Unix系統是什么

Unix是一個分時操作系統，除了作為網絡操作系統之外，還可以作為單機操作系統使用。Unix作為一種開發平臺和臺式操作系統獲得了廣泛使用，目前主要用于工程應用和科學計算等領域。

Unix 是 20 世紀 70 年代初出現的一個操作系統，除了作為網絡操作系統之外，還可以作為單機操作系統使用。Unix 作為一種開發平臺和臺式操作系統獲得了廣泛使用，目前主要用于工程應用和科學計算等領域。

發展歷史

UNIX 系統是一個分時系統。最早的 UNIX 系統于 1970 年問世。此前，只有面向批處理作業的操作系統，這樣的系統對于需要立即得到響應的用戶來說是太慢了。在 60 年代末，Kenneth Thompson 和 Dennis Ritchie 都曾參加過交互方式分時系統 Multics 的設計，而開發該系統所使用的工具是 CTSS。這兩個系統在操作系統的發展過程中都產生過重大影響。在此基礎上，在對當時現有的技術進行精選提煉和發展的過程中，K.Thompson 于 1969 年在小型計算機上開發 UNIX 系統，后于 1970 年投入運行。

1973 年，DennisRitchie 開發出 C 語言，用來改寫原來用匯編語言編寫的 UNIX，由此產生了 UNIX VersionV。1974 年，Kenneth Thompson 和 Dennis Ritchie 合寫的“The UNIX Time-Sharing System"在 Communication of ACM 上發表，正式向外界披露了 UNIX 系統。

當時，PDP-11 系列小型計算機在世界各地已經得到廣泛應用，UNIX 系統一開發后便廣泛配備于美國各大學的 PDP-11 系列計算機上，由此為 UNIX 的廣泛應用創造了物質條件。

1978 年，UNIX Version VI 發表，隨后又于 1979 年用于 VAX-11 超級小型機。以后，不斷地出現各種新的版本。美國電話電報公司分別于 1981 年和 1983 年發表 AT&T UNIX SystemII 和 UNIX SystemV。美國加州大學伯克萊分校也先后發表了 UNIX 的版本 BSD4.1，BSD4.2 和 BSD4.3。

現在 UNIX 系統的用戶日益增多，應用范圍也日益擴大。無論在各種類型的微型機、小型機，還是在中、大型計算機，以及在計算機工作站甚至個人計算機上，很多都已配有 UNIX 系統。不僅新推出的機型配有 UNIX 系統，而且一些歷史較久的生產廠商，也競相將原有機型配上 UNIX 系統以便打開銷路、爭取市場。

特點

UNIX 系統在計算機操作系統的發展史上占有重要的地位。它確實對已有技術不斷作了精細、謹慎而有選擇的繼承和改造，并且，在操作系統的總體設計構想等方面有所發展，才使它獲得如此大的成功。UNIX 系統的主要特點表現在以下幾方面：

(1)UNIX 系統在結構上分為核心程序(kernel)和外圍程序(shell)兩部分，而且兩者有機結合成為一個整體。核心部分承擔系統內部的各個模塊的功能，即處理機和進程管理、存儲管理、設備管理和文件系統。核心程序的特點是精心設計、簡潔精干，只需占用很小的空間而常駐內存，以保證系統的高效率運行。外圍部分包括系統的用戶界面、系統實用程序以及應用程序，用戶通過外圍程序使用計算機。

(2)UNIX 系統提供了良好的用戶界面，具有使用方便、功能齊全、清晰而靈活、易于擴充和修改等特點。UNIX 系統的使用有兩種形式：一種是操作命令，即 shell 語言，是用戶可以通過終端與系統發生交互作用的界面；另一種是面向用戶程序的界面，它不僅在匯編語言，而且在 C 語言中向用戶提供服務。

(3)UNIX 系統的文件系統是樹形結構。它由基本文件系統和若千個可裝卸的子文件系統組成，既能擴大文件存儲空間，又有利于安全和保密。

(4)UNIX 系統把文件、文件目錄和設備統一處理。它把文件作為不分任何記錄的字符流進行順序或隨機存取，并使得文件、文件目錄和設備具有相同的語法語義和相同的保護機制，這樣既簡化了系統設計，又便于用戶使用。

(5)UNIX 系統包含有非常豐富的語言處理程序、實用程序和開發軟件用的工具性軟件，向用戶提供了相當完備的軟件開發環境。

(6)UNIX 系統的絕大部分程序是用 C 語言編程的，只有約占 5%的程序用匯編語言編程。C 語言是一種高級程序設計語言，它使得 UNIX 系統易于理解、修改和擴充，并且具有非常好的移植性。

(7)UNIX 系統還提供了進程間的簡單通信功能。

功能模塊

操作系統要管理計算機系統的硬件資源和軟件資源，以便為用戶所使用。硬件資源一般指 CPU(中央處理機)、存儲器(內存和外存)、外部設備等。軟件資源是指系統程序和數據，即操作系統、系統實用程序及應用軟件，以及用戶的程序和數據，它們都以文件的方式存放在存儲器中。操作系統由若干個功能模塊有機地聯系在一一起，協調地進行工作。這些模塊是：處理機和進程管理模塊、存儲管理模塊、設備管理模塊、文件系統和用戶界面。

處理機和進程管理模塊

由于處理機(CPU)是計算機中關鍵的資源，進程的執行與 CPU 密切相關，因此處理機和進程管理模塊可簡稱為進程管理模塊。我們把確定哪些作業將調入內存運行和完成運行后撤出內存的工作稱為作業調度。把如何控制一個作業在運行階段的三個狀態間的轉換稱為進程調度。因而，如何充分發揮資源的利用率，使響應時間短，使各用戶作業等待執行的時間最短，是制訂相應的作業調度算法和進程調度算法的原則。只是在不同的操作系統中，對以上目標有不同的著重點，因而調度算法也就有所不同。

存儲管理模塊

存儲管理是對作業從進入就緒狀態起到運行結束之間所使用的存儲器(包括內存和外存)進行管理?？梢詫⒋鎯芾砟K的任務分為存儲分配、地址映射和存儲保護 3 部分。

存儲分配

一個程序在編譯和鏈接后，得到一個稱為內存映像的文件。該文件描述了這個程序在運行時所需要的內存大小，其中包括代碼和數據區的地址。這些地址稱為邏輯地址，并且以首地址 0 為參考地址。每當一個作業調入內存，進入就緒狀態，存儲管理模塊就要根據可利用的內存空間與作業所需要的內存兩者進行計算，給該作業分配相應的內存空間。

地址映射

將一個作業裝入內存，意味著一個進程將被創建。存儲管理模塊會把該作業的映像文件首地址(為零)對準內存中進程的首地址。這個進程的首地址或起始地址是內存中的物理地址，稱為偏移量(offset)。映像文件的邏輯地址加上偏移量，得到內存中的地址值均為物理地址。計算邏輯地址到物理地址的轉換工作稱為地址映射。映像中所有的邏輯地址都可轉換為物理地址。

內存保護

內存空間總是被若干個進程分享，其中包括操作系統本身要常駐在內存中的那一部分。內存保護的任務是對內存空間中已劃分出的區域，知道它們各屬于哪些進程，并且知道每個進程有權訪問的區域。每當一個進程執行過程中需要訪問某個地址時，存儲管理模塊就要檢查一下這個進程是否有權訪問這個物理地址。通常，每個進程在內存中的區域是該進程可以訪問的合法地址。如果訪問的地址落在該進程的區域之外，即產生了非法訪問。一旦遇到非法訪問，內存保護就要拒絕訪問，并進行出錯處理。

UNIX 標準化

ISO C

1989 年下半年，C 程序設計語言的 ANSI 標準 X3.159-1989 得到批準。此標準被也采納為國際標準 ISO/IEC9899:1990。ANSI 是美國國家標準學會(American National Standards Institute)的縮寫，它是國際標準化組織(International Organization for Standardization，ISO)中代表美國的成 25]員。IEC 是國際電子技術委員會(International Electrotechnical Commission)的縮寫。

ISO C 標準現在由 ISO/IEC 的 C 程序設計語言國際標準工作組維護和開發。ISO C 標準的意圖是提供 C 程序的可移植性，使其能適合于大量不同的操作系統，而不只是適合 UNIX 系統。此標準不僅定義了 C 程序設計語言的語法和語義，還定義了其標準庫。

1999 年，ISO C 標準被更新，并被批準為 ISO/IEC 9899:1999，它顯著改善了對進行數值處理的應用軟件的支持。除了對某些函數原型增加了關鍵字 restrict 外，這種改變并不影響本書中描述的 POSIX 接口。restrict 關鍵字告訴編譯器，哪些指針引用是可以優化的，其方法是指出指針引用的對象在函數中只通過該指針進行訪問。

1999 年以來，已經公布了 3 個技術勘誤來修正 ISO C 標準中的錯誤，分別在 2001 年、2004 年和 2007 年公布。如同大多數標準一樣，在批準標準和修改軟件使其符合標準兩者之間有一段時間延遲。隨著供應商編譯系統的不斷演化，對最新 ISO C 標準的支持也就越來越多。

UNIX 版本

FreeBSD

FreeBSD 是完全開放源代碼的類 UNIX 系統，它的發展始于 1993 年，源于 386/BSD。FreeBSD 以易用性與高性能而著稱。在最初的發行版中，FreeBSD 只支持 PC 硬件架構，后來又被移植到其他的硬件上面。

NetBSD

NetBSD 同樣也是一個完全開放源代碼的類 UNIX 系統。最初 FreeBSD 只能運行在 PC 硬件上，為了 FreeBSD 能夠兼容其他的硬件，便產生了一個 FreeBSD 的衍生版 NetBSD?？梢哉f，NetBSD 就是為了提高 FreeBSD 的可移植性而產生的一個 BSD 發行版。

OpenBSD

OpenBSD 同樣也是一個從 BSD 派生出的類 UNIX 操作系統。與 NetBSD 不同，OpenBSD 的關注點在于安全。著名的 Open SSH 協議就是最先在 OpenBSD 上實現的。OpenBSD 的吉祥物是一個名稱為 Puffy 的河豚。

Open Solaris

在 UNIX 的各發行版中，Open Solaris 是唯一個由商業版轉為開放源代碼的個例。

Oracle Solaris

在 UNIX 商業版中，Solaris 是一個非常優秀的操作系統。

IBM AIX

AIX(Advanced Interactivee Xecutive)是 IBM 公司所有的 UNIX 操作系統。AIX 源自于 System V Release 3，運行在 IBM 公司的 Power PC 硬件架構之上。

HP-UX

HP-UX(Hewlett Packard UNIX，HPUX)是美國惠普公司在 System v 的基礎上開發的 UNIX 操作系統。

UNIX V6

1975 年發表的 UNIX V6 版是比較成熟的版本，貝爾實驗室免費向美國各大學提供該版本，并開始廣泛地配備于各大學的 PDP-11 系列計算機上。1977 年，UNIX 首次移植到非 PDP 類型的計算機上。

BSD UNIX

除了貝爾實驗室外，另一個使用比較廣泛的 UNIX 版本是美國加州大學貝克利分校開發的 BSD UNIX，該版本大量安裝在 SUN 工作站上。1993 年推出了 4.4BSD 版本。BSD 是網絡的主要平臺，對 DARPA 的 TCP/IP 提供了支持，其中的網絡文件系統(NFS)提供了與很多計算機機種的連接，NFS 及 AT&T 開發的遠程文件共享(RFS)使 UNIX 系統在網絡支持方面保持領先地位。

MINIX

由 Andrews.Tanenbaum 設計的 MINIX 是一個小巧玲瓏又五臟俱全的 UNIX 型結構的操作系統，把主體部分割裂成分立的模塊，程序編制得使用戶易于理解、易于修改，過程短小精悍，并強調訓練學生的操作、調試、修改方面的動手能力。

Solaris

Solaris 曾是使用最廣泛、最成功的商業 UNIX 實現版本。Sun 公司的操作系統最初叫做 Sun OS，主要基于 BSD UNIX 版本。

類 Unix 操作系統

類 Unix 操作系統具有可靠性高、安全性強和數據庫支持功能強大等優點叫，已成為最為安全、可靠、流行的大型服務器操作系統，被廣泛應用于各行業的工業服務器設備。然而，此類系統存在操作復雜、普適性低以及缺乏有效監測與維護手段等問題，并存在重要數據丟失和系統崩潰的風險，大幅縮短了硬件設備使用壽命。

目前常用的類 Unix 系統服務器硬件檢測方法包括基于 Linux Live 技術的檢測方法、基于 Windows togo 技術的檢測方法和基于類 Unix 系統硬件檢測軟件的方法。雖使用 Linux Live 技術能抽取出開源軟件的源代碼，靈活定制硬件自動檢測軟件及生成所需的精簡版檢測報告。但由于 Linux Live 系統自帶的軟件驅動庫版本老舊且不完整，在不同硬件配置機器間的檢測中，需耗費大量時間從系統 ISO 驅動文件庫中查找及安裝驅動程序(>30min)，且常由于缺乏與最新服務器硬件匹配的驅動文件，造成系統無法啟動?；?Windows togo 技術的檢測方法雖擁有完整的系統，但相較于基于 Linux Live 技術的檢測方法需要占用的 U 盤空間大(16GB 以上)，且對于 U 盤的讀取速度要求過高。而基于類 Unix 系統硬件檢測軟件的方法又存在檢測功能單一、兼容性不足和操作難度大的問題。