LinuxカーネルがWebAssemblyに登場：ブラウザで直接実行するデモ

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LinuxとWebAssembly：ブラウザでカーネルを実行するための技術的融合

オープンソース開発者のJoel Severin氏によって開始されたLinuxカーネルのWebAssemblyへの移植は、オペレーティングシステムの実行方法における大きな技術的進歩を表しています。WebAssembly（Wasmと略されることが多い）は、最新のブラウザだけでなく他の環境でも使用できる高性能でポータブルなバイナリ形式です。その主な目的は、ネイティブプラットフォーム向けに設計されたプログラムを効率的に実行できるようにしながら、ブラウザ内での厳格なサンドボックス化のメリットを享受できるようにすることです。

この実験的なプロジェクトは、WebAssemblyで完全にコンパイルされたLinuxカーネルを実行することで、インストールや完全な仮想マシンなしでブラウザから直接アクセスできる最小限のLinuxシステムを実現する可能性を提供します。この成果は技術的なデモンストレーションではありますが、オペレーティングシステムのアーキテクチャとウェブ環境の機能に関する根本的な疑問を提起しています。

  • このデモンストレーションは、Google Chromeやその他のWasm対応ブラウザで、基本的なLinuxターミナルが、特定の標準プログラムを実行できるインタラクティブシェルを使用して実行できることを示しています。シンプルなタブから Linux 環境にアクセスできるため、実験、トレーニング、さらには一部の開発プロセスを隔離された環境で簡単に実行できます。
  • LLVM を使用して WebAssembly 形式でコンパイルされた Linux カーネル
  • Wasm 向けに最適化された musl libc を統合的に使用

重要な UNIX ツール用の BusyBox を含む initramfs

WebAssembly 対応ブラウザでの直接実行

WebAssembly 固有のサンドボックス化と分離

WebAssembly の性質そのものが制約を課しており、現状では Linux カーネルの安定性が限られています。技術的な課題をより深く理解するには、プロジェクトの主要コンポーネントと、複雑なシステムをブラウザで実行する際における現在の制限事項を検証することが不可欠です。

  • Linux カーネルを WebAssembly と統合することで、Web 上だけでなくそれ以外の場所でもアプリケーションのパフォーマンスと移植性を向上させる方法を学びましょう。 技術的な操作：WebAssembly を使ってブラウザで Linux を実行する方法
  • WebAssembly は、アセンブリ言語に似た低水準言語として設計されており、ネイティブコードとほぼ同等の速度で動作するコンパクトなバイナリ形式で提供されます。そのアーキテクチャは、C、C++、Rust などの言語のコンパイルターゲットを提供することを目的としており、完全な仮想マシンを必要とせずにブラウザで直接コードを実行できます。 Wasm 上で Linux カーネルを実行するには、いくつかの重要な要素を理解する必要があります。 クロスコンパイル：Linux カーネルは LLVM/clang を使用して再コンパイルされ、WebAssembly 形式で生成されます。このプロセスには、特にシステムコールとブラウザ経由の抽象ハードウェアへのアクセスに関して調整が必要です。
  • Adapted Libc: musl libc を使用することで、基盤となるオペレーティングシステムに直接アクセスすることなく、準拠しつつコンテキストに最適化された libc レイヤーが提供されます。 Initramfs と BusyBox: これらのコンポーネントは、ブラウザ内で最小限のユーザー環境と機能的なシェルを提供します。
  • ブラウザの相互運用性: カーネルは内部のやり取りを Web API と互換性のある呼び出しに変換し、メモリ、プロセス、I/O を管理します。 厳格なサンドボックス化
  • ネイティブシステムとは異なり、WebAssembly 環境の Linux はホストを保護するために分離されており、ハードウェアやネットワークへの直接アクセスなど、特定の機能が制限されています。

この構成により、WebAssembly は、仮想化やデュアルブートに伴う従来のリスクなしに Linux 環境をシミュレートするための理想的なプラットフォームとなります。特にブラウザは WebAssembly コードとホストシステムを厳密に分離することを保証しているためです。しかし、この分離には構造的な制限もあり、不安定性が生じ、特に Google Chrome でクラッシュが依然として発生しています。

この種のプロジェクトにおいて、パフォーマンス、セキュリティ、互換性のバランスを取ることは依然として技術的な課題です。生成されたコードは、この WebAssembly 環境で使用されているカーネル、LLVM、musl libc、BusyBox ツールのパッチ適用バージョンを含む複数の GitHub リポジトリからアクセスできます。 Linux カーネルが WebAssembly を活用してアプリケーションのパフォーマンス、セキュリティ、移植性を向上させる方法をご覧ください。この革新的な統合の利点、ユースケース、そして将来の展望について学びましょう。

WebAssemblyにおけるLinuxカーネルの影響と潜在的な用途

ブラウザでLinuxカーネルを実行することの利点は、単なる技術力の向上にとどまりません。様々なユーザー層やユースケースにおいて、これまでにない可能性を切り開きます。

まず、コンピュータサイエンスの学生や教員は、複雑なインストールや設定をすることなく、すぐにLinux環境にアクセスできます。これにより、従来のシェルコマンドの習得、ソフトウェアのコンパイル、さらには基本的な管理作業も容易になります。これは、アクセスしやすく安全なユーザーエクスペリエンスを備えた、Linuxの世界へのシンプルな入り口となります。 次に、Web開発者、システム管理者、セキュリティエンジニアは、ローカルマシンに影響を与えることなく、スクリプト、パッチ、システム構成を迅速にテストするための貴重なツールとして、この種のソリューションを活用しています。 KernelDirect や NoyauWeb

などのソリューションは、クラウドや分散環境におけるWebAssemblyを介したLinuxの潜在能力の高まりを示しており、柔軟性を最適化します。 最後に、このテクノロジーはクラウドや軽量仮想化の分野で活用できる可能性があります。ブラウザで機能するカーネルに即座にアクセスでき、 Virtualinuxや

  • CloudNoyau
  • などのフレームワークと組み合わせることで、オーバーヘッドのない仮想マシンを実現し、メモリとCPUの使用量を削減しながらカスタマイズされたリモート環境の展開を簡素化できます。
  • インストール不要で利用可能なLinuxトレーニング環境
  • システムリスクのない安全なローカルテストラボ

サンドボックスでのカーネルモジュール開発とデバッグ クラウドソリューションと統合仮想マシンのラピッドプロトタイピング組み込みLinux向けマルチカーネルアーキテクチャの実験

この進歩は、WebAssembly Franceの旗印の下に集結したフランスのWebAssemblyコミュニティにとって特に興味深いものです。

WebAssembly France

は、ブラウザを介してあらゆる種類のモバイルデバイスとデスクトップデバイスにLinuxをネイティブに統合することを推進しています。

  • LinuxカーネルがWebAssemblyを統合することで、ネイティブWebアプリケーションのパフォーマンス、セキュリティ、実行性を向上させる方法をご紹介します。この技術進化の説明、利点、課題についても解説します。
  • WebAssembly用にコンパイルされたLinuxカーネルの現在の問題点と制限事項 WebAssembly向けに適応されたこのバージョンのLinuxカーネルは、機能的には優れていますが、現在、その広範な使用を制限するいくつかの技術的課題に直面しています。
  • Joel Severin 氏の説明によると、この移植版はまだ実験的なプロトタイプであり、安定した本番環境対応のソリューションを提供するものではなく、実現可能性を実証することを目的としたものです。これにはいくつかの理由があります。 WebAssembly 固有の制限：Wasm はハードウェアへの直接アクセスを許可しておらず、ハードウェア割り込み、特定のドライバー、きめ細かなデバイス管理といった従来の Linux カーネルのメカニズムも使用していません。
  • プロセスとスレッド管理の制限：ブラウザの実行モデルはネイティブの並行処理を完全にサポートしていないため、完全な OS に不可欠なマルチスレッド管理が複雑になっています。 安定性の問題：現在の WebAssembly API の制限、またはサンドボックスの制約にカーネルを適応させることに関連するバグにより、テスト中に多数のクラッシュが発生しています（特に Google Chrome で顕著）。
  • パフォーマンスと消費電力：Wasm はネイティブのパフォーマンスに近いものですが、抽象化レイヤーと強化されたセキュリティにより、CPU とメモリのリソースが大幅に増加します。コミュニティの関与が不可欠です：このプロジェクトを進展させるには、Linux チームと WebAssembly チーム間の合意が不可欠であり、プラットフォーム自体に大きな変更が伴う可能性があります。

さらに、bcachefs の DKMS モジュールサポートや Apple M2 アーキテクチャ関連のパッチ（2024 年と 2025 年の Linux の議論で非常に注目されています）といった最近の開発は、Linux カーネルが絶え間ない進化と適応を遂げていることを示しています。このダイナミクスは実験にとって有益なものですが、WebAssembly バージョンの維持を特に複雑にしています。 これらすべての理由から、専門家は、このデモンストレーションを、Debian、Ubuntu、Arch などの古典的なディストリビューションの代替ではなく、よりユニバーサルな Linux システムに向けた一歩である実験室として検討することをアドバイスしています。 https://www.youtube.com/watch?v=UTdDvs2IdSM

WebAssembly 環境における Linux カーネルの技術的展望と将来

現在、WebAssembly 上の Linux カーネルが技術的な障害に直面している場合、この取り組みは、オペレーティング システムへのアクセス方法における潜在的な革命の基礎を築きます。によって提案されたアプローチ

テックアセンブリ

または InnovNavigator は、将来的にはハイブリッド システムを含む可能性があることを示しています。ハイブリッド システムでは、従来は物理マシンまたは VM 専用であった Linux が、Web およびブラウザの世界と完全に統合されます。 この状況を踏まえると、次のような必要な根本的な変更について考えるようになります。 カーネルのニーズをより適切にサポートするために、WebAssembly で可能な実行権限を拡張します。

ネットワーク、ストレージ、仮想デバイス管理など、Linux カーネルとブラウザ API の間のより豊富なインターフェイスの開発。

または ナビガテック これは、OSがもはや孤立したソフトウェアではなく、アクセス可能で、変更可能で、Web配布可能なプラットフォームとなる新しい時代の到来を告げる可能性があります。 マルチカーネルアーキテクチャに興味を持つ、あるいはLinuxプロジェクトの最新のイノベーションに没頭したいLinux愛好家にとって、これらの開発動向を追うことは、カーネルの豊かさとオープンソースへの貢献の重要性を浮き彫りにするでしょう。