Введение

В 1994 году компьютерное сообщество отметило двадцатипятилетие с момента появления операционной системы UNIX. После своего рождения в 1969 году система была перенесена на множество различных аппаратных платформ, появилось большое количество ее реализаций, созданных коммерческими компаниями, учебными заведениями и научно-исследовательскими организациями. Система UNIX начала свое развитие с небольшого набора программ и за годы переросла в гибкую ОС, использующуюся для работы огромного количества программных сред и приложений. На сегодняшний день существуют варианты UNIX для самых различных аппаратных платформ, начиная от небольших встроенных процессоров, рабочих станций и настольных систем и заканчивая высокопроизводительными многопроцессорными системами, объединяющими большое количество пользователей.
Операционная система UNIX — это среда выполнения и системные службы, под управлением которых функционируют входящие в набор ОС пользовательские программы, утилиты и библиотеки. Эта книга рассказывает о разработке и реализации самой системы, не описывая программы и утилиты, выполняющиеся под ее управлением. Система UNIX начала свою жизнь в недрах Bell Telephone Laboratories (BTL), которая и ответственна за все ее ранние реализации. Сначала система получила распространение среди нескольких компаний и учебных заведений. Именно этот факт повлиял на дальнейшее развитие различных реализаций UNIX. Все они поддерживали только набор внутренних интерфейсов, приложений и возможностей, обычно ожидаемых от стандартной «системы UNIX». Внутреннее устройство каждой было различным, отличаясь семантикой интерфейсов и набором предоставляемых «дополнительных» возможностей. В этой книге уделяется особое внимание описанию основополагающих реализаций UNIX, таких как System V Release 4 (SVR4) компании Novell, Berkeley Software Distribution (4xBSD) Калифорнийского университета и Mach университета Карнеги— Меллона. Здесь также обсуждается большое количество коммерческих вариантов системы, таких как SunOS и Solaris компании Sun Microsystems, Digital UNIX компании Digital Equipment Corporation и HP-UX корпорации Hewlett-Packard Corporation.
Эта глава посвящена описанию развития систем UNIX. Сначала вы увидите краткий рассказ о рождении, становлении и принятии системы компьютерным сообществом. Затем будут описаны факторы, повлиявшие на ее эволюцию, и, наконец, будут отмечены возможные направления дальнейшего развития UNIX.

Перед тем как начать изучение операционной системы UNIX, полезно немного узнать о ее истории и эволюции. В следующих разделах мы проследим развитие UNIX от зарождения ее в недрах AT&T до нынешнего современного, немного хаотичного состояния в виде набора операционных систем, реализованных под различные платформы, различными авторами и существующих в самых различных вариантах. Более полное изложение истории развития UNIX можно найти в других публикациях, например в книге Питера Салюса (Peter Salus) «А Quarter Century of UNIX» Эта статья расскажет только об основных событиях, произошедших в истории системы UNIX.

Начало

В конце 60-х годов Bell Telephone Laboratories совместно с компанией General Electric и Массачусетским технологическим институтом организовали совместный проект, целью которого была разработка операционной системы под названием Multics [2]. Проект был аннулирован в марте 1969, но некоторые разработчики из BTL продолжили поиск интересных идей для последующей реализации. Один из участников проекта, Кен Томпсон (Kenneth Thompson), написал игровую программу под названием «Космическое путешествие» («Space Travel») и нашел для ее запуска малоиспользуемый в те годы компьютер PDP-7 (созданный Digital Equipment Corporation). Однако этот компьютер не имел собственной среды разработки программ, поэтому Томпсон перенес свою программу на другую машину, Honeywell 635, работавшую под управлением ОС GECOS, и затем создал перфоленту со своей программой для PDP-7.
С целью совершенствования разработки «Космического путешествия» Томпсон совместно с Денисом Ритчи (Dennis Ritchie) начал разработку рабочей среды для PDP-7. Первым созданным компонентом стала простая файловая система, дальнейшее развитие которой впоследствии появилось в первых версиях UNIX и сейчас известно как System V file system (s5fs). Чуть позже ими были добавлены подсистема обработки, простой командный интерпретатор под названием shell (который позже развился в Bourne shell, [4]), а также небольшой набор утилит. Система стала самодостаточной и не требовала больше среды GECOS. Авторы назвали свою систему UNIX в честь про-екта Multics1.
В следующем году Томпсон, Ритчи и Йозеф Оссанна (Joseph Ossanna) добились того, что BTL приобрела машину Digital PDP-11 для обработки документации в отделе патентов. Затем они экспортировали UNIX на эту машину и добавили несколько утилит обработки текста, в том числе редактор ed и инструмент отображения текста runoff. Томпсон также разработал новый язык программирования В (усовершенствовав тем самым язык BPCL, [5]) и написал на нем несколько первых ассемблеров и утилит. Язык В был интерпретируемым, вследствие чего обладал низкой производительностью. Поз-же Ритчи усовершенствовал свою разработку, назвав результат С. Язык С поддерживал типы и структуры данных. Успех языка С являлся основой успешного развития системы UNIX.
ОС UNIX становилась все более популярной внутри BTL. В ноябре 1971 года Ритчи и Томпсон под руководством Дуга Мак-Илроя (Doug Mcllroy) опубликовали первую редакцию «Руководства для программиста UNIX». В дальнейшем появилось ровно 10 изданий этого руководства — по количеству версий систем UNIX, созданных в лабораториях BTL.
1 Питер Салюс в своей книге рассказывает, что этимология слова UNIX обязана своим проис-хождением шуткам коллег-хакеров. Multics была многопользовательской системой, а первая UNIX работала всего с двумя пользователями. Латинский корень «много» заменили на «один» («единственный»). Получилось — UNICS (Uniplexed Information and Computing Service). На-звание понравилось, поскольку напоминало об участии сотрудников Bell Labs в разработке Multics. Позже UNICS было изменено на UNIX. Том ван Влек, лично зная всех персонажей, «из первых рук» уточняет (http://www.multicians.org/unix.html), что название UNIX предложил Брайан Карниган как «Multics without balls*. История имела продолжение. Когда хакер-ская коалиция распалась, Ричард Столлмен решил создать систему, «совместимую с UNIX, чтобы она была переносимой и чтобы пользователи UNIX могли бы легко на нее перейти. Аббревиатура GNU была выбрана для нее в соответствии с хакерской традицией как рекурсивный акроним выражения «GNUTs Not UNIX » («GNU — это не UNIX »)». — Прим. ред.
2 Позже эта работа была подвергнута изменению и переиздана в виде книги [7].
Первые несколько реализаций ОС использовались только внутри BTL. Третья версия, вышедшая в феврале 1973, включала в себя компилятор языка С под названием сс. В том же году система была переписана на языке С, в результате чего в ноябре того же года появилась версия 4. Это в высокой степени повлияло на будущий успех системы UNIX. Томпсон и Ритчи создали первую работу о UNIX под названием «The UNIX Timesharing System» [6], которая была представлена на симпозиуме по операционным системам (Л CM Symposium on Operating Systems, SOSP) в октябре 1973 года и опубли-кована в июле 1974 года в Communications of ACM2. Эта работа стала первой публикацией, возвестившей миру о UNIX