Unix的起源

不得不说的 Unix

【内容摘要】

  • Unix诞生于1969年,此后快速被广泛应用;
  • Unix一开始是开源的,后来AT&T收回版权,并且不公开源代码;
  • Unix的代码是由90%的C语言和10%的汇编组成;
  • Unix后来的两大分支:AT&T的System V和BSD。

  由于早期的计算机并不像现在的个人计算机一样普遍,只有极少数人才有机会接触到,并且当时的计算机架构很难使用,操作接口麻烦。因此在1965年前后,由贝尔实验室(Bell)、麻省理工学院(MIT)及通用电气公司(GE)共同发起了Multics的项目,Multics(全称:MULTiplexed Information and Computing System)是一个全面的、通用的分时操作系统,Multics项目的目的是想让大型主机可以同时提供300台以上的终端机连接使用的目标。
  可是,到了1969年前后,项目进度落后,资金也短缺,在认为Multics项目不可能成功之后,贝尔实验室退出了该项目的研究工作。最终Multics项目还是成功地开发出了他们的系统,Multics系统虽然后来没有受到很大的重视,但是该项目培养出了很多优秀的人才,包括Ken Thompson、Dennis Ritchie、Joe Ossanna、Douglas McIlroy、Peter Neumann、Stan Dunten、Rudd Canaday等等。

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图1. Multics 分时操作系统的历史

  参与Multics项目的工程师们调回贝尔实验室后,面对实验室落后的仍以批处理工作的计算机环境,他们非常怀念Multics。其中一位工程师Ken Thompson,他因为想移植一套名为“太空旅游”的游戏,希望开发一个小的操作系统以供使用。1969年8月,万般无奈的Thompson在库房里发现了一个闲置的PDP-7,刚好此时处于休假期并且他的妻儿探亲去了,于是Thompson有了额外的一个月时间实施他的计划。经过4个星期的奋斗,以汇编语言写出了一组内核程序,还包括一些内核工具程序,以及一个小的文件系统。在操作系统、Shell程序、编辑器和汇编程序上,他各花了一周时间。
  由于当时Thompson从Multics项目中获得想法,将Multics庞大而复杂的系统进行简化,于是同实验室的朋友都戏称这个系统为Unics(该系统就是Unix的原型)。
  Thompson的这个文件系统有两个重要的概念,分别是:

  • 所有的程序或系统装置都是文件。
  • 不管构建编辑器还是附属文件,所写的程序只有一个目的,就是要有效地完成目标。

这些概念在后来对于Linux的开发有相当重要的影响。这也就是著名的KISS(keep it simple, stupid)原则,即“简单原则”——尽量用简单的方法解决问题,这是“Unix哲学”的根本原则。

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图2. 最初运行Unix系统的DEC PDP-7

  由于Thompson写的Unics实在太好用了,所以在贝尔实验室内部广为流传,并且多次经过改版。但是因为Unics是以汇编语言写的,高度依赖硬件,所以每次安装到不同的机器上都需要重新编写汇编语言。于是Thompson与Ritchie合作想将Unics改用更高级的程序语言来编写,从而提高可移植性。他们先选择了BCPL(简称B语言),然后又尝试PASCAL,发现编译出来的内核性能都不是很好,因为这些语言都不太贴近硬件操作。于是,两人(主要是Dennis Ritchie)决定自己开发一套新的语言:这就是大名鼎鼎的 C 语言。

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图3. Ken Thompson(坐着)和Dennis Ritchie在PDP-11前工作

  1973年,Dennis Ritchie 用C 语言重写与编译Unics的内核,最后发行出Unix的正式版本。“重写”说起来简单,实际上并不是简单的汇编到C语言的翻译,这里边包含了很多的发明和创造。在此期间引入的“pipe”(管道)功能后来成为了Unix的一大优势,这种功能使得程序间输出结果的传递非常容易。管道的概念是贝尔实验室的Douglas McIlroy发明的,后被很多操作系统大量拷贝,其中包括Unix的所有变体、Linux、DOS和Windows。
  重写过的Unix很快就流行起来,此后便一直应用于生产领域。40多年过去了,虽然出现了很多的类Unix系统(例如Linux),但是他们都继承了Unix 中的基本思想,并且发扬光大。著名的类Unix系统包括Berkeley Unix、Minix、Linux、AIX、A/UX、HP-UX以及Solaris,苹果的Mac OS X则是基于Berkeley Software Distribution(简称BSD)Unix。

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图4. 1998年被授予国家科技奖章(左起分别是Thompson、Ritchie和克林顿)

  Unix是以C语言写成的,理论上是具有可移植性的,只要获得Unix的源码,并且针对大型主机的特性加以修改,就可能将Unix移植到另一台不同的主机上。
  1973年以后,Unix开始与学术界合作开发,其中最重要的是与加州大学伯克利分校(Berkeley)的合作。伯克利大学的Bill Joy在移植Unix的过程中加入了很多工具软件与编译程序,最终将它命名为Berkeley Software Distribution (BSD)。BSD是Unix很重要的一个分支。同时Bill Joy也是Sun这家公司的创办者。Sun公司即是以BSD开发的内核进行自己的商业Unix版本的开发的。(后来可以安装在x86硬件架构上面FreeBSD即是BSD改版而来!)
  由于Unix的高度可移植性与强大的性能,加上当时并没有版权的纠纷,所以让很多商业公司开始了Unix操作系统的开发。但每一家公司自己出品的Unix虽然在架构上大同小异,但是却仅能支持自身的硬件,所以,早些年的Unix只能与服务器(Server)或者大型工作站(Workstation)划上等号。直到1979年,AT&T推出了System V第七版Unix,才支持x86架构的个人计算机系统。后来因为AT&T出于商业考虑,想将Unix的版权收回去,因此在第七版System V中特别提到了“不可对学生提供源码”的严格限制。
  目前被称为纯种UNIX的指的就是System V和BSD这两套。

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图5. 类Unix系统家谱

  从Unix诞生之日起,各种信誓旦旦的预言就伴随着它,说Unix必将衰败,或者被其它操作系统挤出市场。可是在今天,它化身为Linux、BSD、Solaris、MacOS X以及好几个其它变种的Unix,却显得前所未有的强大。


  这个故事告诉我们:适当地给富含创造力的工程师休假是多么重要!

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