重庆警院计算机基础课外阅读第3章 操作系统-3 UNIX发展史

UNIX发展史UNIX这个名字早已被众多用户所熟知。作为一个操作系统，它以其独特的魅力----即开放性、可移植性、和多用户多任务等特点，不仅赢得了广大用户的喜爱，同时也受到许多计算机厂商的青睐。Unix操作系统的历史漫长而曲折，它的第一个版本是1969年由KeThompson在AT&T贝尔实验室实现的，运行在一台DECPDP-7计算机上。这个版本实现了一个文件系统、一个命令解释器(shell)和一些简单的文件工具。Ken和他的伙伴们使用GE系统来为PDP-7进行交叉编译，很快写好了汇编器，使系统有了自支持的能力。这个系统已基本成型，其文件系统与现在的文件系统相似，它使用i结点，有特殊文件类型支持目录和设备，而且可以同时支持两个用户。与当时的一个名为MULTICS(MULTiplexedInformationandComputingSystem)的操作系统相比，UNIX显得异常短小精悍，它曾被玩笑地称作UNICS,代表UNiplexedInformationandComputingSystem.有人称MULTICS代表ManyUnneccessarilyLargeTablesInCoreSimulataneously,而UNIX则是裁减了的MULTICS，不久，UNICS变成了UNIX而且被流传下来。1970年，UNIX被移植到PDP-11/20上，这需要很大的工作量，因为整个系统全是用汇编语言编写的。C语言的诞生给系统设计带来了新的契机,KenThompson和DennisRitchie使用C语言对整个系统进行了再加工和编写，使得Unix能够很容易的移植到其他硬件的计算机上。从那以后，Unix系统开始了令人瞩目的发展。由于此时AT&T还没有把Unix作为它的正式商品，因此研究人员只是在实验室内部使用并完善它。正是由于Unix是被作为研究项目，其他科研机构和大学的计算机研究人员也希望能得到这个系统，以便进行自己的研究。AT&T以分发许可证的方法，对Unix仅仅收取很少的费用，大学和研究机构就能获得Unix的源代码以进行研究。Unix的源代码被散发到各个大学，一方面使得科研人员能够根据需要改进系统，或者将其移植到其他的硬件环境中去，另一方面培养了懂得Unix使用和编程的大量的学生，这使得Unix的普及更为广泛。由于操作系统的开发相当困难，只有少数的计算机厂商，如IBM、Digital等大型公司，才拥有自己的操作系统，而其他众多生产计算机的硬件厂商则采用别人开发的操作系统。因为Unix不需要太多的花费，因此很多厂商就选择了Unix作为他们生产的计算机使用的操作系统。他们把Unix移植到自己的硬件环境下，而不必从头开发一个操作系统。到了70年代中后期，在Unix发展到了版本6之后，AT&T认识到了Unix的价值，成立了Unix系统实验室（UnixSystemLab,USL）来继续发展Unix。因此AT&T一方面继续发展内部使用的Unix版本7，一方面由USL开发对外正式发行的Unix版本，同时AT&T也宣布对Unix产品拥有所有权。几乎在同时，加州大学伯克利分校计算机系统研究小组（CSRG）使用Unix对操作系统进行研究，因此他们的研究成果就反映在他们使用的Unix中。他们对Unix的改进相当多，增加了很多当时非常先进的特性，包括更好的内存管理，快速且健壮的文件系统等，大部分原有的源代码都被重新写过，以支持这些新特性。很多其他Unix使用者，包括其他大学和商业机构，都希望能得到CSRG改进的Unix系统。因此CSRG中的研究人员把他们的Unix组成一个完整的Unix系统──BSDUnix（BerkeleySoftwareDistribution），向外发行。到此，UNIX就有了一个大的分支，分为AT&TUNIX和BSDUnix，现代的Unix版本大部分都是这两个版本的衍生产品。Unix在Unix的历史发展中具有相当大的影响力，被很多商业厂家采用，成为很多商用Unix的基础。而AT&T与其同时存在的Unix版本的影响就小得多。同时很多研究项目也是以BSDUnix为研究系统，例如美国国防部的项目─ARPANET，ARPANET今天发展成为了Internet，而BSDUnix中最先实现了TCP/IP，使Internet和Unix紧密结合在一起。而AT&T的Unix系统实验室，同时也在不断改进他们的商用Unix版本，直到他们吸收了BSDUnix中已有的各种先进特性，并结合其本身的特点，推出了UnixSystemV版本之后，情况才有了改变。从此以后，BSDUnix和UnixSystemV形成了当今Unix的两大主流，现代的Unix版本大部分都是这两个版本的衍生产品。Unix的版本号表示方式比较复杂，各种不同的Unix版本有自己的版本标识方式，如最早AT&T开发的内部Unix使用简单的顺序号来标识版本，从V1到V7。BSD使用主版本加次版本的方法标识，如4.2BSD，4.3BSD，在原始版本的基础上还有派生版本，这些版本通常有自己的名字，如4.3BSD-Net/1，4.3BSD-Net/2。AT&T使用罗马数字来标识他们的对外发布的Unix版本，用Release来表示次版本。如SystemVRelease4（简写为SVR4）标识AT&T的UnixSystemV的第四次发布的版本。其他商业公司的Unix使用自己的版本标识，如Sun的Solaris2.6，IBM的AIX4.0等。虽然AT&T的UnixSystemV也是非常优秀的Unix版本，但是BSDUnix在Unix领域内的影响更大。AT&T的Unix系统实验室一直关注着BSD的发展，在1992年，Unix系统实验室指控BSDI──一家发行商业BSDUnix的公司，违反了AT&T的许可权，发布自己的Unix版本，并进一步指控伯克利计算机系统研究组泄漏了Unix的商业机密（此时的4.3BSD中来自AT&TUnix的代码已经不足10%）。这个官司影响了很多Unix厂商，使他们不得不从BSDUnix转向UnixSystemV,以避免法律问题。以至于当今大多数商业Unix版本都是基于UnixSystemV的。这件有关Unix版权的案子直到Unix系统实验室被AT&T卖给了Novell公司后才得以解决，Novell不打算陷入这样的法律纷争中，因此就采用了比较友好的做法。伯克利的CSRG被允许自由发布BSD，但是其中来自于AT&T的代码必须完全删除。因此CSRG就对他们最新的4.4BSD进行了修改，删除了那些来自于AT&T的源代码，发布了4.4BSDLite版本（该系统是不完整的，尤其对于英特尔386体系的计算机系统）。由于这个版本不存在法律问题，4.4BSDLite成为了现代BSD系统的基础版本。Novell的比较友善的做法还不止对BSD，他把自己的Unix改名为Unixware，而将Unix商标赠送给X/Open──一个由众多Unix厂家组成的联盟，这样这个联盟内的所有成员均可使用Unix商标。从此之后，Unix不再是专有产品了。后来Novell由于自身的经营问题，又将Unixware卖给SCO公司。同时，由于BSD系统已经十分成熟，作为对操作系统进行研究的目标已经达到，伯克利计算机系统研究组（CSRG）在发布了4.4BSD-lite2之后就解散了，小组的科研人员有些进入了Unix商业公司，有些继续进行其他计算机领域的研究。此时，严格意义上的UnixSystemV和BSDUnix都不复存在了，存在的只是他们的各种后续版本。Unix的魅力不仅在于其功能的强大性，还在于其优秀的可扩展性，它提供了高级语言C和各种解释语言可用于编写程序。利用这些系统提供的工具，使用者就能按照自己的需要和兴趣对原有系统进行扩展，满足相当一部分计算机研究人员和使用者的需要，这样Unix就具备更强大的能力，完成各种复杂的任务。一旦用熟了Unix，体会到Unix的强大功能，使用者就会希望一直使用它，而不是仅具备有限能力的其他计算机系统。企业也希望能在其可以承受的条件下，利用Unix系统的强大处理能力。由于Unix是多用户操作系统，作为系统的普通使用者只能使用系统提供的有限功能，而只有Unix系统管理员才能充分利用其的全部能力。因而拥有自己的Unix系统也是一个普通Unix使用者的愿望。但是在那些时候，能够满足这些愿望的计算机并不是每个人都能买得起的。昂贵的硬件，以及Unix逐渐商业化趋势，都使得拥有自己的Unix对大多数人只是美好的愿望，而使用Unix的地方主要为一些要求较高的科研和大中型公司机构。到80年代，个人计算机的出现，使得硬件的价格能被人和小企业接受了，给拥有一个Unix系统的愿望带来了一线曙光。但是使用8086芯片的个人计算机能力比较差，在其上不能实现真正正常工作的多用户系统。进入九十年代之后，英特尔公司推出的80386芯片使个人计算机的计算能力大大提高，在个人计算机上构建一个可以真正使用的Unix也成为了可能。事实上此时能运行在X86平台上的Unix相当有限，Mircosoft的Xienx是一种（后来发展成为SCOUnix），但不能指望能自由、免费使用这个商用系统。要移植Unix到PC平台上便需要Unix的源代码，而此时受AT&T的许可权的限制，Unix代码还不能被自由获得（但在BSD与AT&T的法律纠纷之后的4.4BSDLite不再受这个限制了，可以在BSD许可下自由使用）。很多计算机爱好者为了实现一个可以自由使用的操作系统，不断进行着努力。自由软件基金会的GNU计划的目的就是打算创建一个自由的、与Unix类似的操作系统，为了实现这个目的，GNU开发了很多非常有效的工具，包括编译器和很多系统命令，然而GNU计划中的操作系统内核──HURD，却进展缓慢，从而无法构建一个完整的操作系统。很快，就有计算机爱好者开始考虑在个人计算机平台上构建一个Unix内核。芬兰一位计算机研究生LinusTorvalds开始了这个工作，并取得了相当大的成功，他通过学习Minix──一个用于教学目的的简单Unix系统，在x86平台上构建了Linux内核，这个内核和GNU的系统工具结合起来，成为当前非常流行的GNU/Linux系统。在这里想要着重介绍一下Linux发展的历程。说到Linus和他的操作系统，就不能不提到他的故乡芬兰。芬兰可以说是世界上国土面积按比例来说处在北极圈内最多的国家（约1/4的国土），在这个寒冷的国度里，遍布着大大小小约六万多个湖泊，芬兰也因此被人们称为“千湖之国”。在芬兰，一年中实际上只有三个季度，即春冬、夏季和秋冬。“严寒的冬天”长达8个月之久，而夏天却只有60天左右。芬兰的历史可以说是芬兰人民与自然、与寒冷做艰苦卓绝的斗争的一个神话。芬兰人的民族史诗《卡勒瓦拉》就记载了这个民族从远古时代起直到圣女玛丽亚生下英雄卡勒利亚王为止的所有神话。这部史诗的作者从丰富的民间传说、神话及歌谣中汲取了一切养料和精彩篇章，将它们收集、改编并润色整理，1835年初版时有35篇长诗，共12000多行；而1849年再版时，篇幅几乎增加了一倍，共50篇长诗，23000余行，最终成为芬兰人的“荷马史诗”。140多年后，又有一位芬兰人创造了另一部伟大的“史诗”，他就是天才的程序员Linus.不过这一次他用的是计算机语言，他收集这部“史诗”创作素材的地方是覆盖全球的因特网。这使得他的创作从一开始便具有了国际性，使得他的这部“史诗”成了一部国际性的作品。这部“史诗”的问世，很有可能在20世纪以及21世纪成为芬兰人对于世界的最巨大的贡献。这部“史诗”的创作是从芬兰首都赫尔辛基开始的。芬兰首都赫尔辛基是一座三面环海、风景秀丽、大小湖泊星罗棋布的城市；它还是举世闻名的大学城和国际性的政治、文化及会议中心，这里曾举行过多次西方国家的首脑会议。在距市中心约10分钟脚程的地方，有一条以卡勒瓦拉命名的大街，街道两旁，19世纪的旧式住宅和现代化的建筑相映成趣。卡勒瓦拉大街上，有一座大学生寄宿公寓，我们这部史诗的缔造者LinusTorvalds就住在这座