全球計算機系統(tǒng)領(lǐng)域“奧運會”SOSP公布最佳論文 “星綻”O(jiān)S入選

近日，被譽為全球計算機系統(tǒng)領(lǐng)域“奧運會”的頂級學術(shù)會議SOSP 2025公布獎項評選結(jié)果，“星綻”開源操作系統(tǒng)在高可擴展內(nèi)存管理方面的研究論文，斬獲今年的最佳論文獎（Best Paper Award）。據(jù)悉，本屆SOSP會議共收到368篇投稿，最終錄用66篇，其中最佳論文獎僅設(shè)三席。這標志著星綻OS在破解操作系統(tǒng)“性能與安全兼顧”這一難題上的探索，獲得了國際學術(shù)界的認可。

“星綻”（Asterinas）是由中關(guān)村實驗室、螞蟻集團、北京大學、南方科技大學等機構(gòu)聯(lián)合發(fā)起，并在2024年10月22日向全球開發(fā)者開源，聚焦于安全可信底層技術(shù)的開源系統(tǒng)軟件棧。星綻系統(tǒng)軟件棧包括星綻OS、星綻機密計算兩大項目，其中星綻OS內(nèi)核作為下一代工業(yè)強度的開源通用OS內(nèi)核，兼顧性能和安全，采用首創(chuàng)的框內(nèi)核架構(gòu)和新興的Rust編程語言，支持x86和RISC-V等CPU體系架構(gòu)，不僅兼容Linux內(nèi)核，還在安全性方面有望大幅領(lǐng)先于Linux和其他現(xiàn)有主流OS。

據(jù)悉，SOSP始于1967年，與它的姊妹會議OSDI 一起，被全球?qū)W術(shù)界和工業(yè)界公認為操作系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件領(lǐng)域最高水平、最權(quán)威、最具影響力的頂級會議，被稱為計算機系統(tǒng)領(lǐng)域的“奧運會”。SOSP/OSDI也深受全球科技公司的重視，Google、Microsoft、Meta、Amazon、Apple等科技公司會派遣核心研發(fā)人員參會、投稿及做報告等。許多在工業(yè)界產(chǎn)生巨大影響的項目，其核心論文都發(fā)表在SOSP/OSDI上。目前，SOSP/OSDI已經(jīng)成為衡量一個研究機構(gòu)或團隊在系統(tǒng)領(lǐng)域是否處于世界領(lǐng)先水平的關(guān)鍵標尺，是孕育顛覆性計算技術(shù)的搖籃。

現(xiàn)代內(nèi)存管理系統(tǒng)長期存在的兩大痛點：性能瓶頸與并發(fā)安全。本次獲獎論文《CortenMM: Efficient Memory Management with Strong Correctness Guarantees》，闡釋了星綻操作系統(tǒng)的獨創(chuàng)技術(shù)CortenMM在這一領(lǐng)域的探索。該文由北京大學、中關(guān)村實驗室、螞蟻集團、CertiK公司、加州大學洛杉磯分校、密歇根理工大學等共同合作完成。

論文提出，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)如Linux普遍采用“軟件—硬件”兩級抽象設(shè)計，好處是在很大程度上保證了操作系統(tǒng)在不同硬件平臺之間的可移植性，但顯著的同步開銷嚴重制約多核處理器的性能發(fā)揮，而潛在的并發(fā)漏洞則帶來安全風險。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，x86、ARM和RISC-V等幾種主流指令集架構(gòu)在其內(nèi)存管理單元（MMU）的設(shè)計上已經(jīng)趨于統(tǒng)一，因此過去為屏蔽硬件差異而存在的軟件抽象層已不再是必需品。基于這一關(guān)鍵判斷，星綻創(chuàng)新成果CortenMM摒棄了獨立的軟件抽象層，實現(xiàn)了一種“單層抽象”的全新系統(tǒng)架構(gòu)，使應用程序能直接與經(jīng)過硬件強化的接口進行交互。

CortenMM的簡化設(shè)計帶來了顯著的性能提升，其同步正確性也得到了研究驗證。通過消除軟件層的額外同步開銷，CortenMM的性能得到釋放，在真實應用場景下，性能最高可達Linux的26倍。通過創(chuàng)新性地引入統(tǒng)一的事務化接口（Transactional Interface），利用Rust語言自身的安全特性，并結(jié)合先進的形式化驗證工具（Verus）進行嚴格推演，研究團隊成功證明了CortenMM核心并發(fā)代碼的正確性，從根本上杜絕了復雜的并發(fā)漏洞。

2024年10月，“星綻”對外發(fā)布并向全球開發(fā)者開源。一年來，星綻開源操作系統(tǒng)三篇論文被頂會收錄，除了CortenMM的研究論文入選SOSP 2025外，星綻兩篇論文被頂級會議USENIX ATC 2025同時錄用。此外，星綻在GitHub平臺斬獲逾3600顆Star，并登上HackerNews和LWN.net等國外主流技術(shù)社區(qū)頭條，獲2025年OS2ATC大會“最具影響力開源創(chuàng)新貢獻獎”。

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