Linux 系统编程1.pdf

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1、 UNIX 系统编程 UNIX 系统编程 需要说明的话：1、关于 UNIX：3 方面内容 2、第一次开这门课 2、你为什么选这门课 3、知识的投资 4、参考书：UNIX 系统编程，Linux 程序设计，以前者为主 Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest Normal University 2第一章 预备知识 第一章 预备知识 1、UNIX 发展历史 第一阶段：诞生 Unix 的诞生和 Multics（Multiplexed Information and Computing S

2、ystem）是有一定渊源的。Multics 是由麻省理工学院，AT&T 贝尔实验室和通用电气合作进行的操作系统项目，被设计运行在 GE-645 大型主机上，但是由于整个目标过于庞大，糅合了太多的特性，Multics虽然发布了一些产品，但是性能都很低，最终以失败而告终。AT&T 最终撤出了投入 Multics 项目的资源，其中一个开发者 Ken Thompson 则继续为GE-645 开发软件，并最终编写了一个太空旅行游戏。经过实际运行后，他发现游戏速度很慢而且耗费昂贵每次运行会花费 75 美元。在 Dennis Ritchie 的帮助下，Thompson 用 PDP-7 的汇编语言重写了这个游

3、戏，并使其在 DEC PDP-7 上运行起来。这次经历加上 Multics 项目的经验，促使 Thompson 开始了一个DEC PDP-7 上的新操作系统项目。Thompson 和 Ritchie 领导一组开发者，开发了一个新的分时多用户操作系统。这个系统包括命令解释器和一些实用程序，这个项目被称为 UNICS（Uniplexed Information and Computing System），后来才被改为 UNIX。UNIX 的第一功，是 1971 年为贝尔实验室的专利部门进行“文字处理”的支持工作。首个 UNIX 应用程序是 nroff（1）文本格式化程序的前身。这个项目也让他们名正

4、言顺的购买了一台功能强大得多 PDP-11 小型机。万幸的是，当时管理层还未意识到 Thompson 和其同事所编写的字处理系统就快孵化出一个操作系统，因为贝尔实验室并没有开发操作系统的计划AT&T 加入 Multics 联盟正是为了避免自行开发一个操作系统。UNIX 在贝尔实验室计算群落中重要而永久的地位确立。最初的 Unix 是用汇编语言编写的，一些应用是由叫做 B 语言的解释型语言和汇编语言混合编写的。B 语言在进行系统编程时不够强大，所以 Thompson 和 Ritchie 对其进行了改造，增加了数据类型和结构，并与 1971 年共同发明了 C 语言。1973 年 Thompson

5、和 Ritchie用 C 语言重写了 Unix。在当时，为了实现最高效率，系统程序都是由汇编语言编写，所以Thompson 和 Ritchie 此举是极具大胆创新和革命意义的。用 C 语言编写的 Unix 代码简洁紧凑、易移植、易读、易修改，为此后 Unix 的发展奠定了坚实基础。Thompson 和 Ritchie 也因此获得 1983 年度的图灵奖。第二阶段：黑客（Hacker）1974 年，Thompson 和 Ritchie 合作在 CACM（Communication of the ACM）上第一次公开展示了 UNIX，作者在名为“The Unix Time Sharing Syst

6、em”的文章中描述了 UNIX 前所未有的简洁设计，并报告了 600 多例 UNIX 应用这些都是安装在即使按照那个年代的标准性能都很低的机器上，但是“性能的局限不仅成就了经济性，而且鼓励了设计的简约”。CACM 论文发表后，全球各个研究实验室和大学都嚷着要亲身体验 UNIX。根据 1958年为解决反托拉斯案例达成的和解协议，AT&T（贝尔实验室的母公司）被禁止进入计算机相关的商业领域，所以 UNIX 不能够成为一种商品。并且，根据和解协议的规定，贝尔实验室必须将非电话业务的技术许可给任何提出要求的人。Ken Thompson 开始默默回应那些请求，将磁带和磁盘一包包的寄出去。AT&T 以分发

7、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 源代码以进行研究。那时候个人机还未出现，对能用得起 UNIX 的小型机的使用管制要比大型机少得多，因此，在上世纪 70 年代最早搞 UNIX 的通常都是头发蓬乱的嬉皮士和准嬉皮士们，摆弄操作系统的乐趣对他们来说不仅意味着可以在计算机学科的前沿纵情挥洒，而且在于可以挑战伴随“大计算”的所有技术假定和商业实践：COBOL、商务套装和 IBM 批处理大型机。许多大学都对 UNIX 做出过贡献。多伦多大学计算机系发明了 200dpi 的打印机/绘图仪；耶鲁大学的计算机专家和学生们改进了 shell；普渡大学工程系对 UN

8、IX 性能作了重要改进，推出了支持大量用户的 UNIX 版本；加州大学伯克利分校的学生开发了新 shell 和许多小型实用工具；而澳大利亚的新南威尔士大学的 John Lions 写的“莱昂氏 UNIX 源代码分析”至今被UNIX 程序员奉为圣典。Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest Normal University 3Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest

9、 Normal University 4在这种从学术界到工业实验室，然后又回到学术界，最后到不断增加的商业用户的循环过程中，UNIX 不断发展，日益完善。在此期间，AT&T 发布了 UNIX 早期的几个版本，从V1 到 V5。到了 1975 年，当 UNIX 发展到 V6 时，AT&T 认识到了 UNIX 的价值。因此 AT&T一方面继续发展内部使用的 UNIX 版本 V7（被 UNIX 程序员认为是第一个完全意义上的UNIX），一方面成立 UNIX 系统实验室（Unix System Lab,USL）开发对外正式发行的 UNIX版本，同时 AT&T 宣布对 UNIX 产品拥有所有权。USL

10、对外发布的第一个商业版本是 System III，当时一份 System III 的源码许可证的官方价格为 4 万美元。在 UNIX 最初的发展过程中，加州大学伯克利分校早在 1974 年就开始了对 UNIX 的研究，而 Ken Thompson 利用 19751976 的年休在此教学，更对 UNIX 的研究注入了强劲的活力。1977 年（AT&T 的 UNIX V6 发布后不久），当时还默默无闻的伯克利毕业生 Bill Joy 工作的加州大学伯克利分校计算机系统研究小组(CSRG,Computer Science Research Group)发布了第一版的 BSD（Berkeley Sof

11、tware Distribution），从此伯克利的 BSD 和 AT&T 的 UNIX System 就成 UNIX 发展的两大阵营，前者属于学院派，而后者则是商业中的代表。第三阶段：内战 BSD 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 BSD UNIX 为研究系统，例如 1980 年美国国防部高级研究计划局（DAPRA，Defense Advanced Research Projects Agency）需要在 UNIX 环境下的 VAX 机

12、上实现全新的TCP/IP 协议栈时，就选择了伯克利 UNIX 作为平台，这份合同无疑成为 UNIX 自诞生以来最关键的转折点。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 BSD UNIX 中已有的各种先进特性，并结合其本身的特点，推出了 Unix System V 版本之后，情况才有了改变。虽然 AT&T 的 UNIX System V 也是非常优秀的 UNIX 版本，但是 BSD UNIX 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。1992 年，UNIX系统实验室指控 BSDI一家发行商

13、业 BSD UNIX 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&T Unix 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 BSD UNIX 转向 UNIX System V,以避免法律问题。以至于当今大多数商业Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest Normal University 5UNIX 版本都是基于 UNIX Sys

14、tem V 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 4.4 BSD Lite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，4.4BSD Lite 成为了现代 BSD 系统的基础版本。Novell 比较友善的做法还不

15、止对 BSD，它把自己的 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 不再是专有产品的名字了。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 UNIX System V 和 BSD UNIX 都不复存在了，存在的只是他们的各种后续版本。在 UNIX

16、System V 之后的一些典型商业 UNIX 版本包括：IBM 公司的 AIX；HP 公司的HP/UX；SUN 公司的 Solaris；SGI 公司的 IRIX 等；SCO 公司的 OpenServer 等。Sun 是最早的工作站厂商，但一直在 UNIX 工作站领域不断发展。其操作系统 SunOS是基于 4.2BSD 开发的，直到 SunOS 4。但是在此之后，Sun 将操作系统的开发工作转向了System V，这个新版本为 Solaris 2，或者称为 SunOS 5，因此也可以将 SunOS 4 称为 Solaris 1.0，但是 SunOS 4 与 Solaris 2 分属两个流派，其

17、中的差别就比较大了。值得一提的是 Sun公司的创始人之一的 Bill Joy，他就是 BSD 的主创人员之一，对 UNIX 的贡献主要包括基于分页的虚存系统、csh、vi、NFS、以及最为重量级的 UNIX 应用TCP/IP。后来在 Sun公司又参与设计 Sparc 芯片，参与设计 Java，并一手缔造出 JINI 规范。一般人终其一生，能有他的一项成就，就足以傲视业界，遑论软硬兼修了。IRIX 是 SGI 公司的 Unix，这也是一种基于 Unix System V 的产品。SGI 的 Unix 图形工作站是图形图象处理领域内的顶级产品，这一方面是由于 SGI 的硬件性能相当优秀，另一方面在

18、软件方面，SGI 开发了工作站下的图形图象处理软件，成为这个领域的领先者。SGI在图形图象领域的领先地位掩盖了他作为一家 UNIX 厂商在操作系统领域内的努力，事实上在他们还生产超级计算机，在多处理器和并行计算等大负荷计算方面都有独到的研究。Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest Normal University 6SCO UNIX 是在国内比较有名气的 UNIX 操作系统，并且较早进入中国市场。SCO（the Santa Cruz Operation）成立于 1978 年，

19、同年售出第一个商用 C 编译器（Whitesmiths）。1980年SCO和微软联合开发了基于AT&T UNIX V6的XENIX，1987年SCO收购了微软的XENIX版权，1995年收购了Novell公司的UnixWare业务，1995年SCO推出了OpenServer Release 5。SCO 之所以能占有市场，并不是其产品特别出色，而是因为在小型机特别昂贵的年代，对一些追求稳定的行业来说，使用能在 x上运行的 SCO UNIX，可以节约大量成本。因此早期的银行、金融行业的终端大多使用 SCO UNIX，SCO 产品一度占据 UNIX 中低端市场份额的 40%,但是随着 Linux 的

20、崛起，SCO 经营情况每况愈下。2004 年 3 月，SCO 宣称 IBM的 Linux 产品使用了 SCO 的 Unix 源代码程序，对 IBM 提出了盗用商业机密,侵权干涉，不公平竞争以及违背契约等多项指控，并开出了要求赔偿 10 亿美元的天价。同年 5 月，SCO公司对全球 Linux 用户发出了这样的警告：“UNIX 知识产权的问题一天得不到正确解决,Linux 的用户也一天得不到安宁”。为了表示自己的决心，SCO 还戏剧性地宣布暂停发售自己所有的 Linux 产品。SCO 的指控立即引来了业界，尤其是 Linux 社区的熊熊怒火，不但被痛斥为“败类”(因为 SCO 原本是 Linux

21、 阵营的重要厂商)，其网站也因遭遇拒绝服务式攻击而瘫痪。成千上万的 Linux 用户在网上发起请愿运动，直接要求：SCO，请你起诉我！截至 5 月 22 日，已经有 2500 多个单位和个人主动要求 SCO 来起诉，有人写道：“SCO，请你起诉我和我的母亲吧，因为我们都热爱 Linux”。在软件史上，这样令人感动的场景可以说绝无仅有。但 SCO 并没有因此止步，5 月 17 日，它又致函全球 1500 家大企业，警告它们：使用 Linux 将承担相应的法律责任。SCO 上演的这一出闹剧进一步震动了市场，震撼了全球 IT 界。在三年多时间的诉讼过程中，事件扑朔迷离，时不时的闪现微软的影子，200

22、7 年8 月，美国联邦法官做出裁决称，Novell 是 UNIX 和 UnixWare 的版权拥有者。SCO 必须向Novell 支付损失费。2007 年 12 月 28 日，SCO 接到了美国纽约纳斯达克上市资格委员会的通知，其股票将从纳斯达克市场摘牌。第四阶段：开源 在两大阵营不断纷争的过程中，UNIX 仍在艰难的发展，但是微软的崛起使得他们失去了太多的市场，而 IBM 的霸主地位更使他们感到无奈，Sun 公司的出现也使得 UNIX 大树上这根源码来源的树枝逐渐枯萎，甚至 386 芯片的下线也没能引起他们足够的重视。上世纪 80 年代初个人计算机的出现，给个人拥有一个 UNIX 系统的愿望

23、带来了一线曙光。但是使用 8086 芯片的计算能力还不足以在其上实现真正正常工作的多用户系统。进入Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest Normal University 7九十年代之后，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 XENIX 是一种（后来发展成为 SCO Unix），但不能指望能自由、免费使用这

24、个商用系统。要移植 UNIX 到 X86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 4.4 BSD Lite 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

25、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 Linus Torvalds 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。与这些努力相比，BSD 方面的研究人员的行动则比较迟缓，一个原因是 Unix 技术上已经相当成熟，计算机系统研究组的大部分成员已经把注意力转向了其他研究项目，另外AT&T与BSD的法律纷争也使得BSD发展受到了阻碍。但是还是有两个将BSD移植到80386平

26、台的开发工作同时进行，一个是 BSD/386 小组，他们的研究成果是商业版本的 BSD/OS，属于商业公司 BSDI。另一个就是 386BSD 计划，后来发展成为 FreeBSD。CSRG 研究人员的条件比较优越，拥有足够的 UNIX 系统，因此对个人计算机平台上的UNIX 系统没有太急迫的要求。386BSD 计划由 Bill Jolitz 等研究人员发起，将 4.3BSD Net/2移植到 80386 平台上，并使用 386BSD 的名称发布。但是移植工作是一个复杂的任务，直到386BSD 0.5 版本，系统中仍然存在相当多的问题没有解决。于是在 1993 年，另一些研究者决定加入这个计划，

27、打算和 Bill Jolitz 一起修正系统中存在的问题。但是这时计划的组织者Bill Jolitz 突然决定退出，使得 386BSD 计划面临停止的危险。Bill Jolitz 作为计划的发起者和负责者并没有对这个计划以后该如何发展给出具体意见，因此 386BSD 计划是到此为止还是继续发展，就取决于其他开发者的决定。幸运的是，该项目的另三个参与者 Nate Williams,Rod Grimes 和 Jordan K.Hubbard 决定继续这项非常有意义的工作，他们采用由 David Green man 创造的名字 FreeBSD 作为系统的新名字，从此有了一种任何人都可以自由使用的 U

28、NIXLecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest Normal University 8操作系统 FreeBSD。FreeBSD 1.0 版本通过光盘和 Internet 来发布。任何人都可以通过购买光盘或者通过Internet 下载的方法，自由获得 FreeBSD 系统，使得 FreeBSD 取得了很大成功。FreeBSD 虽然可以自由获得，然而 BSD 与 AT&T 的法律纠纷仍然威胁着 FreeBSD 系统的合法性。就在FreeBSD 得到相当多用户欢迎的时候，Unix 系统

29、实验室（此时已经卖给了 Novell）与伯克利计算机系统研究小组的法律纷争有了结论。虽然最后不必进行赔偿，但是 BSD UNIX 系统中必须去除原来来自 AT&T 的源码。伯克利计算机系统研究小组去除了这些不到 10%源码，发布了 4.4BSD Lite，其他基于 BSD 的 UNIX，包括 FreeBSD 在内，都被要求立即转换到 4.4 BSD Lite 上去。这对 FreeBSD 是一次相当严重的打击，虽然 4.4 BSD Lite 只删除了一小部分代码，但尤其对于英特尔 80386 平台，缺乏这些代码，系统就不能正常运转。FreeBSD 小组必须解决两个任务，首先是将 FreeBS D

30、 从原本的 4.3BSD 迁移到 4.4BSD 上，再将删除的源码完全重写。这些任务相当于将 4.4BSD Lite 重新移植到 80386 上，因此这花费了 FreeBSD 核心小组很大的精力。因此直到 1995 年 1 月他们才发布了 FreeB SD 2.0，这次就是一个完全的 4.4BSD Lite的系统了。但是在大约一年时间之内，FreeBSD 不能在原有 1.0 基础上进行改进并推出新版本，而这个时期正是 Internet 进一步发展的阶段，FreeBSD 错过了一个发展壮大的好时机。而其竞争对手 Linux，则取得了巨大的成功。由于 UNIX 商标属于 X/Open 组织，而 F

31、reeBSD 只是一个自由操作系统，从法律角度上看FreeBS D不能被叫UNIX（不能使用UNIX做商标）。但是基于UNIX本身的历史，FreeBSD可以算最原汁原味的 UNIX，在有的方面，它更具传统特色或者说 BSD UNIX 的学院特色。当前，UNIX 商标其实是只具有象征性的含义，没有人介意到底那些系统是 X/Open 的成员，可以被称作 UNIX，那些不是。UNIX 已经成为一个广泛的概念，只要是按照 UNIX为模板进行开发，所有的应用程序在 C 源程序级与其他 UNIX 相互兼容，也同样被所有使用者承认为 UNIX 系统。因此这里的 UNIX 包括 BSD 和 System V

32、在内的各种系统，也包括像 Linux 这样的兼容系统。到目前，Internet 上常见的 UNIX 系统有以下几种：各商业公司的基于 AT&T 的 UNIX系统（非 Intel 平台据多），主要是 IBM 的 AIX，HP 的 HP/UX，SGI 的 IRIX，Sun 的 Solaris等，基于 BSD UNIX 的 BSDI 和 FreeBSD，以及 Linux。其中 FreeBSD 和 Linux 是可在 X86上运行的免费的操作系统，我们能够使用的也基本上只有这两个 UNIX 系统，但在这里，我Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics an

33、d Information Science Northwest Normal University 9们还要分清楚 Linux 和 FreeBSD 的区别，主要有两个：1、FreeBSD 是由最初的 BSDUNIX一路发展下来的正统的 UNIX 系统，而 Linux 是一个遵循 POSIX 标准所有系统代码全部重新编写了的操作系统。2、FreeBSD 是完整的一个操作系统，而 Linux 只是一个内核，加上各种 GNU 软件构成的操作系统，所以，才会有很多的 Linux 系统，如 Red Hat、SUSE、Debian、ubuntu、Slackware、Turbo Linux、RedFlag、

34、BluePoint 等。回顾 UNIX 的发展，可以注意到 UNIX 与其他商业操作系统的不同之处主要在于其开放性。在系统开始设计时就考虑了各种不同使用者的需要，因而 UNIX 被设计为具备很大可扩展性的系统。由于它的源码被分发给大学，从而在教育界和学术界影响很大，进而影响到商业领域中。大学生和研究者为了科研目的或个人兴趣在 UNIX 上进行各种开发，并且不计较金钱利益，将这些源码公开，互相共享，这些行为极大丰富了 UNIX 本身。很多计算机领域的科学家和技术人员遵循这些方式，开发了数以千计的自由软件，包括 FreeBSD 在内。正因为如此，当今的 Internet 才如此丰富多采，与其他商业

35、网络不同，才能成为真正的全球网络。开放是 UNIX 的灵魂，也是 Internet 的灵魂。第五阶段：未来 UNIX 发展将走向何方？操作系统厂商正在改进 UNIX 特性，使之承担更复杂的应用和服务器任务。面对 Linux 和开放系统硬件日益严重的威胁，UNIX 厂商推出了功能更强大的 UNIX 操作系统版本，并承诺更好地支持关键数据中心的操作。与以前的版本相比，来自 IBM、Compaq、Caldera、HP 和 Sun 的最新 UNIX 版本具有更好的伸缩性、安全性以及可管理性：这些系统可以在 32 位多处理器系统上运行基于 Linux 和 Web 的应用。不久，多数 UNIX 系统将可以

36、在 64 位 Intel 处理器上运行，并可以用于执行以前需要大型机或超级计算机的应用，UNIX 系统开始占领过去一直由大型机占领的领域。UNIX 的头号应用是数据库和分布式应用。尽管 UNIX 在低端输给了 Windows 和 Linux，但是许多公司的网络核心仍是 UNIX 的天下。虽然许多网络的前端使用 Windows 或 Linux，但是后端系统一般仍是 UNIX。UNIX 在 2000 年全部操作系统收入中所占份额由 54%增长到 57%。大多数 Unix 厂商正在对 UNIX 的特性进行改进以处理更复杂的应用和服务器任务。例如，厂商正在扩展这种操作系统的群集和多处理功能，使 UNI

37、X 在与 Windows 2000 和Linux这类操作系统竞争时更具竞争力。UNIX市场份额的龙头老大Sun公司在其新版Solaris里包括对 Jini 的支持。Jini 是一种用于连接网络应用和提供网络服务的基于 Java 的技术。这种流行操作系统的下一版本还将包括对 Itanium 处理器的支持。Sun 8 目前包括在 Solaris 上Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest Normal University 10运行重新编译的 Linux 应用以及使用 Gnome 桌

38、面界面的功能。同时，IBM 公司全力推进其AIX 5L Unix 软件包。它是一种设计用于事务处理密集环境以及在 RS/6000 和 Itanium 服务器上进行高速处理的操作系统，AIX 5L 支持像多路径 I/O 和对称多处理等特性，AIX 5 还增加了 Workload Manager，使 IT 专业人员可以定义管理应用的方式以及向应用分配处理器时钟周期、实际内存和磁盘 I/O，实现应用的优化运行。2、UNIX 文化 UNIX 自诞生之日，便一直应用于生产领域，比 PC 机、工作站等都要早，与第一块半导体存储器是同一时代的古物。也许只有 IBM 的 VM/CMS 敢说它比 UNIX 更老

39、。UNIX 比其他任何操作系统都更广泛的应用在各种机型上，从超级计算机到手持计算机到嵌入式设备，从工作站到服务器到 PC 机到微型计算机。UNIX 的应用范围更是令人难以置信，没有哪一种操作系统能像 UNIX 那样，能同时在作为研究工具、定制技术应用的友好宿主机、商用成品软件平台和互联网技术的重要部分等领域都大放异彩。UNIX 的生命力委实令人称奇，尽管其他技术如浮游般生生灭灭，计算机性能成千倍增长，语言历经嬗变，业界规范多次变革然而 UNIX 依然巍然屹立，仍在运行，在创造价值。性能-时间的指数曲线对软件开发过程所引发的结果，就是每过 18 个月，就有一半的知识会过时，UNIX 并不承诺让你

40、免遭此劫，只是让你的知识投资更趋稳定，因为不变的东西有很多语言、系统调用、工具用法它们积年不变，甚至可用数十载。UNIX 的稳定和成功在很大程度上归功于它与生俱来的内在优势，归功于 Ken Thompson，Dennis Ritchie，Brian Kernighan，Dong McIlroy，Rob Pike 和其他早期 UNIX 开发者一开始就作出的设计决策。这些设计决策，连同设计哲学、编程艺术、技术文化一起，已经被反复证明是健康可靠的。也许对 UNIX 最持久的异议在于“行为的最终逻辑尽可能被推后到使用端”，因为“最终用户永远比操作系统设计人员更清楚他们究竟需要什么”。UNIX 致力于“

41、提供机制，而非策略”。UNIX 原本是为技术人员设计的操作系统，因此 UNIX 应用程序通常提供的很多的行为选项和令人眼花缭乱的定制功能让一般用户望而却步。但是 Doug McIlroy 相信“用错误的方式解决正确的问题总比用正确的方法解决错误的问题好”。UNIX 哲学是这样的：Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest Normal University 111、模块原则：使用简洁的接口拼合简单的部件。2、清晰原则：清晰胜于机巧。3、组合原则：设计时考虑拼接组合。4、分离原则：策

42、略同机制分离，接口同引擎分离。5、简洁原则：设计要简洁，复杂度能低则低。6、吝啬原则：除非确无它法，不要编写庞大的程序。7、透明原则：设计要可见，以便审查和调试。8、健壮原则：健壮源于透明与简洁。9、表示原则：把知识叠入数据以求逻辑质朴而健壮。10、通俗原则：接口设计避免标新立异。11、缄默原则：如果一个程序没什么好说的，就沉默。12、补救原则：出现异常时，马上退出并给出足够错误信息。13、经济原则：宁花机器一分，不花程序员一秒。14、生成原则：避免手工 hack，尽量编写程序去生成程序。15、优化原则：雕琢前先要有原型，跑之前先学会走。16、多样原则：决不相信所谓“不二法门”的断言。17、扩

43、展原则：设计着眼未来，未来总比预想来得快。UNIX 哲学是这样的：一个程序只做一件事，并做好；程序要能协作，良好的接口很重要；程序要能处理文本流，因为这是最通用的接口。UNIX 哲学是这样的：KISS（Keep It Simple，Stupid！）。3、POSIX 标准和 ANSI C 标准 UNIX 派系繁多，各版本之间或多或少存在各种差异，这不利于操作系统本身的发展，更不利于最终用户的使用。1985 年，IEEE 标准委员会开始在 ANSI 的支持下责成 IEEE操作系统技术委员会标准小组委员会（TCOS-SS）制定有关可移植性操作系统接口标准POSIX(Portable Operatin

44、g System Interface for Computing Systems)。到了 1986 年 4 月，IEEE 就制定出了试用标准。该标准基于现有的 UNIX 实践和经验，描述了操作系统的调用服务接口，用于保证编制的应用程序可以在源代码一级上在多种操作系统上移植运行。它是在一个UNIX 用户组早期工作的基础上取得的，该UNIX 用户组原来试图将AT&T 的系统V 和Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics and Information Science Northwest Normal University 12Berkeley CSR

45、G 的 BSD 系统的调用接口之间的区别重新调和集成。第一个正式标准是在 1988 年 9 月份批准的 IEEE 1003.1-1988，即我们现在所说的POSIX.1 标准。POSIX.1 仅规定了系统服务应用程序编程接口（API），仅概括了基本的系统服务标准，因此期望对系统的其它功能也制定出标准。1989 年，POSIX 的工作被转移至 ISO/IEC 社团，并由 15 工作组继续将其制定成 ISO 标准。1990 年，就有十多个批准的计划在进行，有近300 多人参加每季度为期一周的会议。着手的工作有命令与工具标准(POSIX.2)、测试方法标准（POSIX.3）、实时 API（POSIX

46、.4）等。与此同时，还有一些组织也在制定类似的标准，如 X/Open，AT&T，OSF 等。目前最新的POSIX标准是IEEE Std 1003.1,2004 Edition，可通过http:/www.unix.org浏览。POSIX标准被组织为 4 个部分（共有 3600 多页）：基本定义（Base Definition）：通用术语与概念、头文件 系统接口（System Interface）：函数的定义 命令解释程序和工具（Shell and Utilities）：命令的定义 基本原理（Retionale）：有关历史信息的讨论以及为什么某些特性包含在标准中，而某些未包含。有许多 UNIX 和

47、类 UNIX 都宣称支持 POSIX，甚至 Windows NT，尽管如此，相互之间也不能做到完美的可移植，因为有些系统不是完全支持 POSIX，有些内容 POSIX 没有定义，有些方面 POSIX 只是建议。值得一提的是 POSIX 制定初期，恰逢 Linux 诞生之时，这个 UNIX 标准为 Linux 提供了极为重要的信息，使得 Linux 的能够在该标准的指导下进行开发，能够与绝大多数 UNIX 系统兼容。可以这样说，Linux 能到今天，POSIX 是关键元素之一，其他的当然包括 MINIX，GNU，Internet。C 语言由 Dennis M.Ritchie 在 1973 年设计

48、和实现。从那以后使用者逐渐增加。到 1978年 Ritchie 和 Bell 实验室的另一位程序专家 Kernighan 合写了著名的The C Programming Language，将 C 语言推向全世界，许多国家都出了译本，国内有一些 C 语言书就是这本书的翻译或者编译。由这本书定义的 C 语言后来被人们称作 K&R C。随着 C 语言使用得越来越广泛，出现了许多新问题，人们日益强烈地要求对 C 语言进行标准化。这个标准化的工作由美国国家标准局（ANSI）负责，最终在 1988 年 10 月颁布Lecturer:Wang Xiaoniu College of Mathematics a

49、nd Information Science Northwest Normal University 13的 ANSI 标准 X3.159-1989，也就是后来人们所说的 ANSI C 标准。由这个标准定义的 C 语言被称作 ANSI C。ANSI C 很快被采纳为国际标准，因此也叫 ISO C。参考文献 3 是按照ANSI C 修改后的 C 语言教程。新版 POSIX 标准包含了 ISO C。POSIX 是系统标准，ANSI C 是语言标准。4、系统程序开发的预备知识 虽然我们讲的是“UNIX 系统编程”，但考虑到实际情况，我们选用 Linux 作为测试平台，这并不影响我们对知识理解的偏差，

50、因为它们都服从 POSIX 标准。事实上，从某些方面讲，Linux 比 UNIX 更 UNIX。现在假定你会 Linux 的基本操作，我们的测试平台是 Red Hat 9 及以上版本，建议你在自己的个人机上安装虚拟机或双系统。尽管 UNIX 是用 C 语言写的，但 C 语言并不是 UNIX 和 Linux 环境下的唯一编程语言，下面列出一些常用语言：Ada C C+Eiffel Forth Fortran Icon Java JavaScript Lisp Modula 2 Modula 3 Oberon Objective C Pascal Perl PostScript Prolog Py