Jądro Linuksa pojawia się w WebAssembly: demonstracja jego uruchomienia bezpośrednio w przeglądarce

przez

Linux i WebAssembly: Techniczny mariaż umożliwiający uruchamianie jądra w przeglądarce

Przeniesienie jądra Linuksa do WebAssembly, zainicjowane przez twórcę oprogramowania open source Joela Severina, stanowi znaczący postęp technologiczny w sposobie uruchamiania systemów operacyjnych. WebAssembly, często w skrócie WASM, to wydajny, przenośny format binarny, nadający się do użytku w nowoczesnych przeglądarkach, a także w innych środowiskach. Jego głównym celem jest umożliwienie efektywnego wykonywania programów pierwotnie zaprojektowanych dla platform natywnych, przy jednoczesnym korzystaniu z rygorystycznego testowania w środowisku testowym (sandboxing) w przeglądarkach.

Ten eksperymentalny projekt polega na uruchomieniu jądra Linuksa w pełni skompilowanego w WebAssembly, oferując w ten sposób możliwość stworzenia minimalnego systemu Linux, dostępnego bezpośrednio w przeglądarce, bez instalacji ani pełnej maszyny wirtualnej. To osiągnięcie, choć pozostaje demonstracją technologiczną, rodzi fundamentalne pytania dotyczące architektury systemów operacyjnych i możliwości środowisk webowych.

  • Ta demonstracja pokazuje, że podstawowy terminal Linux może działać w Google Chrome lub innych przeglądarkach zgodnych z Wasm, z interaktywną powłoką umożliwiającą wykonywanie niektórych standardowych programów. Dostęp do środowiska Linux z prostej zakładki upraszcza eksperymentowanie, szkolenie, a nawet niektóre procesy programistyczne w odizolowanym środowisku.
  • Jądro Linux skompilowane z LLVM w formacie WebAssembly
  • Zintegrowane użycie biblioteki musl libc zoptymalizowanej pod kątem Wasm

Initramfs z BusyBox dla niezbędnych narzędzi UNIX

Bezpośrednie uruchamianie w przeglądarce zgodnej z WebAssembly

Izolacja i sandboxing specyficzny dla WebAssembly

Sama natura języka WebAssembly narzuca ograniczenia, które obecnie skutkują ograniczoną stabilnością jądra Linuksa w tym kontekście. Aby lepiej zrozumieć wyzwania techniczne, konieczne jest zbadanie głównych komponentów projektu i obecnych ograniczeń uruchamiania złożonych systemów w przeglądarce.

  • Dowiedz się, jak zintegrować jądro Linuksa z WebAssembly, aby skorzystać ze zwiększonej wydajności i lepszej przenośności aplikacji w sieci i poza nią. Obsługa techniczna: jak WebAssembly umożliwia uruchamianie Linuksa w przeglądarce
  • WebAssembly został zaprojektowany jako język niskiego poziomu, podobny do języka asemblera, prezentowany w kompaktowym formacie binarnym, który działa niemal tak szybko, jak kod natywny. Jego architektura ma na celu zapewnienie docelowego miejsca kompilacji dla języków takich jak C, C++ lub Rust, umożliwiając uruchomienie tego kodu bezpośrednio w przeglądarce bez konieczności korzystania z pełnej maszyny wirtualnej. Aby uruchomić jądro Linuksa na platformie Wasm, należy zrozumieć kilka kluczowych elementów: Kompilacja krzyżowa: Jądro Linuksa jest rekompilowane za pomocą LLVM/clang w celu wygenerowania go w formacie WebAssembly. Ten proces wymaga dostosowań, szczególnie w przypadku wywołań systemowych i dostępu do abstrakcyjnego sprzętu za pośrednictwem przeglądarki.
  • Zaadaptowana biblioteka Libc: Użycie biblioteki musl libc zapewnia zgodną, ​​ale zoptymalizowaną kontekstowo warstwę biblioteki Libc bez bezpośredniego dostępu do systemu operacyjnego. Initramfs i BusyBox: Te komponenty zapewniają minimalistyczne środowisko użytkownika i funkcjonalną powłokę w przeglądarce.
  • Interoperacyjność z przeglądarką: Jądro tłumaczy swoje wewnętrzne interakcje na wywołania zgodne z interfejsami API sieci Web, zarządzając pamięcią, procesami i wejściem/wyjściem. Ścisłe sandboxowanie
  • W przeciwieństwie do systemu natywnego, Linux w środowisku WebAssembly jest izolowany w celu ochrony hosta, co ogranicza niektóre funkcjonalności, takie jak bezpośredni dostęp do sprzętu lub sieci.

Ta konfiguracja sprawia, że ​​WebAssembly jest idealną platformą do symulacji środowisk Linux bez ryzyka tradycyjnie związanego z wirtualizacją lub podwójnym rozruchem, szczególnie dlatego, że przeglądarka gwarantuje ścisłe oddzielenie kodu WebAssembly od systemu hosta. Jednak ta izolacja ma również ograniczenia strukturalne, co powoduje niestabilność i wyjaśnia, dlaczego nadal występują awarie, szczególnie w przeglądarce Google Chrome.

Znalezienie równowagi między wydajnością, bezpieczeństwem i kompatybilnością w tego typu projektach pozostaje wyzwaniem technicznym. Powstały kod jest dostępny za pośrednictwem kilku repozytoriów GitHub, które zawierają poprawione wersje jądra, LLVM, musl libc oraz narzędzia BusyBox używane w tym środowisku WebAssembly. Dowiedz się, jak jądro Linux wykorzystuje WebAssembly do poprawy wydajności, bezpieczeństwa i przenośności aplikacji. Poznaj zalety, przypadki użycia i przyszłe perspektywy tej innowacyjnej integracji.

Wpływ i potencjalne zastosowania jądra Linuksa w WebAssembly

Korzyści z uruchomienia jądra Linuksa w przeglądarce wykraczają poza zwykłą wiedzę techniczną: otwierają one niespotykane dotąd możliwości dla wielu kategorii użytkowników i przypadków użycia.

Po pierwsze, studenci i wykładowcy informatyki mogą cieszyć się natychmiastowym dostępem do środowiska Linuksa bez skomplikowanej instalacji i konfiguracji. Ułatwia to naukę klasycznych poleceń powłoki, kompilacji oprogramowania, a nawet podstawowej administracji. To prosta brama do świata Linuksa, z przystępnym i bezpiecznym środowiskiem użytkownika. Twórcy stron internetowych, administratorzy systemów i inżynierowie bezpieczeństwa uważają to rozwiązanie za cenne narzędzie do szybkiego testowania skryptów, poprawek lub konfiguracji systemu bez wpływu na ich komputery lokalne. Rozwiązania takie jak KernelDirect lub NoyauWeb

ilustrują rosnący potencjał Linuksa poprzez WebAssembly w chmurze lub środowiskach rozproszonych, optymalizując elastyczność. Technologia ta może znaleźć zastosowanie w chmurze i w lekkich domenach wirtualizacji. Natychmiastowy dostęp do funkcjonalnego jądra w przeglądarce, w połączeniu z frameworkami takimi jak Virtualinuxlub

  • CloudNoyau
  • , obiecuje maszyny wirtualne bez narzutu, upraszczając wdrażanie niestandardowych środowisk zdalnych przy zmniejszonym zapotrzebowaniu na pamięć i procesor.
  • Dostępne środowiska szkoleniowe Linux bez instalacji
  • Bezpieczne lokalne laboratoria testowe bez ryzyka systemowego

Rozwój modułów jądra i debugowanie w piaskownicy Szybkie prototypowanie rozwiązań chmurowych i zintegrowanych maszyn wirtualnychEksperymentowanie z architekturami wielojądrowymi dla wbudowanego Linuxa

Ten postęp jest szczególnie interesujący dla francuskiej społeczności WebAssembly, skupionej pod hasłem

WebAssembly France

, która dąży do natywnej integracji Linuksa ze wszystkimi typami urządzeń mobilnych i stacjonarnych za pośrednictwem przeglądarki.

  • Dowiedz się, jak jądro Linuxa integruje WebAssembly, aby poprawić wydajność, bezpieczeństwo i działanie natywnych aplikacji internetowych. Wyjaśnienia, zalety i wyzwania związane z tą ewolucją technologiczną.
  • Aktualne trudności i ograniczenia jądra Linuxa skompilowanego dla WebAssembly Chociaż funkcjonalna, ta wersja jądra Linuxa dostosowana do WebAssembly napotyka kilka wyzwań technicznych, które obecnie ograniczają jej powszechne zastosowanie.
  • Jak wyjaśnił Joel Severin, ten port jest wciąż eksperymentalnym prototypem, mającym na celu zademonstrowanie wykonalności, a nie oferowanie stabilnego, gotowego do produkcji rozwiązania. Wynika to z kilku powodów: Wewnętrzne ograniczenia WebAssembly: Wasm nie pozwala na bezpośredni dostęp do sprzętu ani nie wykorzystuje niektórych klasycznych mechanizmów jądra Linuksa, takich jak przerwania sprzętowe, specyficzne sterowniki czy precyzyjne zarządzanie urządzeniami.
  • Ograniczone zarządzanie procesami i wątkami: Model wykonywania w przeglądarkach nie obsługuje w pełni natywnej współbieżności, co komplikuje zarządzanie wielowątkowe, niezbędne dla kompletnego systemu operacyjnego. Problemy ze stabilnością: Podczas testów, szczególnie w przeglądarce Google Chrome, występują liczne awarie z powodu ograniczeń obecnych interfejsów API WebAssembly lub błędów związanych z dostosowywaniem jądra do ograniczeń środowiska testowego.
  • Wydajność i zużycie energii: Mimo że Wasm jest zbliżony do wydajności natywnej, warstwa abstrakcji i zwiększone bezpieczeństwo skutkują znacznym wzrostem zasobów procesora i pamięci. Wymagane zaangażowanie społeczności: Aby projekt mógł się rozwijać, niezbędne jest osiągnięcie konsensusu między zespołami Linuksa i WebAssembly, co potencjalnie może wiązać się z wprowadzeniem istotnych zmian na samych platformach.

Co więcej, ostatnie zmiany, takie jak obsługa modułu DKMS dla bcachefs czy poprawki związane z architekturą Apple M2 (bardzo widoczne w dyskusjach o Linuksie w latach 2024 i 2025), pokazują, że jądro Linuksa podlega ciągłej ewolucji i adaptacji. Ta dynamika jest atutem dla eksperymentów, ale jednocześnie sprawia, że ​​utrzymanie wersji WebAssembly jest szczególnie skomplikowane. Z tych wszystkich powodów eksperci zalecają traktowanie tej demonstracji jako eksperymentalnego laboratorium, kroku w kierunku bardziej uniwersalnych systemów Linux, a nie jako zamiennika klasycznych dystrybucji, takich jak Debian, Ubuntu czy Arch.

Perspektywy technologiczne i przyszłość jądra Linux w środowiskach WebAssembly

Chociaż jądro Linux w środowiskach WebAssembly napotyka obecnie na przeszkody techniczne, ta inicjatywa kładzie podwaliny pod potencjalną rewolucję w sposobie dostępu do systemów operacyjnych. Podejście zaproponowane przez

TechAssemblage lub InnovNavigateur pokazuje, że przyszłość może obejmować systemy hybrydowe, w których Linux, tradycyjnie zarezerwowany dla maszyn fizycznych lub maszyn wirtualnych, płynnie integruje się ze światem internetu i przeglądarek. Ten kontekst skłania do refleksji nad fundamentalnymi, niezbędnymi zmianami, takimi jak:

Rozszerzenie uprawnień wykonywania dostępnych w WebAssembly w celu lepszego wsparcia potrzeb jądra.