帶你了解基於JavaScript 的作業系統詳解

带你了解基于JavaScript 的操作系统详解：

我想大多数人听说过 Node.js，但是你听说过 NodeOS 吗？没错，NodeOS，一个用 Node.js 写的操作系统。好吧，实话说，NodeOS 用 Linux 内核来处理各种底层任务，比如硬件通讯什么的，但是除此之外，使用的都是 Node.js。NodeOS 的开发始于两年前，创建者的目的很简单，他只是好奇，“是否有可能仅使用 Node.js 创建一个操作系统呢？”

是否有可能仅使用 Node.js 创建一个操作系统呢？

这个主意怎么样？

我们已经看到了 Node.js 在这几年已经取得如此迅猛的发展，那么我们为何不让它更酷一些呢？比如用它做个操作系统。

用户自主的独立文件系统

NodeOS 引入了一个有趣的特性：所有的用户都有一个独立的文件系统，他们在一个简单的文件系统中完成各种工作。因为他们的“主目录”事实上就是他们自己的文件系统的根（root），所以他们可以不需要任何超级权限就可以将软件包安装到系统中，也不需要配置什么，因为软件包默认就安装在他们自己的主目录里面。此外，这样也提供了良好的安全性，如果黑客攻入到了某个账户，那么只能访问到该用户所在的部分，最终的结果就是黑客并不能由此影响到整个系统。

Node.js 和 NPM

你可以想想，如果一个操作系统使用 Node.js，那就意味着所有在 NPM 中可用的包同时也都是 NodeOS 的软件包。在写作本文时，已经有了超过 21 万的软件包，而且每分每秒都在不断增长。如果几年以后，NodeOS 有了一百万应用，那也没什么好奇怪的。

基于 Linux 内核

这看起来并不算什么，Linux 是大多数服务器所采用的操作系统。因为 NodeOS 是基于 Linux 内核的，所以你只需要很少的修改就可以使用那些给其它的 Linux 发行版开发的应用了。

不好的消息

我非常希望 NodeOS 是一个已经完成的作品，但是，它现在还不是。它仍然缺少一些服务器操作系统所必需的关键功能。比如，缺失完整的 BASH 工具集，包括 ps、tail、nano 和 grep 等都没有。更糟糕的是，你也不能把它当成桌面操作系统使用，因为它没有 GUI。当然，你可以实现一些缺失的功能，只需要使用一点点 JavaScript，但是默认情况下，这些功能现在都还没有，真糟糕。

好吧，那我可以试试 NodeOS 吗？

使用 Docker 来体验

最容易、最快捷的体验 NodeOS 的方法如下：

1. 一台运行 Mac OSX 或 Linux 计算机，也许 Windows 也可以，但是我没试过。

2. Docker。

当你安装好 Docker 之后，运行一个 NodeOS 实例是很容易的。你只需要执行如下命令就可以了， Docker 会为你完成这魔法般的一切：

sudo docker run -t -i nodeos/nodeos

最容易、最快捷的体验 NodeOS 的方法是通过 Docker。

当你运行了上述命令，Docker 会自动从仓库下载 NodeOS 的镜像，并将其安装到一个虚拟环境中。安装好之后，会打开一个连接到 NodeOS 的 SSH 会话。

不用 docker 呢？

有些情况下你也许不能使用 Docker 来体验，或者是你想体验一下最新版本的 NodeOS 。在写作本文时，NodeOS 的镜像已经是两个月前生成的了，而开发版本则是六天前更新的。所以，如果你希望使用最新版本，你应该从源代码开始。这也不算很难，但是要花费一些时间。你需要：

1. 一台运行 Linux 的计算机。你可以在 OS X 上编译它，但是跨平台编译需要花费很多时间，对于 Windows 也如此。

2. Linux 编译构建相关的工具（make、g++、gcc、autoconf）。

3. Qemu。

4. 时间，真的需要很多。

如果万事俱备，你就可以从源代码开始编译了：

1. 下载项目源代码：bash git clone git@github.com:NodeOS/NodeOS.git。

2. 使用下列命令编译： cd NodeOS 并 npm install。

3. 我逐字引用了其官方文档的话：“拿上爆米花去看场电影吧，不开玩笑，真的。”，是的，它需要很多时间，做些有意思的事情去吧。

4. 执行 bash npm start 来在 Qemu 中运行 NodeOS。

可以工作了吗？

当安装完成后，我们可以通过在 NodeOS 的 shell 中执行  ls命令来看看它是否工作了。输出类似如下：

[ 'etc', 'lib', 'lib64', 'root', 'bin', 'sys', 'usr', 'share', 'proc' ]

如果显示如上，说明一些基本的命令可以工作了。但是如果我们想要知道网卡地址呢？在 Linux 下，这个命令是  ifconfig ，让我们试试：

command not found: ifconfig

看起来没有 ifconfig 命令。这是因为 NodeOS 默认没有  ifconfig命令。现在怎么办？很简单，NodeOS 有一个集成的包管理器（类似 apt 或 yum） ，叫做 npkg，它是基于 Node 的 NPM 的，很容易使用。可以通过如下命令很方便的安装 ifconfig ：

npkg install bin-ifconfig

如果一切正常， ifconfig 命令现在就可以在 shell 中使用了。我们再次试着执行一下，输出类似如下：（我替换了其中的 MAC 地址）：

eth0: flags=8863<UP,BROADCAST,SMART,RUNNING,SIMPLEX,MULTICAST> mtu 1500
  ether 01:23:45:67:89:ab 
  inet6 f0cd::ef01:0203:0405:181%en1 prefixlen 64 scopeid 0x5 
  inet 192.168.0.21 netmask 0xffffff00 broadcast 192.168.0.21
  nd6 options=1<PERFORMNUD>
  media: autoselect
  status: active

如果你的输出也类似如上，那说明它可以工作了。你已经成功地安装了你的第一个 NodeOS 应用： ifconfig。

它是可以工作了，然而我们可以用这个操作系统做什么呢？

如果我们只能拿这个用 Node.js 写的操作系统做到你在 Ubuntu 或其它 Linux 发行版上一样的（或更少的）事情，那它有什么价值？其实，整个事情中最有趣的地方是所有的东西都是 Node.js 开发的。这意味着我们可以只需要使用 Node.js 就可以开发我们的应用了。比如，NodeOS 里没有默认实现的 man 命令，它用于显示其它命令的帮助信息。不用担心，实现它很简单。

使用 Node.js 构建一个 NodeOS 应用

首先让我们来安装一个叫做 Hipster 的文本编辑器，以便我们可以创建和编辑文件。执行如下命令： npm install -g hipster@0.15.0。这个文本编辑器很简单，除了用作文本编辑之外啥也干不了，不过对于我们来说足够了。

用 Hipster 创建文件很简单，运行 hip filename即可，如： hip package.json。要保存文件请按下 Ctrl + s ，退出按下 Ctrl + q。

在这里，我们使用了一个 NodeOS 的主开发人员所开发的代码，我自己并没有真的去开发这个应用。我们例子中的原始代码可以在 node-bin-man Git 仓库中找到。

让我们回过头来创建我们的第一个 NodeOS 应用。像每个 Node.js 应用（或 NPM 包）一样，我们从创建一个 package.json 文件开始，内容如下：

{
  "name": "bin-man",
  "version": "0.0.1",
  "description": "Format and display manual pages",
  "bin": {
    "man": "man.js"
  },
  "repository": "https://github.com/groundwater/node-bin-man",
  "author": "groundwater",
  "license": "MIT",
  "dependencies": {
    "blessed": "~0.0.22"
  }
}

这些参数 name、version、 author、 repository、 license和 description 是其意自明的。这个 bin 集合是一个 JSON 的键值对对象，包含了命令名及其关联的 JavaScript 文件。在我们的例子中， man 命令关联到  man.js文件。而  dependencies集合包含了这个应用所需要的 NPM 包的列表。在我们的例子中，代码的作者包含了 Blessed 包，这是一个类 curses 的库，可以让 Node.js 支持高级终端界面的 API。

现在我们进入了主要的部分，实际的代码。

#!/usr/bin/env node

这个部分叫做释伴（shebang）。NodeOS 实际上并不需要它，但是它用于告诉操作系统如何执行下面的代码。在这里的意思是，它告诉系统下面的每行代码都需要通过  /usr/bin/env node命令来解释执行。

var fs = require('fs');
var blessed = require('blessed');

像在 Node.js 中一样， require() 函数加载选定的包到内存中，并将其保存为特定的变量。

var arg = process.argv[2] || 'bin-man';

man 命令的标准行为是如果没有指定要查看的命令时，就显示它自己的帮助信息。在我们的代码示例中也一样：如果没有给出第二个参数（第一个参数是 man 本身），那么该参数的默认值是 bin-man。

var path = process.env.HOME + "/lib/node_modules/" + arg + "/README.md";

try{
  var readme = fs.readFileSync(path, 'utf-8');
}catch(e){
  console.log('No README.md for Package ',arg);
  process.exit(-1);
}

在这里，程序检查给定的应用是否有一个 readme 文件。在 NodeOS 中，每个应用的安装路径是其主目录（/）下的 lib/node_modules。如果 README.md 文件存在，就将其内容保存到 readme变量中。否则，显示一个错误信息并退出。

// Create a screen object.
var screen = blessed.screen();

var box = blessed.box({
  content: readme,
  alwaysScroll:true,
  scrollable: true,
});

// Append our box to the screen.
screen.append(box);

Blessed 有一个非常简单的 API，要显示一个文件的内容很容易，只需要创建一个  box ，然后载入内容即可。

screen.key(['escape', 'q', 'C-c'], function(ch, key) {
  return process.exit(0);
});

现在，让我们找个退出  man 应用的方法。我们组合了  escape、 q 或 emacs 风格的 C-c 来退出应用。

screen.key(['space','f','j','n'], function(ch, key) {
  box.scroll(box.height);
  screen.render();
});

screen.key(['down'], function(ch, key) {
  box.scroll(1);
  screen.render();
});

screen.key(['up'], function(ch, key) {
  box.scroll(-1);
  screen.render();
});

screen.key(['b','k','p'], function(ch, key) {
  box.scroll(-box.height);
  screen.render();
});

我们使用方向键来上滚和下滚，用 space、 f、 j 或 n 向下翻页，b、 k 或 p 向上翻页。

box.focus();
screen.render();

最后，我们让应用将输入焦点放到  box ，我们在这里创建和渲染所有内容。

把上面编辑的这个文件存放到  /lib/node_modules/bin-man 目录下（名字是 man.js），并加一个简单的  README.md ，类似如下：

# Man

Author: @groundwater

## Install

npkg install bin-man

## Usage

"
Usage: man PKGNAME

Display a packages README.md file
"

我们已经基本完成了我们的第一个 NodeOS 定制应用。最后剩下一小步了，我们需要创建一个 NodeOS 应用需要的配置文件。很简单，把它创建到 /etc/bin-man/config.json ，内容只是一个空的 JSON 对象： {}。

现在我们可以试试我们的新应用了。在 NodeOS 中运行 man ，它将展示我们之前创建的 readme 文件。

总结

如你所见，在 NodeOS 中实现任何东西都很简单，你只需要懂得 Node.js 即可。

NodeOS 很有潜力，我认为当实现了更多的功能之后它会成为一个伟大的操作系统。目前仍然需要很多工作，但是在整个Node.js 生态系统兴盛发展的形势下，万一哪天它很快地成为一个流行的操作系统也没什么好惊奇的。

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