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【C/C++言語】代表的な分散OS

悩んでいる人

C/C++言語で開発された代表的な分散OSを教えて!

こういった悩みにお答えします.

本記事の信頼性

  • リアルタイムシステムの研究歴12年.
  • 東大教員の時に,英語でOS(Linuxカーネル)の授業.
  • 2012年9月~2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校(UNC)コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務.C言語でリアルタイムLinuxの研究開発.
  • プログラミング歴15年以上,習得している言語: C/C++PythonSolidity/Vyper,Java,Ruby,Go,Rust,D,HTML/CSS/JS/PHP,MATLAB,Assembler (x64,ARM).
  • 東大教員の時に,C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」,C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」GitHubにオープンソースとして公開
  • 2020年1月~現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務.2022年6月~現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO.
  • 最近は自然言語処理AIイーサリアムに関する有益な情報発信に従事.
    • (AI全般を含む)自然言語処理AIの論文の日本語訳や,AIチャットボット(ChatGPT,Auto-GPT,Gemini(旧Bard)など)の記事を50本以上執筆.アメリカのサンフランシスコ(広義のシリコンバレー)の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance(QA)の業務委託の経験あり.
    • (スマートコントラクトのプログラミングを含む)イーサリアムや仮想通貨全般の記事を250本以上執筆.イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり.

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本記事は以下の記事を理解していることを前提とします.

分散OSとは

分散OSは,独立したソフトウェアの集合体であり,ネットワークに接続され,通信を行い,物理的に分離した計算ノード上のOSです.

各ノードは,グローバルなオペレーティングシステムの特定のソフトウェアサブセットを保持しています.

各サブセットは2つの異なるサービスプロバイダを合成したものです.

1つ目は,そのノードのハードウェアを直接制御するユビキタスな最小カーネル(マイクロカーネル)です.

2つ目は,ノードの個別および協調的な活動を調整する,より高いレベルのシステム管理コンポーネントの集合体です.

これらのコンポーネントは,マイクロカーネルの機能を抽象化し,ユーザアプリケーションをサポートします.

マイクロカーネルと管理コンポーネントのコレクションは一緒に動作します.

このように個々のノードをグローバルシステムにシームレスに統合することを「ネットワーク透過性」あるいは「単一システムイメージ」と呼び,グローバルシステムが単一の計算実体としてユーザに見せています.

ネットワーク透過性を実現する手段であるRemote Procedure Call(RPC)を知りたいあなたはこちらからどうぞ.

分散OSの解説動画はこちらがわかりやすいです.

C/C++言語で開発された代表的な分散OS

C/C++言語で開発された代表的な分散OSを紹介します.

【C言語】Amoeba

Amoebaは,アムステルダム自由大学のアンドリュー・タネンバウム教授が開発したマイクロカーネルのオープンソースの分散OSです.

アンドリュー・タネンバウム教授はMinixを開発したことで有名です!

Amoebaの解説動画はこちらです.

【C言語】HarmonyOS

HarmonyOSは,ファーウェイとHiSiliconが開発しているIoTシステムで複数のスマートデバイスと連携し相互接続するためのマイクロカーネルの分散OSです.

HarmonyOSの詳細は以下の記事で解説しています.

【C言語】IRIX

IRIXは,SGIが開発した32ビット,64ビットMIPS用のUnixベースの分散OSです.

2016年にSGIが倒産したため,現在は開発中止になっています.

IRIXの解説動画はこちらです.

【C言語】LOCUS

LOCUSは,UCLAにより開発されたモノリシックカーネルの分散OSです.

LOCUSの特徴は以下になります.

  • ネットワークワイドファイルシステムによるデータへの透過的アクセス
  • ストレージの自動複製
  • 透過的分散プロセス実行
  • ネストされたトランザクションなどの高信頼性機能
  • Unixとの上位互換性

【C言語】Mach

Machは,カーネギーメロン大学のリチャード・ラシッド教授のMachプロジェクトによりC言語で開発された分散OSです.

Machの名前の由来は,Multiple asynchronously communication hosts(複数非同期通信ホスト)です.

MachのバージョンはMach 1.0,Mach 2.0,Mach 2.5,Mach 3.0の4種類あります.

Mach 1.0,Mach 2.0,Mach 2.5はモノリシックカーネル,Mach 3.0はマイクロカーネルです.

Machは以下の記事でも解説しています.

【C言語】Plan 9 from Bell Labs(Plan 9)/Inferno

Plan 9 from Bell Labs(Plan9 はベル研究所で開発された分散OSです.

Plan 9の特徴は,ネットワークやユーザインタフェースまで含めたあらゆるシステムインタフェースを,個別のインタフェースではなくファイルシステムを通して統一的に表現することです.

Plan 9 は9Pプロトコルを使い,ユーザにワークステーション毎に独立した作業環境を提供することを目指しています.

Infernoは,Plan 9で開発した経験を元にOS,プログラミング言語,オンザフライ・コンパイラ,グラフィックス,セキュリティ,ネットワーク,移植性などの研究成果を盛り込んだ分散OSです.

Plan 9とInfernoの解説動画はこちらです.

【C/C++言語】Spring/Solaris/OpenSolaris

Springは,サン・マイクロシステムズにより開発されたUnix-likeなマイクロカーネルの分散OSです.

Springの特徴は,オブジェクト指向で設計されていることです.

Springは1990年代半ばに開発中止になりましたが,いくつかのアイデアと一部のコードは,以下に再利用されました.

  • Javaプログラミング言語
  • Solaris OS

Springの詳細を知りたいあなたは,「An Overview of the Spring System」を読みましょう!

Solarisは,サン・マイクロシステムズにより開発されたUnixベースの分散OSです.

Solarisはクローズドソースですが,コア部分はOpenSolarisとしてオープンソース化されたことがあります.

Solarisの解説動画はこちらです.

【C言語】Sprite

Spriteは,カリフォルニア大学バークレー校のJohn Ousterhoutの研究グループが1984年から1992年にかけて開発していたUNIX系の分散OSです.

Spriteの特徴は,コンピュータ・クラスタの単一システムイメージのサポート,ログ構造ファイルシステムです.

また,Tclプログラミング言語も,Spriteに由来しています.

SpriteのコードはGitHubにあります.

まとめ

C/C++言語で開発された代表的な分散OSを紹介しました.

多くの分散OSがあることがわかりました.

C言語を独学で習得することは難しいです.

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