么像 C 这样的编程语言在 OS 开发中具有优势，以及 Go 是否可以用来编写 OS。此外，还提到了使用Go开发操作系统的可行性、局限性以及目前的成果。

操作系统 (OS) 是计算机系统的心脏和灵魂。它管理计算机的硬件和软件资源，并为用户提供与计算机交互的方式。传统上，C、C等语言因其低开销和“接近机器代码”的特性而被用来开发操作系统。

但 Go 等高级语言的兴起引入了一些功能，这些功能可能使开发操作系统等复杂软件变得更加容易。例如，类型安全、错误处理和并发性在开发操作系统时应该是有益的。

因此，使用Go这样的高级语言来开发操作系统应该是一个自然的选择，但为什么没有成功的案例呢？

操作系统由不同的组件组成，这些组件负责不同的功能，并且可以用不同的编程语言编写。

操作系统的核心是内核（），它负责与硬件交互——几乎总是用C或汇编语言编写。至于面向用户的组件，例如 GUI 应用程序，它们可以用任何语言编写。

例如，使用Java编写用户级组件，例如GUI框架和系统应用程序（相机、电话等）。相应地，其核心是用C和汇编语言编写的；底层系统组件 - 库，是用 C++ 编写的。

C语言“称霸”内核的主要原因：

作为高级语言，Go 提供了许多理想的功能。在这方面，它似乎是开发操作系统的绝佳选择：

但是，虽然 Go 提供了理想的功能，使操作系统开发人员的生活变得更轻松为什么像C这样的编程语言在OS开发中占据优势，但它也有一些局限性。

作为一种垃圾收集语言，Go 并不真正适合操作系统开发。用 Go 编写内核意味着小心地绕过 Go 的垃圾收集。正如论坛中的开发人员所提到的，鼠标延迟可能是由于中断处理程序分配内存触发垃圾收集而引起的。

此外，Go 需要大量人才来执行，这意味着它不能直接在硬件上运行。虽然 Go 可以编译为在裸机上运行，但与几乎可以在任何架构上运行的 C 相比，它只支持少量架构。

总的来说，用Go开发一个不“玩具般”的操作系统几乎是不可能的。尤其是支持在多种架构上运行、支持不同的设备（如显卡或网卡）以及遵守POSIX标准，极具挑战性。

*后，让我们看一个探索使用 Go 进行操作系统开发的案例研究。

它是一个用Go开发的操作系统，运行在64位X86架构上。它使用修改后的 Go 1.10 运行时实现软件开发，添加更多汇编代码来处理系统调用和中断处理程序的启动和进入/退出。

为用户进程提供POSIX接口，支持fork、exec等。它实现了支持核心POSIX文件系统调用的文件系统。实现了用 Go 编写的 Intel PCI 以太网网卡的 TCP/IP 堆栈和驱动程序。使用POSIX接口，许多Linux C程序可以在不修改源代码的情况下运行。

但是，缺少许多功能，例如调度优先级、交换页面或磁盘，以及用户、访问控制列表和地址空间随机化等安全功能。