10月22日，聚焦安全可信底层技术的开源系统软件栈——“星绽”(Asterinas)，由中关村实验室、蚂蚁集团、北京大学、南方科技大学等产学研机构联合对外发布，并向全球开发者开源。“星绽”系统软件栈旗下包括星绽OS和星绽机密计算两大项目，分别面向通用执行环境和可信执行环境提供安全原生的系统软件，为云计算、数据可信流通、人工智能等安全攸关的计算场景，构建安全可信的技术底座。
以下是
对星绽OS的技术解读
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2024年7月19日，数百万台Windows电脑遭遇蓝屏，全球陷入混乱——航班取消，手术被迫中止，新闻广播戛然而止。事后调查显示，系统崩溃源于CrowdStrike公司开发的一个Windows驱动程序中存在内存越界访问的问题。这场危机暴露出C/C++内存安全问题的严重性。如何解决内存安全问题，产业界的已经形成新的共识：Rust正在崛起，成为取代C/C++的系统编程首选语言。
星绽OS是下一代工业级别的通用OS内核，采用了创新的框内核架构，并使用新兴的Rust编程语言开发。它不仅能够兼容Linux的应用程序，还在安全性方面有望大幅领先于Linux和其他现有主流OS。
星绽OS的技术创新
在OS技术领域，一大困扰业界的技术难题是如何兼顾安全和性能。现有主流商用和开源OS，如Windows和Linux，采用的是宏内核（或接近的混合内核）架构，这种架构虽然在性能上表现优越，但由于代码量庞大且用C/C++等内存不安全的语言编写，导致系统频繁暴露于安全漏洞中，其中约有70%都是由内存安全问题引起的。
另一种经典的OS架构是微内核，比如学术界发起的seL4和Google的Zircon。顾名思义，一个基于微内核的OS在最高权限级别只保留了最少的代码，因此这部分代码出现问题的可能性大幅降低，从而更有利于保证整个OS的安全性。但这个提高的安全性是以牺牲性能为代价的：微内核之上的低权限OS组件需要频繁的跨进程通信，从而导致性能下降。
星绽OS的设计团队敏锐地意识到，随着Rust语言的崛起，传统操作系统架构的两难困境有望被打破。他们首创了全新的框内核架构（framekernel），提供了既保证高安全性，又不牺牲性能的解决方案。
框内核架构将整个操作系统内核划分为两部分：特权的“OS框架”和去特权的“OS服务”。OS框架负责将低层次的、非内存内存安全的Rust代码封装为高层次的、内存安全的接口（API），而OS服务则完全使用Rust语言中的安全部分进行开发，提供操作系统的大多数功能。
通过这种设计，星绽OS能够极大限度地减少潜在的内存安全问题，同时保持与宏内核相当的高效性能。因此，我们可以说：框内核 = 宏内核的性能 + 微内核的安全。
为什么选用星绽OS？
星绽OS正是这样一款采用了框内核OS架构的Rust语言的全新OS。作为一款定位工业强度的OS内核，它的设计目标包括：安全可靠、性能卓越、广泛使用、和生态兼容。
星绽OS的设计符合框内核架构的要求，最小化了可能引发内存安全问题的“关键代码”，从而提高了操作系统的安全性和可靠性。如下图所示，在星绽OS过去2年的迭代中，“关键代码”（图中黄色线、TCB）仅是“非关键代码”（图中蓝色线、non-TCB）约30%，这一比例大大低于传统OS（如Linux）或其他采用Rust语言的OS（如Tock、RedLeaf和Theseus等）。
根据学术界之前对Linux和OpenBSD代码演进的实证研究，蓝色线的增长（包含驱动程序）会呈现超线性，而黄色（属于OS核心）是线性（甚至次线性）增长，因此随着星绽OS的继续发展，“关键代码”的比例将进一步降低。这意味着星绽OS更加安全可信。
作为一款全新的OS内核，星绽仍然正在迅速开发和迭代中。目前，星绽支持x86和RISC-V等CPU体系架构，支持超过170个Linux系统调用，可以运行Web服务器（如Nginx）和数据库（如Redis）等常见服务器应用，预计将于2025年在云计算和机密计算等数据中心场景率先应用。
在业界公认的LMbench基准测试上，星绽OS已达到与Linux相当的性能水平，平均达到了1.05（数值表示相对于Linux的性能，大于1.0表示星绽优，小于1.0表示星绽劣）。需要指出的是，星绽OS远未达到Linux的功能丰富度和成熟度，因此性能优于Linux的部分原因是星绽相对于Linux简化了部分功能。即便如此，从该基准测试结果可以看出，星绽OS并未因提升安全性而牺牲性能。
