Краткая история создания Linux и Unix

Что вы ожидаете найти в этой книге? Дабы прояснить этот вопрос, остановимся на миг и взглянем на историю возникновения Linux. Поскольку Linux основана на Unix, история начинается как раз с нее.

ОС Unix была разработана в 1969 г. Кеном Томпсоном (Ken Thompson) и Деннисом Ритчи (Dennis Ritchie) в Bell Laboratories, принадлежащей компании AT&T. Первоначально Unix была однопользовательской ОС, работающей на мини-ЭВМ PDP-7 и написанной на ассемблере. По прошествии короткого времени, когда Томпсон и Ритчи смогли убедить управляющих в необходимости приобретения более мощных PDP-11, Unix была переписана на специально придуманном для этой цели языке программирования С. Кроме того, эффективность новых на тот момент мини-ЭВМ обеспечила возможность создания и системы обработки текстов. И система стала таковой, но об этом немного позже. В первую очередь рассмотрим то, что касается непосредственно написания ОС.

В конце концов, инструментальные средства текстовой обработки были созданы, и Unix (вместе со всеми средствами, под ней работающими) стала широко применяться внутри компании AT&T. На конференции по ОС в 1973 г. Томпсон и Ритчи сделали доклад, посвященный системе, который вызвал повышенный интерес у всего академического сообщества. Компания AT&T не могла заняться компьютерным бизнесом по причине существования антимонопольного законодательства 1956 г., однако дала добро на распространение системы по номинальным ценам. И это было сделано в первую очередь для академических пользователей и, далее, для правительственных организаций и промышленных компаний.

Одним из счастливых обладателей Unix стал Калифорнийский Университет в Беркли (University of California at Berkeley), где силами группы по исследованиям компьютерных систем (Computer System Research Group, или CSRG) в ОС Unix были внесены существенные усовершенствования. Изменения привели к появленю новой модификации Unix, известной как Berkeley Software Development (BSD) Unix, которая стала одной из наиболее влиятельных модификаций, уступая, быть может, лишь разработкам собственно AT&T. В BSD были добавлены такие важные возможности, как сетевая обработка на базе протокола TCP/IP, улучшенная пользовательская файловая система (user file system, UFS), управление заданиями и усовершенствованный код управления памятью.

В течение ряда лет BSD лидировала в академической среде, в то время как версии, выпущенные компанией AT&T, кульминацией которых стала System V, доминировали в коммерческих организациях. Частично это объяснялось социологическими причинами: университетам нравилось неофициальное, причем зачастую более удачное BSD-семейство Unix, тогда как коммерческие организации предпочитали иметь дело с Unix от AT&T.

Будучи управляемой пользователями, равно как теми же пользователями и разработанной, BSD-разновидность Unix была и более новой, и более быстро разрабатываемой. В данной связи последняя официальная версия AT&T Unix, System V Release 4 (SVR4), воплотила в себе большинство положительных черт BSD. Частично по причине того, что в 1984 г. у AT&T появилась возможность заняться продажами Unix, работа над BSD постепенно увядала и сошла на нет в 1993 г., завершившись версией BSD 4.4. Однако работа над усовершенствованием BSD продолжается и поныне множеством разработчиков со всего мира. Существует, по крайней мере, четыре направления развития Unix, произрастающие непосредственно из BSD 4.4. И это уже не говоря о множестве коммерческих версий Unix, наподобие HP-UX от Hewlett-Packard, которая в подавляющем большинстве, если не полностью, основывается на BSD.

BSD и System V — не единственные вариации Unix. поскольку львиная часть кода Unix написана на C, код относительно просто переносить на другие машины и столь же просто переписать заново. Подобные преимущества делают Unix хорошим выбором для компаний, чей основной бизнес связан с продажами аппаратного обеспечения: Sun, SGI, Hewlett-Packard, IBM (неоднократно самостоятельно разрабатывавшая Unix), Digital Equipment Corporation, Amdahl и многие десятки других. Компания обычно создавала новое оборудование, после чего просто переносила на него Unix и в результате оборудование могло функционировать уже непосредственно после выпуска. По прошествии некоторого времени у каждого такого продавца появилась собственная разновидность Unix и контингент клиентов, «намертво» с нею связанный.

Результирующий беспорядок привел к тому, что возникла необходимость в проведении серьезной стандартизации, наиболее существенным достижением которой стало семейство стандартов POSIX, определяющее требования к интерфейсу и инструментальным средствам ОС. Код, написанный в POSIX-стандарте, теоретически переносим в любую ОС, соответствующую POSIX-стандарту, и жесткий пакет тестов POSIX дает предпосылки практического воплощения этой теории. В настоящее время соответствие POSIX-стандарту — одна из главных целей любой серьезной ОС.

Вернемся в начало 80-х. В 1984 г. талантливый хакер Ричард Столлмен (Richard Stallman) инициировал полностью независимый проект по созданию Unix-подобной ОС с ядром, средствами разработки и набором приложении для конечных пользователей. Дублируя название проекта GNU («GNU's Not Unix» — неплохая рекурсивная аббревиатура!), Столлмен ставил перед собой в равной степени как идеологические, так и технические цели. Он хотел получить, с одной стороны, высококачественную ОС, а с другой — такую, которая могла бы распространяться свободно. Когда Сталлмен говорил «свободно распространяемую», он имел в виду не только «распространяемую бесплатно», но, что более важно, «освобожденную» от каких бы то ни было лицензионных соглашений, ограничивающих свободу использования, копирования, исследования, повторного использования, изменения и перераспределения программного обеспечения. (Столлмен говорил: «Свобода слова — это не бесплатное пиво».) В конечном итоге Ричард Столлмен создал благотворительный фонд Free Software Foundation (FSF), цель которого заключалась в поиске источников финансирования разработки программного обеспечения GNU. (Помимо прочего, FSF имеет долевой процент в широком перечне интеллектуальной собственности.)

За свою 15-летнюю историю проект GNU породил и адаптировал поистине чудовищное количество программ, среди которых наиболее известные Linux-утилиты Emacs, gcc (компилятор GNU C) и bash (командная оболочка). В рамках проекта сейчас разрабатывается ядро GNU Hurd, последний основной компонент операционной системы GNU OS. (В настоящий момент Hurd уже функционирует, однако номер текущей версии — 0.3, так что несложно понять, как это еще далеко от замыслов разработчиков.)

Несмотря на популярность Linux, Hurd продолжает совершенствоваться по ряду причин. Во-первых, архитектура Hurd более точно воплощает идеи Столлмена о том, как должна работать ОС. Например, любой пользователь может изменять и заменять некоторые части Hurd во время его функционирования. (Изменения не отразятся на других пользователях, а лишь только на данном пользователе, к тому же если они не противоречат требованиям безопасности.) Другая причина связана с тем, что Hurd масштабируется в мультипроцессорных системах более осмысленно, нежели ядро Linux. Можно сказать, что Hurd разрабатывается просто потому, что есть заинтересованность в его разработке: программисты работают по желанию и бесплатно, и до тех пор пока хотя бы часть из них будет работать, Hurd будет развиваться.Если когда-либо все обещания будут выполнены, Hurd станет серьезным конкурентом Linux. Однако сегодня Linux — несомненно король свободно распространяемых ядер.

Приблизительно в середине процесса разработки GNU, в 1991 г., финскому студенту Линусу Торвальдсу (Linus Torvalds) потребовалось изучить новый центральный процессор Intel 80386. Он решил, что наилучшим путем реализации затеи будет написание собственного ядра ОС. Такое желание, плюс недостаточно эффективные доступные вариации Unix для компьютеров на базе Intel 80386, привели к необходимости разработки завершенного, полнофункционального, соответствующего POSIX-стандарту, Unix-подобного ядра, которое бы воплотило все лучшее из BSD и System V и оставило за бортом присущие им недостатки. Линус разработал ядро вплоть до версии 0.02 самостоятельно; с этого момента стало возможно запускать под его управлением gcc, bash и несколько других утилит, однако это все. Далее Линус начал искать поддержку в Internet.

За три года Unix версии Линуса — Linux — достиг версии 1.0. Объем исходного кода вырос более чем на порядок, в нем появилась начальная поддержка TCP/IP. (Этот код, связанный с сетевой обработкой уже переделывался, и, вероятнее всего, будет переделываться вновь.) В свое время Linux имел около 100000 пользователей.

Сегодня ядро Linux содержит свыше 1,5 миллионов строк кода, и сейчас число его пользователей далеко перевалило за 10 миллионов. (Более точно эту цифру сообщить трудно, поскольку Linux можно совершенно свободно получить или скопировать.) GNU/Linux, ядро Linux вместе с набором инструментальных средств, по оценкам, должно захватить около 50% рынка Unix. Многие компании, например Red Hat и Caldera, выпускают дистрибутивы Linux — пакеты, включающие ядро, множество утилит, приложений и программное обеспечение для установки ОС. GNU/Linux получила поддержку у таких компаний, как Sun, IBM и SGI, причем в планы последней входит поставка GNU/Linux вместе с новыми компьютерами на базе процессора Intel Merced вместо собственной разновидности UNIX — IRIX. Ядро Linux выбрано даже в качестве основы новой ОС, поставляемой компанией Amiga.