Haskell中的系統編程？

Question

是否有可能在Haskell等函數式語言中變得非常低級？ （如製作內核或設備驅動程序）。功能特性（如monad）在那裏會快速高效嗎？

Answer 1

Haskell本身並沒有做任何事情來啓用系統級編碼。通過外部函數接口（FFI），可以調用C/assembly例程，但在這裏你只是將問題外包給另一種語言。

中心挑戰 - FFI的使用是此的一個預兆 - 確保您支持（而不是阻礙）運行時。由於自動內存管理和懶惰代碼的管理，Haskell運行時（非常複雜）非常複雜。

中斷處理是經典的內核/ Haskell問題。如果在運行時系統中Haskell代碼很深時出現中斷，您將無法及時處理中斷。在許多體系結構中，如果太多的中斷在處理之前排隊等待，硬件將發生故障並暫停或重新啓動。這個問題似乎是在內核級別使用Haskell的核心關鍵。

編輯：進一步反思，monads在系統級代碼中可能是一個非常有用的習慣用法。想想在常規Haskell代碼中使用IO的方式：它是一種類型級別的污染物，它會感染執行IO事務的函數。

由於系統編程完全是關於資源管理的，因此需要跟蹤哪些代碼與哪些資源進行交互。人們可以想象每個資源都有一個monad變換器，資源特定的函數被抽象爲一個類型類。例如，我們可能有一個需要同時使用網絡和磁盤驅動器將進行約束像

downloadToFile :: (MonadNetwork m, MonadDiskDrive m) => URL -> FilePath -> m() 

這顯然是一個高層次的例子（人們不會想到

class Monad m => MonadNetwork m where ... 
class Monad m => MonadDiskDrive m where ... 

代碼在內核中找到這個），但我認爲它說明了這個想法。如果你不介意打破傳統並且擁有非C API，那肯定會是將OS API暴露給用戶空間的一種合理方式。

這樣的API肯定會讓我感覺更安全一些，從不受信任的源代碼運行代碼，因爲隨後類型文件（細粒度）代碼打算執行什麼樣的IO-IS事情。

所以是的，我相信monads在系統級編程中非常有用，不是出於效率的原因，而僅僅是因爲當你運行的代碼不在沙盒中時，你想知道代碼的意圖。

Answer 2

在Haskell中編寫了許多低級別的軟件。請參閱http://www.haskell.org/haskellwiki/Applications_and_libraries/Operating_system

Monads本身不是高效或低效的 - 它取決於您使用的是哪個特定monad以及您如何使用它。你想問的是高階函數（順便說一句，你只需要做一個monad）。目前，HOF的許多用途可以被編譯爲高效的低級代碼。

Answer 3

這可能嗎？是的 Haskell已經有操作系統（參見House,LightHouse，hOp，L4 kernel，並且在開發L4時還有由NICTA構建的第二個L4內核。已驗證）以及低級操作系統組件（例如：HALVM）。另外，你可以寫Linux modules。

是單子高效這裏？ Monads是一個程序員習慣用法。它們不是彙編代碼的一些特殊屬性，所以我不清楚你在問什麼。關於Haskell，我想說的是，在Linux模塊工作中，空間使用算法的推理困難是主要的阻礙，部分原因在於GC，部分原因在於懶惰。由於無法通知GHC RTS當前的執行上下文（對於kmalloc標誌），這個問題稍微加劇了，但這實際上是一個可以清除並且目前被悲觀假設掩蓋的拋光細節（到處都是GFP_KERNEL）。您可以從內核模塊努力中查看my slides，但知道它們是爲了促使我（主持人）在某些方面進行討論而不是單獨進行討論。