Ein Betriebssystem, das nur behauptet, was es nachweisen kann.

Ein kleiner Kern, und jedes Programm in seinem eigenen Raum.

Arkane ist ein Exokernel: ein Kern, der selbst nur das Nötigste erledigt, nämlich Rechte prüfen, Speicher zuteilen, Unterbrechungen weiterleiten und Nachrichten zustellen. Er besteht aus rund 13 000 Zeilen Rust und keiner Zeile C. Treiber, Netzwerk und Datenablage gehören nicht dazu.

• Jedes Programm in einer eigenen Cell

  Eine Cell ist ein abgeschotteter Bereich mit eigenem Adressraum; der Prozessor selbst verhindert, dass sie fremden Speicher sieht. Was eine Cell nicht darf, etwa Verbindungen nach aussen, wird beim Start gar nicht erst eingerichtet. Stürzt eine Cell ab, läuft das übrige System weiter. Anwendungen und die zentralen Systemdienste startet Arkane danach aus ihrem signierten Abbild neu.

• Ablage ohne Dateisystem

  Daten liegen in einer eigenen Cell als Blöcke, die über eine Prüfsumme ihres Inhalts gefunden werden. Grosse Modelle lädt Arkane nicht vorab, sondern bei Bedarf in Stücken von 2 MiB. Jedes Stück wird gegen seine Prüfsumme geprüft und nur lesend freigegeben.

• Bedienbar für Menschen und für KI

  Menschen arbeiten in einer Weboberfläche mit Anmeldung und Rollen. KI-Assistenten bekommen 13 Werkzeuge über MCP, das Protokoll, mit dem solche Assistenten Werkzeuge aufrufen. Jede Änderung wird zuerst in ein verkettetes Protokoll geschrieben, in dem nachträgliches Fälschen auffällt, und erst dann ausgeführt. Wird ein Nutzer gelöscht oder seine Rolle geändert, enden seine offenen Sitzungen sofort.

Was die Tests zeigen, und unter welchen Bedingungen.

Ein Gate ist ein automatischer Abnahmetest: Es startet das echte System in einer virtuellen Maschine, spielt eine Funktion von Anfang bis Ende durch und sucht im Systemprotokoll nach dem Beleg. Der volle Testlauf umfasst heute 68 Gates.

Geschwindigkeit messen wir nur unter KVM, also in QEMU mit Hardware-Virtualisierung auf einem einzelnen Rechner mit AMD Ryzen 7 5700G. Unter TCG, der reinen Software-Emulation, zeigt ein Test nur, dass etwas funktioniert, nicht wie schnell.

• 6 GiB in 4 GiB

  Ein KI-Modell von 6 GiB läuft mit 4 GiB Arbeitsspeicher vollständig durch.v27_gm5 · KVM, -m 4G · v0.27 · bestanden

• 31.8 s

  Ein Durchlauf durch das ganze 6-GiB-Modell bei knappem Speicher, 193 MiB/s: 1390 Mal ausgelagert und neu geladen, jedes Stück gegen seine Prüfsumme geprüft.v27_gm6, Lauf 13.10. · KVM, -m 4G, dev-Profil, ein Lauf · nach v0.27 · bestanden

• 8 von 8

  Eine Prozessor-Ausnahme in einer Cell, etwa ein ungültiger Befehl oder eine Division durch null, beendet nur diese Cell. Bis Oktober löste sie eine Kernel-Panik aus, also einen Absturz des Kerns.v29_rb1_cell_fault_matrix · TCG und KVM · nach v0.27 · bestanden

• 20 von 20

  Absichtlich falsche Werte, die eine Cell dem Kern übergibt, bekommen einen benannten Fehlercode zurück, keiner führt mehr zum Absturz des Kerns.v29_rb2_syscall_grenze · TCG und KVM · nach v0.27 · bestanden

• 0.79×

  ArkDB, die Datenbank von Arkane, liest einen einzelnen Eintrag in 0.79 der Zeit, die SQLite in einem Linux-Gast dafür braucht. Unter 1 heisst schneller.bench-arkdb, golden_sqlite · KVM, Release-Build auf beiden Seiten · nach v0.27 · bestanden

• 13 Werkzeuge

  Über MCP richtet eine KI Cells ein und verwaltet sie, ohne dass ein Mensch eingreift. Jede Änderung steht zuerst im Protokoll.v26_mo1–mo4 · KVM und TCG · v0.26 · bestanden

• 224 / 1393

  Taktzyklen für einen einfachen Systemaufruf (Median), Arkane gegen Linux mit getpid auf demselben Rechner.bench-vs-linux · KVM, dev-Profil, zwei Läufe, ein erster Datenpunkt · v0.24 · gemessen

• 802 / 0

  Anfragen und Fehler, während die Kopien eines Dienstes unter Dauerlast dreimal nacheinander neu gestartet werden.Rollout-Gate v0.23 · TCG · bestanden

Alle Nachweise und wie gemessen wurde

Der Kern erledigt vier Aufgaben. Alles andere läuft in Cells.

Rechte prüfen, Speicher einblenden, Unterbrechungen verteilen, Nachrichten zwischen Cells zustellen: mehr macht der Kern nicht. Netzwerk, Datenablage, KI-Modelle und Apps laufen ausserhalb, jedes in seiner Cell. Netzwerkkarten erreichen nur die Zugangs-Cells, über die das System mit der Aussenwelt spricht.

1. Mensch oder KI

   Befehlszeile arkctl, Weboberfläche, MCP

2. verschlüsselte Verbindung · Rollen · Protokolleintrag vor jeder Änderung

3. Zugangs-Cells

   gw-admin für die Verwaltung, gw-public für öffentliche Anfragen, gw-mcp für die Werkzeuge der Apps

4. Nachrichten nur mit passender Berechtigung

5. Anwendungs-Cells

   KI-Modell, Datenbank, Ablage, Schlüsselverwaltung, Werkzeuge

6. 26 Systemaufrufe, jeder prüft eine Berechtigung

7. Exokernel

   Berechtigungen, Speicher, Unterbrechungen, Nachrichten, Zeiteinteilung, Nachladen bei Bedarf

8. Virtuelle Hardware

   Netz und Platte über virtio · Schutz vor fremden Gerätezugriffen (IOMMU) erst nach 1.0

Der Aufbau im Einzelnen

Was fertig ist, was kommt, was fehlt.

Bewiesen heisst: als Version veröffentlicht, alle Gates bestanden. Übernommen heisst: im Hauptzweig und mit Gates geprüft, aber noch ohne Versionsnummer. Jede Version von 0.14 bis 0.27 ist erst erschienen, als alle ihre Gates bestanden hatten. Ziel für 1.0 ist ein fertiges Betriebssystem für KI-Anwendungen, das unter QEMU/KVM läuft.

• 0.14–0.19bewiesen

  Daten überstehen Abstürze, signierte Abbilder, KI-Modelle in Cells, mehrere Prozessorkerne, Ereignisprotokoll

• 0.20–0.23bewiesen

  Bausatz für eigene Apps, verschlüsselte Ablage, Weboberfläche, Neustarts ohne Ausfall

• 0.24–0.25bewiesen

  Erster Start mit Hardware-Virtualisierung und Vergleich mit Linux; die Datenbank ArkDB, Ergebnis für Ergebnis gegen SQLite geprüft

• 0.26bewiesen

  Verwaltung durch KI: 13 Werkzeuge, Rollen, ein Schalter, der Neustarts übersteht

• 0.27bewiesen

  Modelle grösser als der Arbeitsspeicher: neues Ablageformat, Nachladen bei Bedarf, Auslagern; Datenbank für KI-Agenten

• seit 0.27übernommen

  Schnellere Prüfsummen, vorausschauendes Auslagern, schnellere Protokollausgabe, Zwischenspeicher für ArkDB, Datenbankstand mit einem Aufruf an das Protokoll gebunden

• seit 0.27übernommen

  Der Kern hält mehr aus: Ausnahmen in einer Cell beenden nur diese Cell, falsche Werte an den Kern bekommen einen Fehlercode; Sitzungen enden mit dem Nutzer, die Anmeldesperre gilt je Name und Absender statt für alle

• in Arbeitoffen

  Schreibfehler der Platte an die Anwendung melden statt verschweigen, danach Version 0.28; Cells sicher beenden, wenn mehrere Prozessorkerne beteiligt sind; Verwaltung bleibt erreichbar, auch wenn eine Gegenstelle sehr langsam sendet

• als Nächstesgeplant

  Datenbankinhalte vollständig vor der Antwort sichern, Protokollausgabe ohne Umweg über die Emulation

• nach 1.0nicht vor 1.0

  Betrieb direkt auf der Hardware, IOMMU, TPM, mehrere Rechner

Was Arkane heute noch nicht ist. Arkane läuft nur in einer virtuellen Maschine, noch nicht direkt auf der Hardware, und nicht verteilt über mehrere Rechner. Ausfallsicherheit heisst deshalb: mehrere Kopien eines Dienstes auf demselben Rechner. Stürzt die Zugangs-Cell für öffentliche Anfragen oder die für App-Werkzeuge ab, bleibt sie bis zum nächsten Neustart des Systems weg. Alle Messungen stammen von einem einzigen Rechner. Wie schnell ein Modell Text erzeugt, wenn es von der Platte nachlädt, ist nicht gemessen. Beim Schreiben ist ArkDB rund 25-mal langsamer als SQLite, weil Arkane jede Änderung vor der Antwort auf die Platte schreibt, SQLite im Vergleich aber ohne Platte läuft. «Gesichert» heisst bei ArkDB heute: Der Einstiegspunkt der Daten liegt fest auf der Platte, die Inhalte folgen erst danach. Und scheitert das Schreiben auf die Platte, meldet der Kern das heute noch nicht zuverlässig zurück.

Alle Grenzen im Einzelnen

Bauen, prüfen, starten.

Das ganze System entsteht als ein einziges signiertes Abbild. arkctl image verify prüft die Signatur ohne Netzverbindung, qemu-run.sh startet genau das geprüfte Abbild. Für Messungen der Geschwindigkeit braucht es KVM.

$ git clone https://github.com/arkane-studio/arkane-os
$ cd arkane-os && make image
$ arkctl image verify dist-image/arkane-os-v0.27
$ dist-image/arkane-os-v0.27/qemu-run.sh

Für KI-Agenten

facts.json, alle Zahlen mit Bedingungen · llms.txt, die Kurzfassung

MCP-Zugang

POST https://<host>:9443/mcp

Rollen

Lesen: 7 Werkzeuge · Betreiben und Verwalten: alle 13

Ausführliche Anleitung