UNIX

UNIX имеет долгую и интересную историю. Начавшись как несерьезный и почти "игрушечный" проект молодых исследователей, UNIX стал многомиллионной индустрией, включив в свою орбиту университеты, многонациональные корпорации, правительства и международные организации стандартизации.

UNIX зародился в лаборатории Bell Labs фирмы AT&T более 20 лет назад. В то время Bell Labs занималась разработкой многопользовательской системы разделения времени MULTICS (Multiplexed Information and Computing Service) совместно с MIT и General Electric, но эта система потерпела неудачу, отчасти из-за слишком амбициозных целей, не соответствовавших уровню компьютеров того времени, а отчасти и из-за того, что она разрабатывалась на языке PL/1, а компилятор PL/1 задерживался и вообще плохо работал после своего запоздалого появления. Поэтому Bell Labs вообще отказалась от участия в проекте MULTICS, что дало возможность одному из ее исследователей, Кену Томпсону, заняться поисковой работой в направлении улучшения операционной среды Bell Labs. Томпсон, а также сотрудник Bell Labs Денис Ритчи и некоторые другие разрабатывали новую файловую систему, многие черты которой вели свое происхождение от MULTICS. Для проверки новой файловой системы Томпсон написал ядро ОС и некоторые программы для компьютера GE - 645, который работал под управлением мультипрограммной системы разделения времени GECOS. У Кена Томпсона была написанная им еще во времена работы над MULTICS игра "Space Travel" - "Космическое путешествие". Он запускал ее на компьютере GE - 645, но она работала на нем не очень хорошо из-за невысокой эффективности разделения времени. Кроме этого, машинное время GE-645 стоило слишком дорого. В результате Томпсон и Ритчи решили перенести игру на стоящую в углу без дела машину PDP - 7 фирмы DEC, имеющую 4096 18 - битных слов, телетайп и хороший графический дисплей. Но у PDP - 7 было неважное программное обеспечение, и, закончив перенос игры, Томпсон решил реализовать на PDP - 7 ту файловую систему, над который он работал на GE - 645. Из этой работы и возникла первая версия UNIX, хотя она и не имела в то время никакого названия. Но она уже включала характерную для UNIX файловую систему, основанную на индексных дескрипторах inode, имела подсистему управления процессами и памятью, а также позволяла двум пользователям работать в режиме разделения времени. Система была написана на ассемблере. Имя UNIX (Uniplex Information and Computing Services) было дано ей еще одним сотрудником Bell Labs, Брайаном Керниганом, который первоначально назвал ее UNICS, подчеркивая ее отличие от многопользовательской MULTICS. Вскоре UNICS начали называть UNIX.

Первыми пользователями UNIX'а стали сотрудники отдела патентов Bell Labs, которые нашли ее удобной средой для создания текстов.

Большое влияние на судьбу UNIX оказала переписка ее на языке высокого уровня С, разработанного Денисом Ритчи специально для этих целей. Это произошло в 1973 году, UNIX насчитывал к этому времени уже 25 инсталляций, и в Bell Labs была создана специальная группа поддержки UNIX.

Широкое распространение UNIX получил с 1974 года, после описания этой системы Томпсоном и Ритчи в компьютерном журнале CACM. UNIX получил широкое распространение в университетах, так как для них он поставлялся бесплатно вместе с исходными кодами на С. Широкое распространение эффективных C-компиляторов сделало UNIX уникальной для того времени ОС из-за возможности переноса на различные компьютеры. Университеты внесли значительный вклад в улучшение UNIX и дальнейшую его популяризацию. Еще одним шагом на пути получения признания UNIX как стандартизованной среды стала разработка Денисом Ритчи библиотеки ввода-вывода stdio. Благодаря использованию этой библиотеки для компилятора С, программы для UNIX стали легко переносимыми.

Рис. История развития UNIX

Широкое распространение UNIX породило проблему несовместимости его многочисленных версий. Очевидно, что для пользователя весьма неприятен тот факт, что пакет, купленный для одной версии UNIX, отказывается работать на другой версии UNIX. Периодически делались и делаются попытки стандартизации UNIX, но они пока имели ограниченный успех. Процесс сближения различных версий UNIX и их расхождения носит циклический характер. Перед лицом новой угрозы со стороны какой - либо другой операционной системы различные производители UNIX - версий сближают свои продукты, но затем конкурентная борьба вынуждает их делать оригинальные улучшения и версии снова расходятся. В этом процессе есть и положительная сторона - появление новых идей и средств, улучшающих как UNIX, так и многие другие операционные системы, перенявшие у него за долгие годы его существования много полезного.

На рисунке показана упрощенная картина развития UNIX, которая учитывает преемственность различных версий и влияние на них принимаемых стандартов. Наибольшее распространение получили две весьма несовместимые линии версий UNIX: линия AT&T - UNIX System V, и линия университета Berkeley - BSD. Многие фирмы на основе этих версий разработали и поддерживают свои версии UNIX: SunOS и Solaris фирмы Sun Microsystems, UX фирмы Hewlett-Packard, XENIX фирмы Microsoft, AIX фирмы IBM, UnixWare фирмы Novell (проданный теперь компании SCO), и список этот можно еще долго продолжать.

Наибольшее влияние на унификацию версий UNIX оказали такие стандарты как SVID фирмы AT&T, POSIX, созданный под эгидой IEEE, и XPG4 консорциума X/Open. В этих стандартах сформулированы требования к интерфейсу между приложениями и ОС, что дает возможность приложениям успешно работать под управлением различных версий UNIX.

Независимо от версии, общими для UNIX чертами являются:

• многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа,
• реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени, основанная на использовании алгоритмов вытесняющей многозадачности (preemptive multitasking),
• использование механизмов виртуальной памяти и свопинга для повышения уровня мультипрограммирования,
• унификация операций ввода-вывода на основе расширенного использования понятия "файл",
• иерархическая файловая система, образующая единое дерево каталогов независимо от количества физических устройств, используемых для размещения файлов,
• переносимость системы за счет написания ее основной части на языке C,
• разнообразные средства взаимодействия процессов, в том числе и через сеть,
• кэширование диска для уменьшения среднего времени доступа к файлам.

Версия UNIX System V Release 4 - это незаконченная коммерческая версия операционной системы, т.к. в ее кодах отсутствуют многие системные утилиты, необходимые для успешной эксплуатации ОС, например утилиты администрирования или менеджер графического интерфейса. Версия SVR4 является скорее стандартной реализацией кода ядра, вобравшая в себя наиболее популярные и эффективные решения из различных версий ядра UNIX, такие как виртуальная файловая система VFS, отображаемые в память файлы и т.п. Код SVR4 (частично доработанный) лег в основу многих современных коммерческих версий UNIX, таких как HP - UX, Solaris, AIX и т.д.

КОММЕРЧЕСКИЕ РЕАЛИЗАЦИИ UNIX

1. UnixWare

   UnixWare представляет собой полную реализацию версии системы UNIX для Intel - совместимых платформ - UNIX System V Release 4.2 (SVR4.2). Система сочетает высокую производительность, удобный графический интерфейс и возможности гибкой интеграции с сетями NetWare. Реализованная в ядре поддержка протокола IPX предоставляет пользователям UnixWare прозрачный доступ к сетевым ресурсам NetWare. DOS - клиенты сети получают при этом терминальный доступ к приложениям на сервере UnixWare и возможность коллективного использования файлов, хранящихся на сервере NetWare. Система выпускается в двух вариантах: UnixWare Personal Edition для работы в качестве клиента и однорангового сервера на 2 соединения, UnixWare Application Server, для построения мощного многопользовательского сервера приложений.

   Версия UNIX SVR4.2 была создана фирмой UNIX System Laboratories (USL) в 1992 году как развитие версии UNIX System V Release 4. Для совместимости этой версии с наиболее популярными в секторе локальных сетей операционными системами Novell NetWare было создано совместное предприятие USL и Novell Univel, которое разработало и выпустило на рынок операционную систему UnixWare.

2. Solaris

   Solaris 2.x - это операционная система компании Sun, базирующаяся на UNIX System V Release 4. Она включает:

   • базовую операционную систему SunOS 5.x и систему сетевой поддержки ONC (Open Network Computing);
   • оконную систему Open Windows версии 3.х (построенную на базе X11R5) с интерфейсом в стандарте OPEN LOOK;
   • набор вспомогательных утилит (диспетчер файлов, почту, печать, календарь и другие) DeskSet версии 3.х.

   Компания Sun доработала исходный код UNIX System V Release 4 в соответствии со своими потребностями. Новая ОС Solaris 2.x имеет несколько основных отличий от базовой операционной системы:

   • реализована многонитевость,
   • поддерживается симметричная многопроцессорная обработка,
   • предусмотрен режим реального времени: допускаются прерывания процессов в системной фазе, что обеспечивает гарантированное время ответа на запросы.

   Сетевая среда Solaris 2.x включает в себя известную и уже ставшую стандартом сетевую файловую систему NFS, глобальную справочную службу и средства разработки распределенных приложений. Сегодня Solaris стал одной из самых распространенных версий UNIX. Эта ОС работает на платформах SPARC, Intel x86, PowerPC.

   Осенью 1994 года компания Sun Microsystems объявила о выпуске новой версии операционной системы Solaris для платформ SPARC и Intel x86 - Solaris 2.4. Эта версия появилась в результате тщательного и долгого тестирования предыдущих версий. Solaris 2.4 является стабильной и качественной версией Solaris. Качество выражается не только в устранении всех замеченных в ходе тестирования недостатков, но и в более высокой производительности, чем у Solaris 2.x. В частности, увеличена средняя производительность при работе с СУБД за счет реализации асинхронных операций ввода-вывода в ядре, а не в библиотеках. Производительность файлового сервера NFS увеличилась в результате более эффективного использования механизма многонитевой обработки. Кроме того, гораздо быстрее стали работать протоколы TCP/IP и программы, реализующие пользовательский интерфейс. Важным свойством Solaris 2.4 является переносимость - программы, написанные для SPARC, могут выполняться на х86 и наоборот.

3. SCO UNIX System V/386

   Варианты ОС UNIX, производимые компанией SCO и предназначенные исключительно для использования на Intel - платформах, до сих пор базируются на лицензированных исходных текстах System V 3.2. Однако SCO довела свои продукты до уровня полной совместимости со всеми основными стандартами (в тех позициях, для которых существуют стандарты). Консерватизм компании объясняется прежде всего тем, что ее реализация ОС UNIX включает наибольшее количество драйверов внешних устройств и поэтому может быть установлена практически на любой Intel - платформе. Естественно, при переходе на другой вариант опорных исходных текстов ядра системы могла бы потребоваться массовая переделка драйверов. Тем не менее SCO имеет соглашение с французской компанией Chorus Systems о разработки новой версии SCO UNIX, базирующейся на микроядре Chorus и предназначенной для использования в системах реального времени.

   В настоящее время компания SCO приобрела у Novell ОС UnixWare и работает над версией UNIX, совмещающей особенности SCO UNIX и UnixWare в рамках одной системы.