Операционная система UNIX — прародитель многих современных операционных систем, таких как Linux, Android, Mac OS X и многих других была создана в стенах исследовательского центра Bell Labs — подразделении компании AT&T. Вообще говоря, Bell Labs — настоящий рассадник питомник ученых, которые совершили открытия, буквально изменившие технику. Например, именно в Bell Labs работали такие ученые, как Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн, впервые создавшие биполярный транзистор в 1947 году. Можно сказать, что именно в Bell Labs был изобретен лазер, хотя к тому времени уже были созданы мазеры. Клод Шеннон, основатель теории информации также работал в Bell Labs. Там же работали создатели языка C Кен Томпсон и Денис Ритчи (о них мы еще вспомним), а также работает автор C++ — Бьярн Страуструп.
На пути к UNIX
Прежде чем говорить о самой UNIX, давайте вспомним те операционные системы, которые были созданы до нее, и которые во многом определили то, чем является UNIX, а через нее и многие другие современные операционные системы.
Разработка UNIX была не первая работа в области операционных систем, проводимых в Bell Labs. В 1957 году в лаборатории начали разрабатывать операционную систему, которая получила название BESYS (сокращение от Bell Operating System). Руководителем проекта был Виктор Высотский — сын русского астронома, эмигрировавшего в Америку. BESYS был внутренний проект, который не выпускался как законченный коммерческий продукт, хотя всем желающим BESYS рассылалась на магнитных лентах. Эта система была предназначена для выполнения на компьютерах серии IBM 704 — 709x (IBM 7090, 7094). Хочется называть эти штуковины допотопным словом ЭВМ, но, чтобы не резало слух, будем их называть дальше все-таки компьютерами.
IBM 704
В первую очередь BESYS предназначалась для пакетного выполнения большого количества программ, то есть таким образом, когда задается список программ, и их выполнение планируется таким образом, чтобы занимать максимально возможные ресурсы, чтобы компьютер не простаивал. В то же время у BESYS уже были зачатки операционной системы с разделением времени — то есть по сути того, что сейчас называют многозадачностью. Когда появились полноценные системы с разделением времени, то эта возможность использовалась для того, чтобы с одним компьютером могли работать одновременно несколько человек, каждый со своего терминала.
В 1964 году в Bell Labs произошел апгрейд компьютеров, в результате которого на новых компьютерах от IBM BESYS уже не могла быть запущена, о кроссплатформенности тогда не было и речи. Компьютеры в то время IBM поставляла без операционных систем. Разработчики из Bell Labs могли бы начать писать новую операционку, но они поступили по-другому — присоединились к разработке операционной системы Multics.
Проект Multics (сокращение от слов Multiplexed Information and Computing Service) был предложен профессором Массачуссетского Технологического Института (MIT) Джеком Дэннисом. Он вместе со своими студентами в 1963 году разработал спецификацию на новую операционную систему и сумел заинтересовать проектом представителей компании General Electric. В итоге Bell Labs присоединился к MIT и General Electric в разработке новой операционки.
А задумки у проекта были очень амбициозными. Во-первых, это должна была быть операционная система с полноценным разделением времени. Во-вторых, Multics писался не на ассемблере, а на одном из первых языков высокого уровня — PL/1, который был разработан в 1964 году. В-третьих, Multics могла работать на многопроцессорных компьютерах. В этой же операционной системе была иерархическая файловая система, имена файлов могли содержать любые символы и быть довольно длинными, также в файловой системе были предусмотрены символьные ссылки на директории.
К сожалению, работа над Multics затянулась надолго, программисты Bell Labs так и не дождались релиза этого продукта и в апреле 1969 году вышли из проекта. А релиз состоялся уже в октябре того же года, но, говорят, первая версия была жутко глючная, и еще год оставшиеся разработчики исправляли баги, о которых им сообщали пользователи, хотя через год Multics был уже более надежной системой.
Разработка Multics велась еще довольно долгое время, последний релиз состоялся в 1992 году, и это была версия 12.5, хотя это уже совсем другая история, но Multics оказал огромное влияние на будущий UNIX.
Рождение UNIX
UNIX появился почти случайно, и виновата в этом была компьютерная игра «Space Travel» — космическая леталка, которую написал Кен Томпсон. Шел далекий 1969 год, игра «Space Travel» была рассчитана сначала на ту самую операционную систему Multics, а после того, как для Bell Labs был отрезан доступ к новым версиям Multics, то Кен переписал игру на Fortran и портировал ее на операционную систему GECOS, которая прилагалась к компьютеру GE-635. Но тут закрались две проблемы. Во-первых, у этого компьютера была не ахти какая хорошая система для вывода на дисплей, а, во-вторых, играть на этом компьютере было дороговато — что-то около $50-75 в час.
Но однажды Кен Томпсон наткнулся на комьютер DEC PDP-7, который редко использовался, и вполне мог подойти для запуска Space Travel, к тому же у него был более хороший видеопроцессор.
Портировать игру на PDP-7 было не так просто, по сути, требовалось написать новую операционную систему для ее запуска. За этим дело не стало, на что только не пойдут программисты ради любимой игрушки. Так зародился UNIX, точнее Unics. Название, которое предложил Брайан Керниган, является сокращением от слов Uniplexed Information and Computing System. Напомню, что название Multics произошло от слов Multiplexed Information and Computing Service, таким образом, Unics в некотором роде противопоставлялся Multics в плане простоты. И действительно, на Multics уже тогда были нападки по поводу ее сложности. Для сравнения, первые версии ядра Unics занимали всего 12 кБ оперативки против 135 кБ у Multics.
Кен Томпсон
На этот раз разработчики не стали (пока) экспериментировать с языками высокого уровня, и первая версия Unics была написана на ассемблере. В разработке Unics приняли участие сам Томпсон, Денис Ритчи, позже к ним присоединились Дуглас Макилрой, Джои Оссанна и Рад Кеннедей. На первых порах Керниган, предложивший название ОС, оказывал только моральную поддержку.
Чуть позже, в 1970 году, когда была реализована многозадачность, операционку переименовали в UNIX и перестали считать сокращением. Именно этот год считается официальным годом рождения UNIX, и именно от первого января 1970 года отсчитывается системное время (количество секунд, начиная с этой даты). Эту же дату называют более пафосно — начало эры UNIX (по-английски — UNIX Epoch). Помните, нас все пугали проблемой 2000-го года? Так вот подобная проблема нас ждет еще в 2038 году, когда для представления времени не будет хватать 32-битных целых чисел, которые часто используются для определения даты, и время с датой станут отрицательными. Хочется верить, что к этому времени весь жизненно важный софт будет использовать для этой цели 64-битные переменные, чтобы отодвинуть эту страшную дату еще на 292 миллиона лет, а там уж что-нибудь придумаем. 🙂
К 1971 году UNIX была уже полноценной операционной системой и Bell Labs даже застолбила за собой торговую марку UNIX. В этом же году UNIX была переписана для работы на более мощном компьютере PDP-11, и именно в этом году вышла первая официальная версия UNIX (ее еще называют First Edition).
Параллельно с разработкой Unics/UNIX Кен Томпсон и Денис Ритчи, начиная с 1969 года, разрабатывали новый язык B (Би), который был основан на языке BCPL, а тот, в свою очередь, можно считать потомком языка Algol-60. Ритчи предложил переписать UNIX на B, который был переносимый, хотя и интерпретируемый, после чего он продолжил модифицировать этот язык под новые нужды. В 1972 году вышла вторая версия UNIX — Second Edition, которая была написана практически полностью на B, на ассемблере оставался довольно небольшой модуль примерно в 1000 строк, так что перенос UNIX на другие компьютеры теперь давался сравнительно легко. Так UNIX стал портируемым.
Кен Томпсон и Деннис Ритчи
Затем язык B развивался вместе с UNIX, пока из него не родился язык C, один из наиболее известных языков программирования, который теперь принято поливать грязью или возносить, как идеал. В 1973 году вышла третья редакция UNIX со встроенным компилятором языка C, а начиная с 5-й версии, появившейся на свет в 1974 году, считается, что UNIX был переписан полностью на C. Кстати, именно в UNIX 1973 года появилось такое понятие, как трубы (pipe).
Начиная с 1974-1975 годов UNIX начал распространяться за пределы Bell Labs. Томпсон и Ритчи публикуют описание ОС UNIX в «Communications of the ACM», а компания AT&T предоставляет UNIX образовательным учреждениям как средство для обучения. В 1976 году можно сказать, что произошло первое портирование UNIX на другую систему — на компьютер Interdata 8/32. Кроме того, в 1975 году вышла 6-я версия UNIX, начиная с которой появились различные реализации этой операционки.
Операционная система UNIX оказалась настолько удачной, что, начиная с конца 70-ых годов другие разработчики стали делать подобные системы. Давайте теперь переключимся с оригинальной UNIX на ее клоны и посмотрим, какие еще появились операционные системы благодаря ей.
Появление BSD
Размножению этой операционной системы во многом поспособствовали американские чиновники, еще до рождения UNIX, в 1956 году, наложившие ограничения на компанию AT&T, которой принадлежала лаборатория Bell Labs. Дело в том, что тогда министерство юстиции вынудило AT&T подписать соглашение, запрещавшее компании заниматься деятельностью, не связанной с телефонными и телеграфными сетями и оборудованием, но к 70-ым годам AT&T уже поняли, какой удачный проект получился из UNIX и захотели сделать его коммерческим. Для того, чтобы чиновники разрешили им это сделать, AT&T передала исходники UNIX некоторым американским вузам.
Одним из таких вузов, имевших доступ к телу исходникам был Калифорнийский университет в Беркли, а если есть чужие исходники, то невольно возникает желание подправить в программе что-нибудь под себя, тем более, что лицензия это не запрещала. Таким образом, через несколько лет (в 1978 году) появилась первая UNIX-совместимая система, созданная не в стенах AT&T. Это был BSD UNIX.
Калифорнийский университет в Беркли
BSD — это сокращение от слов Berkeley Software Distribution, специальная система распространения программ в исходных кодах с очень мягкой лицензией. Лицензия BSD была создана как раз для распространения новой UNIX-совместимой системы. Эта лицензия разрешает повторное использование исходного кода, распространяющегося под ней, и, кроме того, в отличие от GPL (которого тогда еще не было), не накладывает каких-либо ограничений на производные программы. Кроме того, она очень короткая и не оперирует большим количеством нудных юридических терминов.
Первая версия BSD (1BSD) была скорее дополнением к оригинальной UNIX версии 6, чем самостоятельная система. В 1BSD был добавлен компилятор Паскаля и текстовый редактор ex. Вторая версия BSD, вышедшая в 1979 году включала в себя такие известные программы, как vi и C Shell.
После того, как появился BSD UNIX количество UNIX-совместимых систем стало расти неимоверно быстро. Уже от BSD UNIX начали отпочковываться отдельные ветки операционных систем, разные операционные системы обменивались друг с другом кодом, переплетения становились довольно запутанными, поэтому в дальнейшем не будем останавливаться на каждой версии всех UNIX-систем, а посмотрим, как появились наиболее известные из них.
Пожалуй, наиболее известными непосредственными потомками BSD UNIX являются операционные системы FreeBSD, OpenBSD и, чуть в меньшей степени, NetBSD. Все они произошли от так называемой 386BSD, вышедшей в 1992 году. 386BSD, как можно догадаться из названия, являлась портом BSD UNIX на процессор Intel 80386. Эта система была создана также выпускниками Университета в Беркли. Авторы посчитали, что исходный код UNIX, полученный от AT&T был достаточно сильно изменен, чтобы забить на лицензию AT&T, однако, сама компания AT&T так не считала, поэтому вокруг этой операционной системы шли судебные разбирательства. Судя по тому, что сама 386BSD стала родителем многих других операционных систем, для нее все закончилось благополучно.
Проект FreeBSD (в начале у него не было своего имени) появился, как набор патчей к 386BSD, однако, эти патчи почему-то не были приняты, а затем, когда стало ясно, что 386BSD больше развиваться не будет, в 1993 году проект был развернут в сторону создания полноценной операционной системы, получившей название FreeBSD.
Beastie. Талисман FreeBSD
Одновременно с этим сами разработчики 386BSD создали новый проект NetBSD, от которой, в свою очередь, ответвилась OpenBSD. Как видите, получается довольно развесистое дерево операционных систем. Целью проекта NetBSD было создание такой UNIX-системы, которая могла бы работать на как можно большем количестве архитектур, то есть добиться максимальной переносимости. Даже драйвера для NetBSD должны быть кроссплатформенными.
Логотип NetBSD
Solaris
Однако первой от BSD отпочковалась операционная система SunOS, детище, как вы понимаете из названия, компании Sun Microsystems, к сожалению, ныне покойной. Это произошло в 1983 году. SunOS — это операционка, которая прилагалась к компьютерам, собранным самой фирмой Sun. Вообще говоря, у Sun за год до этого, в 1982 году, появилась операционка Sun UNIX, которая в своей основе имела кодовую базу Unisoft Unix v7 (Unisoft — это компания, основанная в 1981 году, и занимавшаяся портированием Unix на различное железо), но именно SunOS 1.0 основана на коде 4.1 BSD. SunOS регулярно обновлялась вплоть до 1994 года, когда вышла версия 4.1.4, а затем была переименована в Solaris 2. Откуда взялась двойка? Тут немного получилась запутанная история, потому что Solaris’ом сначала стали называть SunOS версии 4.1.1 — 4.1.4, разрабатывавшиеся с 1990 по 1994 годы. Считайте, что это был своеобразный ребрендинг, который прижился только, начиная с версии Solaris 2. Затем, вплоть до 1997 года выходили Solaris 2.1, 2.2 и т.д. до 2.6, а вместо Solaris 2.7 в 1998 году вышел просто Solaris 7, затем стала наращиваться только эта цифра. На данный момент последняя версия Solaris — 11, вышедшая 9 ноября 2011 года.
Логотип OpenSolaris
История Solaris тоже довольно сложная, вплоть до 2005 года Solaris была полностью коммерческой операционкой, но в 2005 году Sun решили открыть часть исходного кода Solaris 10 и создать проект OpenSolaris. Кроме того, раньше, пока была жива Sun, Solaris 10 можно было использовать либо бесплатно, либо можно было покупать официальную техподдержку. Потом, в начале 2010 года, когда Oracle поглотил Sun, он сделал Solaris 10 платной системой. К счастью, OpenSolaris Oracle угробить пока не смогла.
Linux. Куда ж без него?
А теперь настала очередь рассказать про наиболее известную из реализаций UNIX — Linux. История Linux замечательна тем, что в ней сошлись сразу три интересных проекта. Но прежде чем говорить о создателе Linux — Линусе Торвальдсе, нужно упомянуть еще двух программистов, один из которых — Эндрю Таненбаум, сам того не ведая, подтолкнул Линуса на создание Linux, а второй — Ричард Столлман, чьими инструментами пользовался Линус при создании своей операционной системы.
Эндрю Таненбаум является профессором Амстердамского свободного университета и занимается в первую очередь разработкой операционных систем. Его перу совместно с Альбертом Вудхаллом принадлежит такая известная книга, как «Операционные системы: разработка и реализация», именно она вдохновила Торвальдса заняться написанием Linux. В этой книге рассматривается такая UNIX-подобная система, как Minix. К сожалению, Таненбаум долгое время рассматривал Minix только как проект для обучения навыкам создания операционных систем, но не как полноценную рабочую ОС. У исходников Minix была довольно ограниченная лицензия, когда можно изучать ее код, но нельзя распространять свои измененные версии Minix, да и сам автор долгое время не хотел применять патчи, которые ему слали.
Эндрю Таненбаум
Первая версия Minix вышла вместе с первым изданием книги в 1987 году, последующие вторая и третья версии Minix выходили вместе с соответствующими редакциями книги про операционные системы. Третью версия Minix, вышедшею в 2005 году, уже вполне можно использовать как самостоятельную операционную систему для компьютера (есть LiveCD-версии Minix, которые не требуют ее установку на жесткий диск), так и в качестве встраиваемой операционной системы для микроконтроллеров. Последняя на данный момент версия Minix 3.2.0 появилась на свет в июле 2011 года.
А теперь вспомним про Ричарда Столлмана. В последнее время его стали воспринимать только как пропагандиста свободного софта, хотя много известных ныне программ появилось благодаря нему, да и Торвальдсу в свое время его проект значительно облегчил жизнь. Самое интересное, что и Линус, и Ричард подошли к созданию операционной системы с разных сторон, а в результате проекты слились в GNU/Linux. Здесь надо дать некоторые пояснения по поводу того, что это за GNU, и откуда он взялся.
Ричард Столлман
Про Столлмана можно рассказывать довольно долго, например, то, что он получил диплом с отличием по физике в Гарвардском университете. Кроме того, Столлман работал в Массачуссетском Технологическом Институте, где и начал писать свой знаменитый редактор EMACS в 1970-ых годах. При этом исходники редактора были доступны всем желающим, что не являлось какой-то особенностью в MIT, где долгое время держалась в некотором смысле дружеская анархия, или, как это называл Стивен Леви, автор замечательной книги «Хакеры. Герои компьютерной революции», «хакерская этика». Но чуть позже, в MIT начали заботиться о безопасности компьютеров, пользователям раздали пароли, неавторизованные пользователи не могли получить доступ к компьютеру. Столлман был резко против такой практики, он сделал программу, которая могла бы позволить узнать любой пароль любого пользователя, пропагандировал оставлять пароль пустым. Например, он рассылал пользователям вот такие сообщения: «Я вижу, что вы выбрали пароль [такой-то]. Я предполагаю, что вы можете переключиться на пароль «возврат каретки». Его гораздо легче набирать, и это соответствует принципу, по которому здесь не должно быть паролей». Но его усилия ни к чему не привели. Более того, новые люди, которые приходили в MIT уже начали заботиться о правах на свою программу, о копирайте и тому подобной мерзости.
Позже Столлман говорил (цитата из той же книги Леви): «Я не могу поверить в то, что у программного обеспечения должны быть владельцы. То, что происходило, саботировало в целом все человечество. Оно не давало людям извлечь максимум возможностей из существования программ». Или вот еще одна его цитата: «Машины начали ломаться, а чинить их было некому. Никто не делал нужные изменения в программном обеспечении. Нехакеры реагировали на это просто – они начинали пользоваться покупными коммерческими системами, принося вместе с ними фашизм и лицензионные соглашения».
В результате Ричард Столлман ушел из MIT и решил создать свою свободную реализацию UNIX-совместимой операционной системы. Так 27 сентября 1983 года появился проект GNU, что переводится как «Gnu is Not UNIX». Первой программой, относящейся к GNU стал EMACS. В рамках же проекта GNU в 1988 году была разработана собственная лицензия GNU GPL — GNU General Public License, которая обязывает авторов программ на основе исходников, распространяющихся под этой лицензией, также открывать исходники под лицензией GPL.
До 1990-го года в рамках GNU (уже не только Столлманом) писался разнообразный софт для будущей операционной системы, но у этой ОС не было своего ядра. За ядро взялись только в 1990-м году, это был проект под называнием GNU Hurd, но он «не выстрелил», последняя его версия вышла в 2009 году. Зато «выстрелил» Linux, к которому мы, наконец-то, подошли.
И тут в действие вступает финский паренек Линус Торвальдс. Во время учебы в Хельсинском Университете Линусу предстояли курсы по языку C и системе UNIX, в преддверии этого предмета он купил ту самую книгу Таненбаума, в которой описывался Minix. Причем именно описывался, сам Minix надо было покупать отдельно на 16-ти дискетах, а стоила она тогда $169 (эх, не было тогда в Финляндии нашей Горбушки, но, что поделаешь, дикари-с 🙂). Кроме того, Торвальдсу пришлось еще купить в кредит за $3500 сам компьютер с процессором 80386, потому что до этого у него был только старенький компьютер на процессоре 68008, на котором Minix не могла работать (к счастью, когда он уже сделал первую версию Linux, благодарные пользователи скинулись и оплатили его кредит за компьютер).
Линус Торвальдс
Несмотря на то, что Торвальдсу Minix в целом нравилась, но постепенно он стал понимать, какие у нее ограничения и недостатки. Особенно его раздражала программа эмуляции терминала, прилагавшаяся к операционной системе. В результате он решил написать свой эмулятор терминала, а заодно и разобраться в работе 386-го процессора. Торвальдс писал эмулятор на низком уровне, то есть начинал с загрузчика BIOS, постепенно эмулятор обрастал новыми возможностями, затем, чтобы скачивать файлы, Линусу пришлось написать драйвер дисковода и файловой системы и пошло, и поехало. Так появилась операционная система Linux (на тот момент у нее еще не было какого-либо названия).
Когда операционная система стала более-менее вырисовываться, первой программой, которую Линус запустил на ней, была bash. Правильнее было бы сказать даже, что он подправлял свою операционную систему таким образом, чтобы bash, наконец, смог работать. После этого он стал постепенно запускать под своей операционной системой другие программы. А операционная система должна была называться совсем не Linux. Вот цитата из автобиографии Торвальдса, которая вышла под названием «Just for Fun»: «Про себя я называл ее Linux. Честное слово, я никогда не собирался выпускать ее под именем Linux, потому что это казалось мне слишком нескромным. Какое имя я приготовил для окончательной версии? Freax. (Поняли? Freaks — фанаты — и на конце х от Unix)».
25 августа 1991 года в конференции comp.os.minix появилось следующее историческое сообщение: «Привет всем пользователям minix! Я тут пишу (бесплатную) операционную систему (любительскую версию — она не будет такой большой и профессиональной, как gnu) для 386-х и 486-х AT. Я вожусь с этим с апреля, и она, похоже, скоро будет готова. Напишите мне, кому что нравится/не нравится в minix, поскольку моя ОС на нее похожа (кроме всего прочего, у нее — по практическим соображениям — то же физическое размещение файловой системы). Пока что я перенес в нее bash (1.08) и gсс (1.40), и все вроде работает. Значит, в ближайшие месяцы у меня получится уже что-то работающее, и мне бы хотелось знать, какие функции нужны большинству. Все заявки принимаются, но выполнение не гарантируется:-)»
Обратите внимание, здесь уже упоминается GNU и программа gcc (на тот момент эта аббревиатура расшифровывалась как GNU C Compiler). И вспомните про Столлмана и его GNU, которые начали разрабатывать операционную систему с другого конца. Наконец, произошло слияние. Поэтому Столлман обижается, когда операционную систему называют просто Linux, а не GNU/Linux, все-таки Linux — это именно ядро, а многие обвески были взяты из проекта GNU.
17 сентября 1991 года Линус Торвальдс впервые выложил на публичный FTP-сервер свою операционную систему, которая на тот момент имела версию 0.01. С тех пор все прогрессивное человечество отмечает этот день, как день рождения Linux. Особо нетерпеливые начинают отмечать его еще 25 августа, когда Линус признался в конференции, что пишет операционку. Дальше пошло развитие Linux, и само название Linux укрепилось, потому что адрес, куда была выложена операционная система выглядела как ftp.funet.fi/pub/OS/Linux . Дело в том, что Ари Лемке — преподаватель, который выделил Линусу место на сервере, показалось, что Freax выглядит не очень презентабельно, и он назвал директорию «Linux» — как смесь имени автора и «x» на конце от UNIX.
Tux. Логотип Linux
Есть еще такой момент, что хотя Торвальдс и написал Linux под влиянием Minix, между Linux и Minix есть принципиальное с точки зрения программирования различие. Дело в том, что Таненбаум — сторонник микроядерных операционных систем, то есть таких, когда у операционной системы есть небольшое ядро с некоторым небольшим количеством функций, а все драйвера и сервисы операционной системы выступают в виде отдельных независимых модулей, а у Linux ядро монолитное, туда включены многие возможности операционной системы, поэтому под Linux, если нужна какая-то особая возможность, может понадобиться перекомпилировать ядро, внося туда какие-то изменения. С одной стороны у микроядерной архитектуры плюсы — это надежность и простота, в то же время, при небрежном проектировании микроядра, монолитное ядро будет работать быстрее, так как ему не надо обмениваться большими объемами данных со сторонними модулями. После появления Linux, в 1992 году, между Торвальдсом и Таненбаумом, а также их сторонниками в конференции comp.os.minix разгорелся виртуальный спор на тему, какая архитектура лучше — микроядерная или монолитная. Таненбаум утверждал, что за микроядерной архитектурой будущее, и Linux, не успев выйти, уже устарел. С того дня прошло уже почти 20 лет… Кстати, GNU Hurd, который должен был стать ядром операционной системы GNU, разрабатывался тоже как микроядро.
Мобильный Linux
Итак, с 1991 года Linux постепенно развивается, и хотя на компьютерах простых пользователей доля Linux пока не велика, на серверах и суперкомпьютерах он уже давно пользуется популярностью, и Windows пытается оттяпать свою долю в этой области. Кроме того, сейчас Linux занял хорошие позиции на телефонах и планшетах, ведь Android — это тоже Linux.
Логотип Andriod
История Android началась с компании Android Inc, появившейся в 2003 году, и вроде бы занимавшейся разработкой мобильных приложений (конкретные разработки этой компании в первые годы своего существования до сих пор не особо афишируются). Но уже менее чем через два года компанию Android Inc поглощает Google. Никаких официальных подробностей по поводу того, чем именно занимались разработчики Android Inc до поглощения найти не удалось, хотя уже в 2005 году, после ее покупки Google, поговаривали, что они уже тогда занимались разработкой новой операционной системы для телефонов. Однако, первый релиз Android состоялся 22 октября 2008 года, после чего у него регулярно стали выходить новые версии. Из особенностей развития Android можно было бы назвать то, что на эту систему начались нападки по поводу якобы нарушенных патентов, да и с Java-реализацией там непонятно обстоят дела с юридической точки зрения, но давайте не будем вдаваться в эти не технические передрязги.
Но Android — не единственный мобильный представитель Linux, кроме него есть еще операционная система MeeGo. Если за спиной Android стоит такая мощная корпорация, как Google, то у MeeGo одного сильного попечителя нет, она разрабатывается сообществом под эгидой The Linux Foundation, которому помогают такие компании как Intel, Nokia, AMD, Novell, ASUS, Acer, MSI и другие. В данный момент основная помощь идет от компании Intel, что не удивительно, так как сам проект MeeGo вырос из проекта Moblin, который был инициирован Intel. Moblin — это такой дистрибутив Linux, который должен был работать на портативных устройствах, управляемыми процессором Intel Atom. Упомянем еще один мобильный Linux — Openmoko. Linux довольно резво пытается укрепиться на телефонах и планшетах, Google c Android за дело взялся серьезно, перспективы же остальных мобильных версий Linux пока туманные.
Как видите, на данный момент Linux может запускаться на многих системах, управляемыми разными процессорами, однако, в начале 1990-ых годов Торвальдс не верил, что Linux удастся портировать куда-то еще кроме 386-го процессора.
Mac OS X
Теперь переключимся на другую операционную систему, также являющейся UNIX-совместимой — Mac OS X. Первые версии Mac OS, вплоть до 9-й, не были основаны на UNIX, поэтому не будем на них останавливаться. Самое интересное для нас началось после изгнания Стива Джобса из Apple в 1985 году, после чего он основал компанию NeXT, которая занималась разработкой компьютеров и софта к ним. В компанию NeXT попал программист Аветис Теванян, который до этого занимался разработкой микроядра Mach для UNIX-совместимой операционной системы, разрабатываемой в Carnegie Mellon University. Ядро Mach должно было заменить собой ядро BSD UNIX.
Логотип компании NeXT
Аветис Теванян был лидером команды, разрабатывающей новую UNIX-совместимую операционную систему, которая получила название NeXTSTEP. Чтобы не изобретать велосипед, NeXTSTEP была основана на том же ядре Mach. С точки зрения программирования, NeXTSTEP, в отличие от многих других операционных систем, являлась объектно-ориентированной, огромную роль в ней играл язык программирования Objective-C, который сейчас широко используется в Mac OS X. Первая версия NeXTSTEP была выпущена в 1989 году. Несмотря на то, что NeXTSTEP изначально рассчитывалась на процессоры Motorola 68000, но в начале 1990-ых годов, операционная система была портирована на 80386 и 80486 процессоры. Дела у компании NeXT шли не самым лучшим образом, и в 1996 году компания Apple предложила Джобсу купить компанию NeXT с тем, чтобы использовать NeXTSTEP вместо Mac OS. Здесь еще можно было бы рассказать про соперничество между операционными системами NeXTSTEP и BeOS, закончившееся победой NeXTSTEP, но не будем удлинять и без того длинный рассказ, к тому же BeOS никак не относится к UNIX, поэтому на данный момент она нас не интересует, хотя сама по себе эта операционная система была очень интересной, и жалко, что ее развитие прервалось.
Через год, когда Джобс вернулся в Apple, при нем продолжилась политика приспособления NeXTSTEP для компьютеров Apple, а еще через несколько лет эта операционная система была портирована на процессоры PowerPC и Intel. Таким образом, серверная версия Mac OS X (Mac OS X Server 1.0) вышла в 1999 году, а в 2001 вышла операционная система для конечных пользователей — Mac OS X (10.0).
Позже, на основе Mac OS X была разработана операционная система для телефонов iPhone, которая получила название Apple iOS. Первая версия iOS вышла в 2007 году. На этой же операционной системе работает и iPad.
Заключение
После всего вышесказанного, у вас может возникнуть вопрос, какую же операционную систему можно считать UNIX? На этот счет нет однозначного ответа. С формальной точки зрения существует Единая Спецификация UNIX — стандарт, которому должна удовлетворять операционная система, чтобы ее можно было называть UNIX. Не путайте со стандартом POSIX, которому может удовлетворять и не UNIX-подобная операционная система. Кстати, название POSIX было предложено все тем же Ричардом Столлманом, а формально стандарт POSIX имеет номер ISO/IEC 9945. Получение единой спецификации — дело дорогое и долгое, поэтому не многие операционные системы с этим связываются. Из операционных систем, получивших такой сертификат можно назвать Mac OS X, Solaris, SCO и еще несколько менее известных операционных систем. Сюда не входят, ни Linux, ни *BSD, но ведь никто не сомневается в их «ЮниксОвости». Поэтому, например, программист и писатель Эрик Реймонд, предложил еще два признака для определения, является ли та или иная операционная система UNIX-подобной. Первый из таких признаков — это «неследственность» исходного кода от первородного UNIX, разрабатываемого в AT&T и Bell Labs. Сюда попадают BSD-системы. Второй признак — «UNIX по функциональности». Сюда попадают операционные системы, которые ведут себя близко к тому, как описано в спецификации UNIX, но не получили формальный сертификат, и, кроме того, никак не связаны с исходниками исходного UNIX. Сюда относится Linux, Minix, QNX.
На этом мы, пожалуй, остановимся, а то получилось и так слишком много букв. В этот обзор попали в основном истории появления наиболее известных операционных систем — вариаций BSD, Linux, Mac OS X, Solaris, за бортом остались еще некоторые UNIX-ы, такие как QNX, Plan 9, Plan B и некоторые другие. Как знать, может быть в будущем и про них еще вспомним.
Эта система прошла испытание временем и выжила.
Применительно к этой системе была разработана система стандартов:
POSIX 1003.1-1988, 1990 - описаны системные вызовы ОС UNIX (точки входа в систему)
(Application Programming Interface - API)
POSIX 1003.2-1992 - определяет командный интерпретатор и набор утилит ОС UNIX
POSIX 1003.1b-1993 - дополнения, относящиеся к приложениям реального времени
X/OPEN - группа, координирующая разработку стандартов под ОС UNIX
Отличительные черты ос unix
Система написана на языке высокого уровня (Си), что делает её доступной к пониманию, изменению и переносу на другие аппаратные платформы. UNIX является одной из наиболее открытых систем.
UNIX - многозадачная, многопользовательская система с широким спектром услуг. Один сервер может обслуживать запросы большого количества пользователей. При этом необходимо администрирование только одной пользовательской системы.
Наличие стандартов. Несмотря на многообразие версий, основой всего семейства UNIX является принципиально одинаковая архитектура и ряд стандартных интерфейсов, что упрощает переход пользователей с одной системы на другую.
Простой, но мощный модульный пользовательский интерфейс. Имеется определенный набор утилит, каждая из которых решает узкоспециализированную задачу, и из них можно сконструировать сложные программные обрабатывающие комплексы.
Использование единой иерархической легкообслуживаемой файловой системы, которая обеспечивает доступ к данным, хранящимся в файлах на диске, и к устройствам вычислительной машины через унифицированный интерфейс файловой системы.
Достаточно большое количество приложений, в том числе свободно распространяемых.
Основы архитектуры операционной системы unix Модель системы unix.
Структура ядра ос unix.
UNIX представляет собой двухуровневую модель системы: ядро и приложения.
Ядро непосредственно взаимодействует с аппаратной частью компьютера, изолируя прикладные программы от аппаратных особенностей вычислительной системы.
Ядро имеет набор услуг, предоставляемых прикладным программам. К ним относятся операции ввода/вывода, порождение и управление процессами, взаимодействие между процессами, сигналами и т.п.
Все приложения запрашивают услуги ядра посредством системы вызовов.
Второй уровень составляют приложения или задачи как системные, определяющие общую функциональность системы, так и прикладные, обеспечивающие пользовательский интерфейс UNIX. Схема взаимодействия всех приложений с ядром одинакова.
Ядро обеспечивает базовую функциональность операционной системы, создает процессы и управляет ими, распределяет память и обеспечивает доступ к файлам и периферийным устройствам. Взаимодействие прикладных задач с ядром происходит посредством стандартного интерфейса системных вызовов. Интерфейс системных вызовов представляет собой набор услуг ядра и определяет формат запроса на услуги.
Процесс запрашивает услугу определенной процедуры через стандартизированный системный вызов, внешне похожий на обычный вызов библиотечной функции языка Си. Ядро от имени процесса обрабатывает запрос и возвращает процессу необходимые данные.
Ядро состоит из основных трех подсистем:
1) файловая подсистема;
2) подсистема ввода-вывода;
3) подсистема управления процессами и памятью.
Файловая подсистема обеспечивает унифицированный интерфейс доступа к данным, расположенным на дисковых накопителях, и к периферийным устройствам. Одни и те же функции записи/чтения могут использоваться при работе с файлами на дисках и при вводе-выводе данных на терминал, принтер и другие внешние устройства.
Файловая подсистема контролирует права доступа к файлу, выполняет операции размещения и удаления файлов, запись и чтение данных.
Так как большинство прикладных функций использует в своей работе интерфейс файловой системы, права доступа к файлу во многом определяют привилегии доступа пользователя к системе. Таким образом, формируются привилегии отдельных пользователей.
С каждым файлом связаны 3 категории пользователей:
Владелец;
Группа-владелец;
Остальные пользователи.
Файловая подсистема обеспечивает перенаправление запросов, адресованных периферийным устройствам, соответствующим модулям подсистем ввода/вывода.
Подсистема ввода/вывода обрабатывает запросы файловой подсистемы и подсистемы управления процессами для доступа к периферийным устройствам, обеспечивает необходимую буферизацию данных и взаимодействие с драйверами устройств.
Драйверы – это специальные модули ядра, непосредственно обслуживающие внешние устройства.
Подсистема управления процессами и памятью контролирует создание и удаление процессов, распределение системных ресурсов, памяти и процессора между процессами, синхронизацию процессов, межпроцессорное взаимодействие.
Распределяет системные ресурсы специальная задача ядра, называемая планировщиком процессов. Планировщик запускает системные процессы и следит за тем, чтобы процесс не захватил разделяемые системные ресурсы.
Модуль управления памятью обеспечивает размещение оперативной памяти для прикладных задач, в том числе и виртуальной. Это значит, что он предоставляет возможность размещать часть процесса во вторичной памяти (т.е. на жестком диске) и перемещать её в оперативную память по мере необходимости.
Процесс освобождает процессор перед длительной операцией ввода/вывода или по прекращению кванта времени. В этом случае планировщик выбирает следующий процесс с наивысшим приоритетом и запускает его на выполнение.
Модуль межпроцессорного взаимодействия отвечает за уведомление процессов о событиях с помощью сигналов и обеспечивает возможность передачи данных между различными процессами.
UNIX зародился в лаборатории Bell Labs фирмы AT&T более 20 лет назад.
UNIX – это многопользовательская, многозадачная ОС, включает в себя достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользователей. Написана на языке С и является машинно-независимой, что обеспечивает ее высокую мобильность и легкую переносимость прикладных программ на ПК различной архитектуры. Важной особенностью ОС семейства UNIX является ее модульность и обширный набор сервисных программ, которые позволяют создать благоприятную операционную обстановку для пользователей-программистов.
Поддерживает иерархическую файловую структуру, виртуальную память, многооконный интерфейс, многопроцессорные системы, многопользовательскую систему управления базами данных, неоднородные вычислительные сети.
ОС UNIX имеет следующие основные характеристики:
Переносимость;
- вытесняющая многозадачность на основе процессов, работающих в изолированных адресных пространствах в виртуальной памяти;
Поддержка одновременной работы многих пользователей;
Поддержка асинхронных процессов;
Иерархическая файловая система;
Поддержка независимых от устройств операций ввода-вывода (через специальные файлы устройств);
Стандартный интерфейс для программ (программные каналы, IPC) и пользователей (командный интерпретатор, не входящий в ядро ОС);
Встроенные средства учета использования системы.
Архитектура ОС UNIX - многоуровневая. На нижнем уровне работает ядро операционной системы. Функции ядра (управление процессами, памятью, обработка прерываний и т.д.) доступны через интерфейс системных вызовов , образующих второй уровень. Системные вызовы обеспечивают программный интерфейс для доступа к процедурам ядра. На следующем уровне работают командные интерпретаторы , команды и утилиты системного администрирования, коммуникационные драйверы и протоколы , - все то, что обычно относят к системному программному обеспечению . Внешний уровень образуют прикладные программы пользователя, сетевые и другие коммуникационные службы, СУБД и утилиты.
Операционная система выполняет две основные задачи: манипулирование данными и их хранение. Большинство программ в основном манипулирует данными, но, в конечном счете, они где-нибудь хранятся. В системе UNIX таким местом хранения является файловая система . Более того, в UNIX все устройства , с которыми работает операционная система, также представлены в виде специальных файлов в файловой системе.
Логическая файловая система в ОС UNIX (или просто файловая система ) - это иерархически организованная структура всех каталогов и файлов в системе, начинающаяся с корневого каталога. Файловая система UNIX обеспечивает унифицированный интерфейс доступа к данным, расположенным на различных носителях, и к периферийным устройствам. Логическая файловая система может состоять из одной или нескольких физических файловых (под)систем , являющихся разделами физических носителей (дисков, CD-ROM или дискет).
Файловая система контролирует права доступа к файлам, выполняет операции создания и удаления файлов, а также выполняет запись/чтение данных файла. Файловая система обеспечивает перенаправление запросов, адресованных периферийным устройствам, соответствующим модулям подсистемы ввода-вывода.
Иерархическая структура файловой системы UNIX упрощает ориентацию в ней. Каждый каталог, начиная с корневого (/ ), в свою очередь, содержит файлы и подкаталоги .
В ОС UNIX нет теоретических ограничений на количество вложенных каталогов, но есть ограничения на максимальную длину имени файла, которое указывается в командах - 1024 символов.
В UNIX существует несколько типов файлов, различающихся по функциональному назначению:
Обычный файл - наиболее общий тип файлов, содержащий данные в некотором формате. Для операционной системы такие файлы представляют собой просто последовательность байтов. К этим файлам относятся текстовые файлы, двоичные данные и выполняемые программы.
Каталог- это файл, содержащий имена находящихся в нем файлов, а также указатели на дополнительную информацию, позволяющие операционной системе производить действия с этими файлами. С помощью каталогов формируется логическое дерево файловой системы.
Специальный файл устройства - Обеспечивает доступ к физическим устройствам. Доступ к устройствам осуществляется путем открытия, чтения и записи в специальный файл устройства.
FIFO - именованный канал. Этот файл используется для связи между процессами по принципу очереди.
Сокет- позволяют представить в виде файла сетевое соединение.
Каждый файл в ОС UNIX содержит набор прав доступа, по которому определяется, как пользователь взаимодействует с данным файлом.
Каждый жесткий диск состоит из одной или нескольких логических частей - разделов. Расположение и размер раздела определяется при форматировании диска. В ОС UNIX разделы выступают в качестве независимых устройств, доступ к которым осуществляется как к различным носителям данных. В разделе может располагаться только одна физическая файловая система .
Имеется много типов физических файловых систем, например FAT16 и NTFS, с разной структурой. Более того, имеется множество типов физических файловых систем UNIX (ufs , s5fs , ext2 , vxfs , jfs , ffs и т.д.).
Первое значение термина упирается в рассмотрение структур, в которые могут быть организованы файлы на носителях данных. Существует несколько видов таких структур: линейные, древовидные, объектные и другие, но в настоящее время широко распространены только древовидные структуры.
Каджый файл в древовидной структуре расположен в определенном хранилище файлов – каталоге , каждый каталог, в свою очередь, также расположен в некотором каталоге. Таким образом, по принципу вложения элементов файловой системы (файлов и каталогов) друг в друга строится дерево, вершинами которого являются непустые каталоги, а листьями – файлы или пустые каталоги. Корень такого дерева имеет название корневой каталог и обозначается каким-либо специальным символом или группой символов (например, «C: » в операционной системе Windows). Каждому файлу соответствует некоторое имя , отпределяющее его расположение в дереве файловой системы. Полное имя файла состоит из имен всех вершин дерева файловой системы, через которые можно пройти от корня до данного файла (каталога), записывая их слева-направо и разделяя специальными символами-разделителями.
В настоящее время существует огромное количество файловых систем, каждая из которых используется для определенной цели: для быстрого доступа к данным, для обеспечения целостности данных при сбоях системы, для простоты реализации, для компактного хранения данных, и т.д. Однако среди всего множества файловых систем можно выделить такие, которые обладают рядом схожих признаков, а именно:
Файлы и каталоги идентифицируются не по именам, а по индексным узлам (i-node) – индексам в общем массиве файлов для данной файловой системе. В этом массиве хранится информация об используемых блоках данных на носителе, а также – длина файла, владелец файла, права доступа и другая служебная информация под общим названием «метаданные о файле ». Логические же связки типа «имя–i-node » – есть ни что иное как содержимое каталогов.
Таким образом, каждый файл характеризуется одним i-node, но может быть связан с несколькими именами – в UNIX это называют жёсткими ссылками (см. Рисунок 1.22, «Пример жесткой ссылки»). При этом, удаление файла происходит тогда, когда удаляется последняя жёсткая ссылка на этот файл.
Важной особенностью таких файловых систем является то, что имена файлов зависят от регистра, другими словами файлы test.txt и TEST.txt отличаются (т.е. являются разными строками в файле директории).
В определенных (фиксированных для данной файловой системы) блоках физического носителя данных находится т.н. суперблок . Суперблок – это наиболее ответственная область файловой системы, содержащая информацию для работы файловой системы в целом, а также – для ёе идентификации. В суперблоке находится «магическое число » – идентификатор файловой системы, отличающий её от других файловых систем, список свободных блоков, список свободных i-node"ов и некоторая другая служебная информация.
Помимо каталогов и обычных файлов для хранения информации, ФС может содержать следующие виды файлов:
Специальный файл устройства
Обеспечивает доступ к физическому устройству. При создании такого устройства указывается тип устройства (блочное или символьное), старший номер – индекс драйвера в таблице драйверов операционной системы и младший номер – параметр, передаваемый драйверу, поддерживающему несколько устройств, для уточнения о каком «подустройстве » идет речь (например, о каком из нескольких IDE-устройств или COM-портов).
Именованный канал Символическая ссылкаОсобый тип файла, содержимое которого – не данные, а имя какого-либо другого файла (см. Рисунок 1.23, «Пример символической ссылки» . Для пользователя такой файл неотличим от того, на который он ссылается.
Символическая ссылка имеет ряд преимуществ по сравнению с жёсткой ссылкой: она может использоваться для связи файлов в разных файловых системах (ведь номера индексных узлов уникальны только в рамках одной файловой системы), а также более прозрачно удаление файлов – ссылка может удаляться совершенно независимо от отсновного файла.
Такие файловые системы наследуют особенности оригинального UNIX. К ним можно отнести, например: s5 (используемая в версиях UNIX System V), ufs (BSD UNIX), ext2, ext3, reiserfs (Linux), qnxfs (QNX). Все эти файловые системы различаются форматами внутренних структур, но совместимы с точки зрения основных концепций.
Дерево каталогов
Рассмотрение второго значения термина ФС приводит нас к уже обозначенной ранее совокупности процедур, осуществляющих доступ к файлам на различных носителях. Особенностью операционных систем семейства UNIX является существование единого дерева файловой системы для любого количества носителей данных с одинаковыми или разными типами файловых систем на них. Это достигается путем монтирования – временной подстановкой вместо каталога одной файловой системы дерева другой файловой системы, вследствие чего система имеет не несколько деревьев никак не связанных друг с другом, а одно большое разветвленное дерево с единым корневым каталогом.
Файловая подсистема операционной системы UNIX имеет имеет уникальную систему обработки запросов к файлам – переключатель файловых систем или виртуальная файловая система (VFS ). VFS предоставляет пользователю стандартный набор функций (интерфейс) для работы с файлами, вне зависимости от места их расположения и принадлежности к разным файловым системам.
В мире стандартов UNIX определено, что корневой каталог единого дерева файловой системы должен иметь имя / , как и символ-разделитель при формировании полного имени файла. Тогда полное имя файла может быть, например, /usr/share/doc/bzip2/README . Задача VFS – по полному имени файла найти его местоположение в дереве файловой системы, определить её тип в этом месте дерева и «переключить », т.е. передать файл на дальнейшую обработку драйверу конктретной файловой системы. Такой подход позволяет использовать практически неограниченое количество различных файловых систем на одном компьютере под управлением одной операционной системы, а пользователь даже не будет знать, что файлы физически находятся на разных носителях информации.
Использование общепринятых имен основных файлов и структуры каталогов существенно облегчает работу в операционной системе, её администрирование и переносимость. Некоторые из этих структур используются при запуске системы, некоторые – во время работы, но все они имеют большое значение для ОС вцелом, а нарушение этой структуры может привести к неработоспособности системы или ее отдельных компонентов.
Рисунок 1.24. Стандартные каталоги в файловой системе UNIX
Приведем краткое описание основных каталогов системы, формально описываемых специальным стандартом на иерархию файловой системы (Filesystem Hierarchy Standart). Все каталоги можно разделить на две группы: для статической (редко меняющейся) информации – /bin , /usr и динамической (часто меняющейся) информации – /var , /tmp . Исходя из этого администраторы могут разместить каждый из этих каталогов на собственном носителе, обладающем соответствующими характеристиками.
Корневой каталог
Корневой каталог / является основой любой ФС UNIX. Все остальные каталоги и файлы располагаются в рамках струтуры (дерева), порождённой корневым каталогом, независимо от их физического местонахождения.
/binВ этом каталоге находятся часто употребляемые команды и утилиты системы общего пользования. Сюда входят все базовые команды, доступные даже если была примонтирована только корневая файловая система. Примерами таких команд являются: ls , cp , sh и т.п..
/bootДиректория содержит всё необходимое для процесса загрузки операционной системы: программу-загрузчик, образ ядра операционной системы и т.п..
/devКаталог содержит специальные файлы устройств, являющиеся интерфейсом доступа к периферийным устройствам. Наличие такого каталога не означает, что специальные файлы устройств нельзя создавать в другом месте, просто достаточно удобно иметь один каталог для всех файлов такого типа.
/etcВ этом каталоге находятся системные конфигурационные файлы. В качестве примеров можно привести файлы /etc/fstab , содержащий список монтируемых файловых систем, и /etc/resolv.conf , который задаёт правила составления локальных DNS-запросов. Среди наиболее важных файлов – скрипты инифиализации и деинициализации системы. В системах, наследующих особенности UNIX System V, для них отведены каталоги с /etc/rc0.d по /etc/rc6.d и общий для всех файл описания – /etc/inittab .
/home (необязательно)Директория содержит домашние директории пользователей. Её существование в корневом каталоге не обязательно и её содержимое зависит от особенностей конкретной UNIX-подобной операционной системы.
/libКаталог для статических и динамических библиотек, необходимых для запуска программ, находящихся в директориях /bin и /sbin .
/mntСтандартный каталог для временного монтирования файловых систем – например, гибких и флэш-дисков, компакт-дисков и т.п..
/root (необязательно)Директория содержит домашюю директорию суперпользователя. Её существование в корневом каталоге не обязательно.
/sbinВ этом каталоге находятся команды и утилиты для системного администратора. Примерами таких команд являются: route , halt , init и т.п.. Для аналогичных целей применяются директории /usr/sbin и /usr/local/sbin .
/usrЭта директория повторяет структуру корневой директории – содержит каталоги /usr/bin , /usr/lib , /usr/sbin , служащие для аналогичных целей.
Каталог /usr/include содержит заголовочные файлы языка C для всевозможные библиотек, расположенных в системе.
Каталог /usr/local является следующим уровнем повторения корневого каталога и служит для хранения программ, установленных администратором в дополнение к стандартной поставке операционной системы.
Каталог /usr/share хранит неизменяющиеся данные для установленных программ. Особый интерес представляет каталог /usr/share/doc , в который добавляется документация ко всем установленным программам.
/var , /tmpИспользуются для хранения временных данных процессов – системных и пользовательских соответственно.
Введение
Что такое Unix?
Где взять бесплатный Unix?
Каковы основные отличия Unix от других OS?
Почему Unix?
Основные понятия Unix
Файловая система
Комадный интерпретатор
Руководства - man
Введение
Писать об ОС Unix чрезвычайно трудно. Во-первых, потому, что об этой системе написано очень много. Во-вторых, потому, что идеи и решения Unix оказали и оказывают огромное влияние на развитие всех современных ОС, и многие из этих идей уже описаны в этой книге. В-третьих, потому что Unix - не одна ОС, а целое семейство систем, и не всегда можно "отследить" их родство между собой, а уж описать все ОС, входящие в это семейство просто невозможно. Тем не менее, мы, ни в коей мере не претендуя на полноту, попытаемся дать беглый обзор "мира Unix" в тех его областях, которые представляются нам интересными для целей нашего учебного курса.
Рождение ОС Unix относится к концу 60-х годов, и эта история уже обросла "легендами", которые подчас по-разному повествуют о деталях этого события. ОС Unix родилась в исследовательском центре Bell Telephone Laboratories (Bell Labs), входящем в состав корпорации AT&T. Изначально этот инициативный проект для ЭВМ PDP-7 (впоследствии - для PDP-11) представлял собой то ли с файловую систему, то ли компьютерную игру, то ли систему подготовки текстов, то ли и то, и другое, и третье. Важно, однако, то, что с самого начала проект, превратившийся в итоге в ОС, задумывался как программная среда коллективного пользования. Автором первой версии Unix является Кен Томпсон, однако в обсуждении проекта, а впоследствии - и в его реализации принимал участие большой коллектив сотрудников (Д. Ритчи, Б. Керниган, Р. Пайк и другие). На наш взгляд, несколько счастливых обстоятельств рождения Unix определили удачу этой системы на много лет вперед.
Для большинства сотрудников того коллектива, в котором родилась ОС Unix, эта ОС была "третьей системой". Существует мнение (см., например ), что системный программист достигает высокой квалификации только при выполнении третьего своего проекта: первый проект получается еще "ученическим", во второй разработчик пытается включить все, что не получилось в первом, и в итоге он получается слишком громоздким, и только в третьем достигается необходимый баланс желаний и возможностей. Известно, что до рождения Unix коллектив Bell Labs участвовал (совместно с рядом других фирм) в разработке ОС MULTICS. Конечный продукт MULTICS (Bell Labs не принимала участия в последних стадиях разработки) носит все признаки "второй системы" и не получил широкого распространения. Следует, однако, заметить, что в этом проекте были рождены многие принципиально важные идеи и решения, и некоторые концепции, которые многие считают рожденными в Unix, на самом деле имеет своим источником проект MULTICS.
ОС Unix была системой, которая делалась "для себя и для своих друзей". Перед Unix не ставилась задача захвата рынка и конкуренции с какими-либо продуктами. Сами разработчики ОС Unix были и ее пользователями, и сами оценивали соответствие системы своим нуждам. Без давления рыночной конъюнктуры такая оценка могла быть предельно объективной.
ОС Unix явилась системой, которая сделана программистами и для программистов. Это определило изящество и концептуальную стройность системы - с одной стороны, а с другой - необходимость понимания системы для пользователя Unix и чувства профессиональной ответственности для программиста, разрабатывающего программное обеспечение для Unix. И никакие последующие попытки сделать "Unix для чайников" не смогли избавить ОС Unix от этого достоинства.
В 1972-73 гг. Кен Томпсон и Деннис Ритчи написали новую версию Unix. Специально для этой цели Д. Ритчи создал язык программирования C, представлять который теперь уже нет необходимости. Более 90% программного кода Unix написано на этом языке, и язык стал неотъемлемой частью ОС. То, что основная часть ОС написана на языке высокого уровня, обеспечивает возможность ее перекомпиляции в коды любой аппаратной платформы и является обстоятельством, определившим широкое распространение Unix.
В период создания Unix антимонопольное законодательство США не давало корпорации AT&T возможности выходить на рынок программных продуктов. Поэтому ОС Unix была некоммерческой и свободно распространялась, прежде всего - в университетах. Там ее развитие продолжалось, и наиболее активно оно велось в Калифорнийском университете в г. Беркли. При этом университете была создана группа Berkeley Software Distribution, которая занималась развитием отдельной ветви ОС - BSD Unix. На протяжении всей последующей истории основная ветвь Unix и BSD Unix развивались параллельно, неоднократно взаимно обогащая друг друга.
По мере распространения ОС Unix стал все более возрастать интерес к ней коммерческих фирм, которые стали выпускать собственные коммерческие версии этой ОС. Со временем стала коммерческой и "основная" ветвь Unix от AT&T, для ее продвижения была создана дочерняя фирма Unix System Laboratory. Ветвь BSD Unix в свою очередь разветвилась на коммерческую BSD и Free BSD . Различные коммерческие и свободно распространяемые Unix-подобные системы строились на базе ядра AT&T Unix, однако в них включались и свойства, заимствуемые из BSD Unix, а также и оригинальные свойства. Несмотря на общий источник, различия между членами семейства Unix накапливались и в итоге привели к тому, что перенос приложений из одной Unix-подобной ОС в другую стал чрезвычайно затруднен. По инициативе пользователей Unix возникло движение за стандартизацию API Unix. Это движение было поддержано Международной организацией стандартов ISO и привело к возникновению стандарта POSIX (Portable Operation System Interface eXecution), который развивается и в настоящее время и является самым авторитетным стандартом для ОС. Однако, оформление спецификаций POSIX как официального стандарта - процесс довольно медленный, и он не может удовлетворять потребностей производителей программного обеспечения, что привело к возникновению альтернативных промышленных стандартов.
С переходом AT&T Unix к компании Nowell название этой ОС изменилось на Unixware, а права на торговую марку Unix перешли к консорциуму X/Open. Этот консорциум (в настоящее время - Open Group) разработал свои (более широкие, чем POSIX) спецификации системы, известные как Single Unix Specification. Недавно вышла вторая редакция этого стандарта, значительно лучше согласованная с POSIX.
Наконец, ряд фирм - производителей собственных версий Unix образовал консорциума Open Software Foundation (OSF), который выпустил собственную версию Unix - OSF/1, сделанную на базе микроядра Mach. OSF также выпустил спецификации системы OSF/1, на основе которой фирмы-члены OSF стали выпускать собственные Unix-системы. Среди таких систем: SunOS фирмы Sun Microsystems, AIX фирмы IBM, HP/UX фирмы Hewlett-Packard, DIGITAL UNIX фирмы Compaq и другие.
Поначалу Unix-системы этих фирм в большей степени базировались на BSD Unix, но сейчас большая часть современных промышленных Unix-систем строятся на базе использовании (по лицензии) ядра AT&T Unix System V Release 4 (S5R4), хотя наследуют и некоторые свойства BSD Unix. Мы не берем на себя ответственность сравнивать коммерческие Unix-системы, так как периодически появляющиеся в печати сравнения такого рода зачастую представляют совершенно противоположные результаты.
Компания Nowell продала Unix компании Santa Crouse Operations, которая выпускала собственный Unix-продукт - SCO Open Server. SCO Open Server базировался на более ранней версии ядра (System V Release 3), но был великолепно отлажен и отличался высокой стабильностью. Фирма Santa Crouse Operations интегрировала свой продукт с AT&T Unix и выпустила Open Unix 8 , однако затем продала Unix фирме Caldera, которая и является владельцем "классической" ОС Unix сегодня (в конце 2001 г).
Фирма Sun Microsystems начала свое представительство в мире Unix системой SunOS, созданной на основе ядра BSD. Однако впоследствии заменила ее системой Solaris на основе S5R4 . В настоящее время распространяется версия 8 этой ОС (существует также v.9-бета). Solaris работает на платформе SPARC (RISC-процессоры, изготовляемые по спецификациям Sun) и Intel-Pentium.
Фирма Hewlett-Packard предлагает ОС HP-UX. v.11 на платформе PA-RISC . HP-UX базируется на S5R4, но содержит много свойств, "выдающих" ее происхождение от BSD Unix. Конечно же, HP-UX будет доступна и на платформе Intel-Itanium.
Фирма IBM выступает с ОС AIX, последняя на сегодняшний день версия - 5L (о ней еще пойдет речь впереди) . IBM не объявляла "родословную" AIX, это в основном оригинальная разработка, но первые версии носили признаки происхождения от FreeBSD Unix. Сейчас, однако, AIX больше похожа на S5R4. Первоначально ОС AIX была доступна и на платформе Intel-Pentium, но впоследствии (в соответствии с общей политикой IBM) перестала поддерживаться на этой платформе. В настоящее время AIX работает на серверах IBM RS/6000 и в других вычислительных платформах на базе процессоров PowerPC (в том числе и на суперкомпьютерах IBM).
ОС DIGITAL UNIX фирмы DEC была единственной промышленной реализаций системы OSF/1. ОС DIGITAL UNIX работала на RISC-серверах Alpha фирмы DEC. Когда в 1998 г. фирма DEC была поглощена фирмой Compaq, в фирму Compaq перешли и серверы Alpha, и DIGITAL UNIX. Фирма Compaq имеет намерение восстановить присутствие на рынке серверов Alpha и в связи с этим интенсивно развивает и ОС для них. Нынешнее название этой ОС - Tru64 Unix (текущая версия - 5.1A), она продолжает базироваться на ядре OSF/1 и несет в себе много признаков BSD Unix .
Несмотря на то, что большинство коммерческих Unix-систем базируется на одном ядре и удовлетворяет требованиям POSIX, каждая из них имеет собственный диалект API, и различия между диалектами накапливаются. Это приводит к тому, что перенос промышленных приложений с одной Unix-системы на другую затрудняется и требует, как минимум, перекомпиляции, а часто - и корректировки исходного кода. Попытка преодолеть "разброд" и сделать единую для всех ОС Unix была предпринята в 1998 г. альянсом фирм SCO, IBM и Sequent. Эти фирмы объединились в проекте Monterey с целью создания единой ОС на базе Unixware, владельцем которой в то время была SCO, IBM AIX и ОС DYNIX фирмы Sequent. (Фирма Sequent занимает лидирующие позиции в производстве ЭВМ архитектуры NUMA - несимметричной многопроцессорной - и DYNIX - это Unix для таких ЭВМ). ОС Monterey должна была работать на 32-разрядной платформе Intel-Pentium, 64-разрядной платформе PowerPC и на новой 64-разрядной платформе Intel-Itanium. О поддержке проекта заявили почти все лидеры производства аппаратных средств и промежуточного программного обеспечения. Даже фирмы, имеющие собственные клоны Unix (кроме Sun Microsystems), объявили, что на платформах Intel они будут поддерживать только Monterey. Работа над проектом продвигалась, по-видимому, успешно. ОС Monterey была в числе первых, доказавших свою работоспособность на Intel-Itanium (наряду с Windows NT и Linux) и единственной, которая при этом не прибегала к эмуляции 32-разрядной архитектуры Intel-Pentium. Однако в финальной стадии проекта произошло фатальное событие: SCO продала свое Unix-отделение. Еще раньше фирма Sequent вошла в состав IBM. "Наследником" всех свойств ОС Monterey стала ОС IBM AIX v.5L. Однако, не совсем всех. Платформа Intel-Pentium не является для IBM стратегическим направлением, и на этой платформе ОС AIX недоступна. А поскольку другие лидеры компьютерной индустрии не разделяют (или не вполне разделяют) такую позицию IBM, идея общей ОС Unix так и не реализовалась.
