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你不知道的过去 - Linux 系统发展史小览 (与Unix区别科普文)

merlin 2018-08-05 788人围观 ,发现0个评论 linux发展历史

不少人虽然知道 Unix、Linux 等操作系统,甚至可能是技术高手,但知道它们之间那千丝万缕关系的人并不多。其实, Unix,Linux,macOS 甚至 iOS、Android 这些操作系统的渊源都颇深!

本文旨在让大家了解科技界过去的一些故事,每一种科技的进步都伴随开发者们不懈的努力!就是想让大家明白一个道理,你现在所处的美好的科技世界,是曾经无数开发者辛勤汗水的积累而来的。如果你并不了解它们的过去,这次不妨就来细究一下。

1.1.1 Linux 和 BSD

Linux 和 BSD 都是免费的,开源的,类 Unix 系统。他们甚至使用很多相同的软件。他们看上去简直就像是一个操作系统,那么,它们有什么不同吗?

 

其实,两者之间的不同,远远超出了我们下面提到的这些,尤其是在构建完整操作系统和许可授权的哲学思想上,更是相差甚远。

许多人所称的“Linux”实际上不是 LinuxLinux 从技术上说只是 Linux 内核,典型的 Linux 发行版则包括了 Linux 内核和许多软件。这是为什么 Linux 有时被称为 GNU/Linux。事实上,许多在 Linux 上使用的软件同样也在 BSD 上使用。

Linux 和 BSD 都是类 UNIX 操作系统。我们可以通过阅读类 UNIX 操作系统历史发现 Linux 和 BSD 有不同的谱系。Linux 是由 Linus Torvalds 在芬兰上大学的时候开发的。BSD 则代表“Berkeley Software Distribution,伯克利软件套件”,其源于对加州大学伯克利分校所开发的贝尔实验室 UNIX 的一系列修改,它最终发展成一个完整的操作系统,现在有多个不同的 BSD 分支。

freebsd.png 

1、内核 vs 完整操作系统

严格的说,Linux 是只是一个内核。制作 Linux 发行版所要做的工作就是,汇集那些创建一个完整 Linux 操作系统所需的所有软件,将它组合成一个像 UbuntuDebianRedHat / CentOSMint 或者是 Arch 这样的 Linux 发行版。有许多不同的 Linux 发行版

与此相反的是,BSD 这个名字则代表其内核和操作系统。例如,FreeBSD 提供了 FreeBSD 内核和 FreeBSD 操作系统。它是作为一个单一的项目维护的。换句话说,如果你想要安装 FreeBSD,就只有一个 FreeBSD 可供你安装。如果你想要安装 Linux,你首先需要在许多 Linux 发行版之间选择。

BSD 包括一个名为 Ports 的系统,它提供了一种安装软件包的方式。Ports 系统包含了软件包的源代码,所以您的计算机如果想安装软件的话,则需要先编译他们。(如果您曾经使用过以前流行的 Gentoo,有点类似那样。)不过,软件包也可以是预安装的二进制形式,以便你不需要花时间和系统资源编译他们就能运行。

2、许可证

许可证是典型的差异,虽然它不会对大多数人产生影响。Linux 使用 GNU 通用公共许可证,即 GPL。如果你修改了 Linux 内核,并将其分发,你就必须放出您的修改的源代码。

BSD 使用 BSD 许可证。如果你修改了 BSD 内核或发行版,并且发布它,你根本不需要必须发布其源代码。你可以自由地对你的 BSD 代码做任何你想做的事情,你没有义务发布的你修改的源代码,当然你想发布也行。

两者都是开放源码的,但是以不同的方式。人们有时会陷入关于哪种许可证是“更自由”的辩论。GPL 可以帮助用户以确保他们可以拥有 GPL 软件的源代码,并限制开发人员迫使他们开放代码。BSD 许可证并不能确保用户可以拥有源代码,而是给开发人员选择是否公布代码的权利,即使他们想要把它变成一个闭源项目。

3、BSD分支

以下是通常认可的三个“主流” BSD 操作系统:

1)FreeBSD: FreeBSD 是最受欢迎的 BSD,针对高性能和易用性。它支持英特尔和 AMD 的32位和64位处理器。

2)NetBSD: NetBSD 被设计运行在几乎任何架构上,支持更多的体系结构。在他们的主页上的格言是”理所当然,我们运行在 NetBSD 上”。

3)OpenBSD:OpenBSD 为最大化的安全性设计的 —— 这不仅仅它宣称的功能,在实践中也确实如此。它是为银行和其他重要机构的关键系统设计的。

还有两个其他的重要 BSD 操作系统:

4)DragonFly BSD: DragonFly BSD 的设计目标是提供一个运行在多线程环境中的操作系统 —— 例如,计算机集群。

5)Darwin / Mac OS X: Mac OS X (macOS) 实际上基于 Darwin 操作系统,而 Darwin 系统基于 BSD。它与其他的 BSD 有点不同,虽然底层内核和其他的软件是开源代码(BSD 代码),但操作系统的大部分是闭源的 Mac OS 代码)。苹果在 BSD 基础上开发了 Mac OS X 和 iOS,这样苹果就不必写操作系统底层,就像 Google 在 Linux 基础上开发 Android 系统一样。

macos.jpg 

4、BSD over Linux??

Linux 显然比 FreeBSD 更受欢迎。例如,Linux 往往会比 FreeBSD 更早提供新硬件的支持。BSD 有一个兼容包可用,使之能像大多数的其他软件一样原生的执行 Linux 二进制程序。

如果您使用过 Linux, FreeBSD 不会让你感觉到太大的不同。如果把 FreeBSD 作为桌面操作系统,你也可以使用相同的 GNOME,KDE 或 Xfce 桌面环境,你也可以在BSD上使用 Linux 上的大多数的其他软件。有一点需要注意,FreeBSD 不会自动安装的图形化桌面,所以你要花相对于 Linux 更多的心思来照顾你的BSD。BSD 更守旧一些。

FreeBSD 的可靠性和稳定性也许更适合作为服务器的操作系统。而厂商也会选择 BSD 而不是 Linux 作为其操作系统,因为这样他们就不必放出他们修改的代码。

如果你是一个 PC 桌面用户,你真的不需要太过在意 BSD。你可能会喜欢 Linux,因为它具有更先进的硬件支持,更容易安装,具有现代操作系统的特点。如果你关注服务器或嵌入式的设备,你可能会更喜欢 FreeBSD。

我们可能会听到一些人说他们在桌面电脑上使用 FreeBSD,你当然也可能是其中之一!但像 Ubuntu 或 Mint 一样的开源操作系统对于多数用户来说更体验良好和更先进些。

1.1.2 发展简史

Unix是目前还在存活的操作系统的元老了,走过了40年的历程。

1、Unix 起源

回顾Unix历史,我们就要说一下一个叫MULTICS的项目。上世纪六十年代时,大部份计算机都是采用批处理的方式(也就是说,当作业积累一定数量的时候,计算机才会进行处理)。那时,我们熟知的美国电话及电报公司(AT&T)、通用电器公司(G.E.)及麻省理工学院(MIT)计划合作开发一个多用途、分时及多用户的操作系统,也就是这个MULTICS,其被设计运行在GE-645大型主机上。不过,这个项目由于太过复杂,整个目标过于庞大,糅合了太多的特性,进展太慢,几年下来都没有任何成果,而且性能都很低。于是到了1969年2月,贝尔实验室决定退出这个项目。

熟悉这段历史的人都知道,贝尔实验室中的有个叫 Ken Thompson 的人,他为 MULTICS 这个操作系统写游戏了个叫“Space Travel”的游戏,在 MULTICS 上经过实际运行后,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。退出这个项目以后。他为了让这个游戏能玩,所以他找来Dennis Ritchie为这个游戏开发一个极其简单的操作系统。这就是后来的Unix。(值得一提的是,当时他们本想在DEC-10上写,后来没有申请到,只好在实验室的土·啬角边找了一台被人遗弃的 Digital PDP-7 的迷你计算机进行他们的计划,这台计算机上连个操作系统都没有,于是他们用汇编语言仅一个月的时间就开发了一个操作系统的原型)他们的同事Brian Kernighan非常不喜欢这个系统,嘲笑Ken Thompson说:“你写的系统好真差劲,干脆叫Unics算了。” Unics 的名字就是相对于 MULTICS 的一种戏称,后业改成了Unix。于是,Unix 就在这样被游戏和玩笑创造了,当时是1969年8月。也就是这一年,Linux 之父 Linus Torvalds 在芬兰出生了。

1971年,Ken Thompson 写了充分长篇的申请报告,申请到了一台PDP-11/24的机器。于是Unix第一版出来了。在一台PDP-11/24的机器上完成。这台电脑只有24KB的物理内存和 500K 磁盘空间。Unix占用了12KB的内存,剩下的一半内存可以支持两用户进行Space Travel的游戏。而著名的 fork() 系统调用也就是在这时出现的。

到了1973年的时候,Ken Thompson 与 Dennis Ritchie 感到用汇编语言做移植太过于头痛,他们想用高级语言来完成第三版,对于当时完全以汇编语言来开发程序的年代,他们的想法算是相当的疯狂。一开始他们想尝试用Fortran,可是失败了。后来他们用一个叫BCPL的语言开发,他们整合了BCPL形成B语言,后来Dennis Ritchie觉得B语言还是不能满足要求,就是就改良了B语言,这就是今天的大名鼎鼎的C语言。于是,Ken Thompson 与 Dennis Ritchie 成功地用C语言重写了 Unix 的第三版内核。至此,Unix这个操作系统修改、移植相当便利,为Unix日后的普及打下了坚实的基础。而Unix和C完美地结合成为一个统一体,C与Unix很快成为世界的主导。

Unix 的第一篇文章 “The UNIX Time Sharing System”由 Ken Thompson 和 Dennis Ritchie 于1974年7月的 the Communications of the ACM 发表。这是UNIX与外界的首次接触。结果引起了学术界的广泛兴趣并对其源码索取,所以,Unix第五版就以“仅用于教育目的”的协议,提供给各大学作为教学之用,成为当时操作系统课程中的范例教材。各大学公司开始通过 Unix 源码对 Unix 进行了各种各样的改进和扩展。于是,Unix 开始广泛流行。

2、Unix 分裂

1978年,对 Unix 而言是革命性的一年;因为学术界的老大柏克利大学,推出了一份以第六版为基础,加上一些改进和新功能而成的 Unix。这就是著名的“1 BSD(1st Berkeley Software Distribution)”,开创了Unix的另一个分支:BSD 系列。 同时期,AT&T成立USG,将 Unix变成商业化的产品。从此,BSD的 Unix 便和AT&T 的Unix 分庭抗礼,Unix就分为System IV 和 4.x BSD这两大主流,各自蓬勃发展。

1979年发布的Unix 第七版被称为是“最后一个真正的Unix”,这个版本的Unix内核只有40K bytes。后来这个版本被移植到VAX机上。20世纪80年代相继发布的8、9、10版本只授权给了少数大学。

1982年,AT&T基于版本7开发了UNIX System Ⅲ的第一个版本,这是一个商业版本仅供出售。为了解决混乱的UNIX版本情况,AT&T综合了其他大学和公司开发的各种UNIX,开发了UNIX System V Release 1。这个新的UNIX商业发布版本不再包含源代码,所以加州大学Berkeley分校继续开发BSD UNIX,作为UNIX System III和V的替代选择。BSD对UNIX最重要的贡献之一是TCP/IP。BSD 有8个主要的发行版中包含了TCP/IP:4.1c、4.2、4.3、4.3-Tahoe、4.3-Reno、Net2、4.4以及 4.4-lite。这些发布版中的TCP/IP代码几乎是现在所有系统中TCP/IP实现的前辈,包括AT&T System V UNIX 和Microsoft Windows中的TCP/IP都参照了BSD的源码。

同时,其他一些公司也开始为其自己的小型机或工作站提供商业版本的UNIX系统,有些选择System V作为基础版本,有些则选择了BSD。BSD的一名主要开发者,Bill Joy,在BSD基础上开发了SunOS,并最终创办了Sun Microsystems。

1991年,一群BSD开发者(Donn Seeley、Mike Karels、Bill Jolitz 和 Trent Hein)离开了加州大学,创办了Berkeley Software Design, Inc (BSDI)。BSDI是第一家在便宜常见的Intel平台上提供全功能商业BSD UNIX的厂商。后来Bill Jolitz 离开了BSDI,开始了386BSD的工作。386BSD被认为是FreeBSD、OpenBSD 和 NetBSD、DragonFlyBSD的先辈。

这是一个AT&T妄图私有化的Unix的时代。为了私有化Unix,1986年IEEE指定了一个委员会制定了一个一个开放作业系统的标准,称为 POSIX (Portable Operating Systems Interface)。最后加上个X,不知道是为了好听,还是因为这本质上是UNIX的标准。当然,AT&T的Unix取得了这个标准制订战争的胜利,还取得了Unix这个注册商标。此时BSD的拥护者自喻为冷酷无情的公司帝国的反抗军。就销售量来说,AT&T UNIX始终赶不上BSD/Sun。到1990年,AT&T与BSD版本已难明显区分,因为彼此都有采用对方的新发明。

这段时期,从实验室出来的被全世界所分享的Unix,正处于被私有化的关键时期。

3、Unix 的法律纠纷

BSDI 很快就与AT&T的UNIX Systems Laboratories(USL)附属公司产生了法律纠纷,USL是AT&T注册的公司。AT&T为了拥有System V版权,以及Unix商标,为了垄断Unix,1992年,USL正式对BSDI提起诉讼,说BSD剽窃他的源码。而最终了结了好评如潮的BSD系统。

由于最后判决悬而未决,这桩法律诉讼将BSD后裔的开发,特别是自由软件,延迟了两年,这导致没有法律问题的Linux内核获得了极大的支持。Linux跟386BSD的开发几乎同时起步,Linus说,当时如果有自由的基于386的Unix-like操作系统,他就可能不会创造Linux。尽管无法预料这给以后的软件业究竟造成了什么样的影响(如果没有这个法律纠纷,很有可能没有今天的革命性的Linux),但有一点可以肯定,Linux更加丰富了这块土壤。

这场官司一直打到 AT&T将自己的Unix系统实验室卖掉,新接手的Novell公司采取了一种比较开明的做法,允许BSDI自由发布自己的BSD,但是前提是必须将来自于AT&T的代码完全删除,于是诞生了4。4 BSD Lite版,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。

这桩诉讼最终在1994年1月了结,更多地满足了BSDI的利益。伯克利套件的18,000个文件中,只有3个文件要求删除,另有70个文件要求修改,并显示USL的版权说明。这项调解另外要求,USL不得对4。4BSD提起诉讼,不管是用户还是BSDI代码的分发者。于是,BSD Unix走上了复兴的道路。BSD的开发也走向了几个不同的方向,并最终导致了FreeBSD、OpenBSD和NetBSD的出现。

AT&T意识到了Unix的商业价值,不再将Unix源码授权给学术机构以来,到以后的几十年,Unix仍在不断变化,其版权所有者不断变更,授权者的数量也在增加。Unix的版权曾经为AT&T所有,之后Novell拥有了Unix,再之后Novell又将版权出售给了SCO(这一事实双方尚存在争议,这里是最新进展)。有很多大公司在取得了Unix的授权之后,开发了自己的Unix产品。(几年前,据传闻微软为了限制Linux,微软让SCO到法院告Linux剽窃其源码)

由于Unix是由C语言写的,所以修改和移植都很容易,因此,很多商业公司及学术机构均加入这个操作系统的研发,各个不同版本的Unix也开始蓬勃发展。这才产生了今天这么多的各式各样的Unix衍生产品。如AIX、Solaris、HP-UX、IRIX、OSF、Ultrix等等。(这些商业化的Unix基本上都是源于AT&T授权的Unix System V)

4、Unix 开源组织

AT&T的这种商业态度,让当时许许多的Unix的爱好者和软件开发者们感到相当的痛心和忧虑,他们认为商业化的种种限制并不利于产生的发展,相反还能导制产品出现诸多的问题。随着商业化Unix的版本的种种限制和诸多问题,引起了大众的不满和反对。于是,大家开始有组织地结成“反叛联盟”以此对抗欺行罢市的AT&T等商业化行为。

另一方面,关于“大教堂”(集权、封闭、受控、保密)和“集市”(分权、公开、精细的同僚复审)两种开发模式的对比成为了新思潮的中心思想。这个新思潮对IT业产生了非常深远影响。为整个计算机世界带来了革命性的价值观。

此时,一个名叫Richard Stallman的领袖出现了,他认为Unix是一个相当好的操作系统,如果大家都能够将自己所学贡献出来,那么这个系统将会更加的优异!他倡导的Open Source的概念,就是针对Unix这一事实反对实验室里的产品商业化私有化。尽管Stallman既不是、也从来没有成为一个Unix程序员,但在后1980的大环境下,实现一个仿Unix操作系统成了他追求的明确战略目标。Richard Stallman早期的捐助者大都是新踏入Unix土地的老牌ARPANET黑客,他们对代码共享的使命感甚至比那些有更多Unix背景的人强烈。

为了这个理想,Richard Stallman于1984年创业了GNU,计划开发一套与Unix相互兼容的的软件。1985 年 Richard Stallman 又创立了自由软件基金会(Free Software Foundation)来为 GNU 计划提供技术、法律以及财政支持。尽管 GNU 计划大部分时候是由个人自愿无偿贡献,但 FSF 有时还是会聘请程序员帮助编写。当 GNU 计划开始逐渐获得成功时,一些商业公司开始介入开发和技术支持。当中最著名的就是之后被 Red Hat 兼并的 Cygnus Solutions。

GNU组织的建立,延续了当年Unix刚出现时的情形,并为这种情形建立了可靠的法律和财务保障。GNU 工程十几年以来, 已经成为一个对软件开发主要的影响力量, 创造了无数的重要的工具。例如:强健的编译器,有力的文本编辑器,甚至一个全功能的操作系统。从那时开始,许多程序员聚集起来开始开发一个自由的、高质量、易理解的软件,让这使得Unix社区生机勃勃,一派繁荣景象。

90年代发起这个计划以来,GNU 开始大量的产生或收集各种系统所必备的组件,像是——函数库、编译器、调式工具、文本编辑器、网站服务器,以及一个Unix的使用者接口(Unix shell)等等,等等。但由于种种原因,GNU一直没有开发操作系统的kernel。正当Richard Stallman在为操作系统内核伤脑筋的时候,Linux 出现了。

5、Linux 横空出世

1990年,Linus Torvalds 还是芬兰赫尔辛基大学的一名学生,最初是用汇编语言写了一个在80386保护模式下处理多任务切换的程序,后来从 Minix(Andy Tanenbaum教授所写的很小的 Unix 操作系统,主要用于操作系统教学)得到灵感,进一步产生了自认为狂妄的想法——写一个比 Minix 更好的Minix,于是开始写了一些硬件的设备驱动程序,一个小的文件系统。这样0.0.1版本的 Linux 就出来了,但是它只具有操作系统内核的勉强的雏形,甚至不能运行,你必须在有Minix的机器上编译以后才能玩。这时候Linus已经完全着迷而不想停止,决定踢开 Minix,于是在1991年10 月5号发布Linux 0.0.2版本,在这个版本中已经可以运行 bash 和 gcc。

从一开始,Linus就决定自由扩散Linux,包括原代码,随即Linux引起黑客们(hacker)的注意,通过计算机网络加入了Linux的内核开发。Linux倾向于成为一个黑客的系统——直到今天,在Linux社区里内核的开发被认为是真正的编程。由于一批高水平黑客的加入,使Linux 发展迅猛,几乎一两个礼拜就有新版或修正版的出现,到1993年底94年初,Linux 1.0 终于诞生了!Linux 1.0已经是一个功能完备的操作系统,而且内核写得紧凑高效,可以充分发挥硬件的性能,在4M内存的80386机器上也表现得非常好,至今人们还在津津乐道。时至今日,kernel的版本已经出到2.6。Linux的发展不像传统的软件工程,它完全是透过网络,集合世界各地的高手而成的一套操作系统,在这里我们也可以见识到网络快速传播的威力。Linux 初次让整个世界感觉到了开源力量和网络力量的如此强大。(Linux 的标志和吉祥物是一只名字叫做 Tux 的企鹅,标志的由来是因为Linus在澳洲时曾被一只动物园里的企鹅咬了一口,便选择了企鹅作为Linux的标志。)

Linux 的历史是和GNU紧密联系在一起的。从1983年开始的GNU计划致力于开发一个自由并且完整的类Unix操作系统,包括软件开发工具和各种应用程序。到1991年 Linux 内核发布的时候,GNU已经几乎完成了除了系统内核之外的各种必备软件的开发。在 Linus Torvalds 和其它开发人员的努力下,GNU组件可以运行于Linux内核之上。整个内核是基于 GNU 通用公共许可,也就是GPL(GNU General Public License,GNU通用公共许可证)的,但是Linux内核并不是GNU 计划的一