IBM 豪赌微内核,开发下一代操作系统

IBM早在20世纪90年代豪赌微内核，看好它是操作系统领域的下一大技术，为此不惜耗费数十亿美元，最后却没多少成果。

20世纪90年代早期，我们不知道计算机行业的发展方向，下一代技术是什么样，甚至不知道驱动因素是什么。当时所有的开发人员都知道，服务器机房中或台式计算机机上的操作系统根本不够好；下一代操作系统需要更好，确切地说要好得多。这说起来容易做起来难，但出于某种原因，这个问题让一家公司比其他任何公司更绞尽脑汁，那就是IBM。在过去这十年，这家公司比其他任何公司更着迷于操作系统，可惜到头来没多少成果。问题出在哪里？IBM可能为内核热而疯狂。本文解释了IBM为何迷恋于操作系统，可惜最终一败涂地。

1991年

Linux之父Linus Torvalds在这一年首次宣布开源操作系统Linux。（他说：“纯粹是业余爱好，不会像gnu那样庞大而专业。”现在看来他完全说错了。）后来证明这则宣布对现代计算界而言事关重大，Torvalds构建内核的初期尝试不是那一年的唯一尝试，当时IBM正在这方面开展研究工作。

IBM如何成为90年代操作系统失败的典例？

简单来说，个人计算机革命常见的情节主线就像这样：IBM想为企业界制造台式计算机，使用现成部件来制造，包括商业合作伙伴微软从Rod Brock那里收购的操作系统。

微软随后意识到它与IBM的交易并非独家的，硬件公司搞清楚了如何对早期PC进行逆向工程，苹果做出了微软后来“借鉴”的产品，个人计算机革命就这样蔚然成风。当然，凡是买过Commodore 64、ZX Spectrum或MSX的人都知道，实际情况比这更加复杂，忽略了大部分的历史真相，包括参与早期PC革命的那些公司开发的一些产品。

然而，IBM PC克隆机和软件的崛起使得许多公司在90年代初期沦为了旁观者。

出人意料的是，其中一家公司居然是IBM。

当然，IBM在那个时代可谓顺风顺水：该公司发布了第一批ThinkPad；IBM成了庞然大物，朝多个方向发展，以至于不可能崩塌。但IBM还未来得及慢慢品尝PC的胜果，克隆机制造商们已将这家公司变成商业计算市场中的另一个玩家，而IBM想要做得更好。

现在，如果你稍微精通技术，可能会觉得在这番开场白后，我会谈论OS/2，这个操作系统是微软和IBM决裂的焦点。不过虽说OS/2无疑是故事的主角，但不是唯一的主角。 IBM有比这更宏大的计划。

IBM想要构建各大操作系统都离不开的内核：为此它同时开展两个项目（而不是一个项目），着力开发全新的操作系统技术。

这两个项目都很大胆，但由于与另一家公司关系更密切的某个轶闻：关于蓝色、红色和粉红色卡片的故事，一个项目比另一个项目更被人们所记住。

三套卡片，两种命运

20世纪80年代末苹果完成员工重组后，开了一次异地会议，目的是试图在史蒂夫离开后的时代探索Mac OS的未来，当时乔布斯和沃兹尼亚克已离开了这家公司。

大致来说，卡片是头脑风暴会议的产物：蓝色卡片代表对Mac OS的近期更改，粉红色卡片代表长期更改，而红色卡片代表更为高级的更改（这种情况下，红色好比是更深的粉红色）。

这些卡片最终如同两个团队的行军令：蓝色卡片带来了Mac OS System 4中的新功能，粉红色和红色卡片是长期计划的一部分。遗憾的是，规模较小的粉红团队无法在合理的时间内实现这些功能，成为了“范围蔓延”（scope creep）的受害者，后来做出这个决定：开始全面开发一种新的操作系统，使用一种名为微内核的模式，微内核实际上构建了一个极简的软件层，可以通过它处理所有任务。这项工作最终与Mac OS完全独立开来。

这时候IBM重新发挥了作用。粉红团队的工作持续时间长，但在90年代早期非常先进，而且与IBM计划为其Power Systems系列推出一款新的处理器系列很吻合。

这番合作导致苹果使用相关的PowerPC处理器系列，但它也促成了一家名为Taligent的新公司――苹果的粉红团队和IBM自己的员工将开发对Mac OS来说太过庞大的这款未来操作系统。1991年10月《纽约时报》的新闻标题令观察人士大跌眼镜：“IBM现在是苹果的主要盟友。”

代表那一代人心声的John C. Dvorak在1994年《PC Magazine》杂志上的一篇专栏文章阐述了这家公司的终极计划：“Taligent在这个世界上扮演的角色是创造这样一个环境，我们购买的一款款应用程序都直接做入到操作系统中。由于应用程序是可编程的，你可以组建成自己的定制套件。Taligent也许会终结我们所知道的所有应用程序。”

大胆的想法。然而，这不是IBM在这方面的唯一项目，也不是最大胆的项目。

“它不是明天的最佳操作系统，就是滑铁卢式的惨败。”

John C. Dvorak早就对IBM在大肆宣传的Workplace OS上耗费的心血下了正确的结论，IBM在整个90年代早期都在开发这个基于微内核的项目。

一个微内核一统天下

这边厢Taligent刚起步，那边厢IBM的员工已经在研发自己的微内核，基于卡内基•梅隆大学的MACH微内核方面开展的现有工作。

IBM大力开发的系统叫什么？Workplace OS。使命是什么？想成为处于另外每款操作系统核心的操作系统，就是这样。

由于当时IBM对众多操作系统都有兴趣，除了OS/2和Taligent外，它还在MS-DOS、Windows和操作系统标准POSIX方面拥有名正言顺的话语权，此外还有它自行开发的操作系统OS/400和AIX，当时后者可能最接近操作系统界的核心。随着人们对微内核越来越有兴趣，一方面是由于微内核在可靠性方面有优点，IBM有能力推进其愿景，它之所以试图推进愿景，一方面是由于它觉得让不同的操作系统有一个标准的基础可以省钱。

（然而为了省钱却付出了高昂的代价：加州大学河滨分校的研究人员Brett D. Fleisch和Mark Allan A. Co在1997年的事后分析中指出，IBM花了近20亿美元试图让Workplace OS取得进展，这笔资金约占IBM五年期间总收入的0.6%。）

至少可以说，Workplace OS很大胆――顺便说一下，其在内核方面的野心实际上横扫Taligent自己的微内核，不过并不横扫Taligent项目本身。这个概念立足于所谓的“操作系统大统一理论”（GUTS），实际上旨在围绕常见的操作系统构建标准子系统，以便不同的软件可以使用相同的基本服务，即使它们使用不同的操作系统。

这是个好主意，尽管很大胆，说好听点其使命是让操作系统更高效地工作。但说难听点，IBM似乎试图在PC界重新成为霸主。

就是有一个问题：微内核还没有准备好完成IBM希望它完成的重任。

“没错，Linux是整体式的，我同意微内核更棒。对于一个争议较少的话题，我可能会基本上同意你所说的。从理论上和美观上的角度来看，Linux落于下风。如果GNU内核在去年春天已经准备好，我甚至懒得开始搞我的项目：事实上GNU内核未准备好，现在仍未准备好。就现在可用这点而言，Linux大获全胜。”

Linus Torvalds在1992年发表在Usenet新闻组comp.os.minix上的帖子中这样回应。起因是MINIX的开发者Andrew S. Tanenbaum发帖子称，Linux已经过时，一方面是由于Linux使用了更传统的整体式内核；在这种内核中，操作系统最基本的部分都在内核本身内部加以管理，而不是像使用微内核那样作为服务分离出来。Torvalds和Tanenbaum之间的争论家喻户晓，一方面是由于Torvalds直接受到Tanenbaum在MINIX方面的工作的启发，但他最终选择了拥有性能优势的整体式内核。

OS/2 Warp Connect for PowerPC，使用Workplace OS的第一个也是最后一个操作系统。（图片来源：OS/2 Museum）

为何IBM试图重塑操作系统的计划没有成功？

IBM拥抱的微内核概念并非不切实际的概念。

当时已有足够的证据表明开发一种基于MACH内核的操作系统是值得的――毕竟，NeXTSTEP操作系统（后来成为现代MacOS的基础）是从MACH内核发展起来的。当时相比许多操作系统，NeXTSTEP运行起来稳若磐石。

但IBM的野心加上微内核模式的一些技术弱点最终导致沉船。无论是对外部合作伙伴来说，还是对长期合作伙伴来说，IBM在90年代早期操作系统方面异常大胆的举措（尤其是与苹果的合作）似乎没有多大意义。

1991年《纽约时报》的一篇文章披露了微软与IBM之间围绕OS/2的分歧，时任微软系统软件高级副总裁、后任职CEO的Steve Ballmer当时暗示，操作系统方面两方面试水的做法直接导致这两家公司之间出现鸿沟。

Ballmer说：“我无法告诉你IBM的战略是什么，但我确实知道它没有在与我们合作。这对我们有利，因为IBM的客户也无法理解它。”

当然，结果证明Ballmer是对的，因为IBM在操作系统领域的复杂项目未能风靡世界（当然，OS/2确实有其拥趸。）

微内核的问题涉及两方面，至少IBM的情况是这样：一是，将它整合起来并满足所有这些彼此竞争的需求非常复杂，IBM在这个项目上花费数十亿美元就表明了这一点；二是，微内核在设计上牺牲速度以换取稳定性――IBM很快意识到服务器客户绝对不想要这样，这导致该公司背弃原来的Workplace OS承诺。按照上述加州大学河滨分校的事后分析：

IBM的内部讨论专注于AIX。最后，在1993年Comdex展会上，IBM董事会主席郭士纳宣布微内核不会取代AIX。IBM意识到许多AIX用户不会接受微内核系统引起的性能下降。 IBM还担心微内核对直接在硬件上运行的高性能HP或Sun Unix系统造成竞争障碍。相反，郭士纳告诉AIX客户，如果他们以后感兴趣，可以迁移到Workplace OS。

该计划的AIX部分最终被摈弃，但Workplace OS工作仍在继续，目标是将Workplace OS纳入到基于OS/2的PowerPC工作站。但是该公司的64位PowerPC 620芯片遭到媒体的诟病后，这导致Workplace OS方面的工作一败涂地，仅剩很少见到的OS/2 Warp的PowerPC版本这个硕果。

那么，苹果与IBM的合作项目：Taligent如何呢？这个合作项目面临诸多挑战，其中许多是由文化冲突引起的：IBM出身的高管更严谨，苹果的粉红团队的成员更崇尚自由。合作表面上已经很大胆，实际开展起来很难。

1993年《财富》杂志上的一篇文章特别指出：“技术挑战――开发面向对象的操作系统以便与微软和Next竞争――难度很大。社会工程方面的挑战――面对两种截然相反的经营理念的碰撞，打造一种新的企业文化――难度可能更大。”

而最终，Taligent没有完成任务。它未能发布一款操作系统（尽管IBM施加了巨大压力），只是最终发布了一个运行时系统CommonPoint，该系统取得了一些成功，但并未大获成功。惠普一度加入其中，只是合作关系在1995年底完全破裂，只剩下IBM收拾残局。

2014年，Daring Fireball的抄写员John Gruber写道：“Taligent是导致苹果处于这种绝望的困境中，最后不得不收购NeXT的梦想未能实现的几个惨败之一。”

苹果在20世纪90年代面临着一次又一次的操作系统危机，最终收购NeXT获得了微内核，尽管NeXT基于卡内基•梅隆大学的MACH微内核技术。这根本不是他们花大量时间和资金来开发的微内核。

“OS/2 for PowerPC无疑是有趣的实验，尽管试验失败。无法判断导致这次失败的主要是OS/2 for PowerPC的缺陷还是这是整个PowerPC平台的失败（可能只是远远达不到预期）。”

OS/2 Museum的撰稿人Michal Necasek在回顾IBM针对PowerPC的OS/2版本时这样写道。该版本只推出了一个限制性很强的版本，并没有太多的相应软件。颇具讽刺意味的是，围绕Workplace OS构建的一个对外发布的系统毫无支持可言，尽管“一个内核一统天下”的理念逐渐成为这个项目的核心。

回想起来，这不像是多么意外，但如果我可以钻入时间机器，回到30年前，告诉大家芬兰的一个程序员会打败IBM开发一款“通用”操作系统的梦想，我敢肯定我会被笑话，赶出房间。

但如果你细细分析一下，Linux基本上实现了Workplace OS梦想的每一个要求――它是一个常常用作另外众多操作系统基础的操作系统，其解决方案用于从嵌入式系统、智能手机、服务器到电视机的各个地方。当然，虽然Windows和MacOS不使用Linux内核（不过微软越来越喜欢Linux），但它却是谷歌Chrome操作系统的关键要素，这款操作系统对于将另外某家公司的梦想变为现实略知一二。其实，它唯一没有做的就是每当它被使用都会改善IBM的收入，尽管IBM收购Red Hat。

微内核与单内核之争可能根本不会完全消失，一方面是由于它对于计算机科学家或Hacker News网站的评论者来说是颇有价值的学术辩论。当然，两者都不乏成功的例子：MacOS借鉴了这两个概念的要素，而嵌入式QNX在微内核的稳定性方面做得很出色。

另外值得一提的是，谷歌开发中的Fuschia操作系统被认为是安卓和Chrome操作系统的替代者，它基于微内核。所以纯粹的微内核终归会看到出头之日。

在许多人似乎懒得为使用微软Windows之外的操作系统而操心的世界，IBM认为它有机会开发下一代操作系统。

相反，它失败了。失败了两次。