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  • 常用的有哪些unix系统
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    2021-07-18 08:59:30

    Unix是20世纪70年代初出现的一个操作系统,除了作为网络操作系统之外,还可以作为单机操作系统使用。现在Unix系统的用户日益增多,应用范围也日益扩大。Unix系统在计算机操作系统的发展史上占有重要的地位,对已有技术不断作了精细、谨慎而有选择的继承和改造,并且,在操作系统的总体设计构想等方面有所发展,才使它获得如此大的成功。本文对Unix操作系统的原理、优点与缺点做了简单的分析。

    Unix系统在计算机操作系统的发展史上占有重要的地位,对我们学习嵌入式操作系统有重大的意义。本文主要分析了Unix操作系统的原理、优点和缺点。其中原理部分包括Unix系统的基本结构、Unix文件系统、Unix存储管理。

    一. Unix操作系统的原理

    Unix是一种多用户、多任务管理操作系统。Unix系统由硬件部分、内核、Shell和应用程序构成,用户通过Shell发送用户命令到内核。Unix文件系统采用树形结构。Unix支持多种处理器架构,按照操作系统的分类,属于分时操作系统。苹果系统就是基于Unix的。

    1.Unix系统的基本结构

    (1)内核层
    Unix系统内核的作用是与硬件交互并控制硬件向用户程序提供抽象服务。负责计算机系统中的资源管理和进程调度分配,其中包括中断处理、存储器管理、进程管理和I/O文件管理等。这些功能由Unix内核中的各个模块实现。其中包括直接控制硬件的各模块。Unix的内核是计算机硬件的第一次延伸,向用户提供接口进行服务,而用户不能够直接访问内核。

    (2)Shell及专用程序层
    Shell是Unix的用户接口,是Unix系统的重要组成部分。它负责完成用户命令的解释执行,完成Unix系统用户工作环境的设定等,但它不是内核的组成部分。在Unix系统中,一些命令通过应用程序的命令接口来实现。其中编译部件也在Shell及专用程序层上。

    (3)用户程序层
    用户程序层在Shell和专用程序的外部,与编译器同处最外层的是用户的实际应用程序。编译器主要完成将用户程序编译成系统可识别和处理的形式,也在用户程序层上。

    2.Unix文件系统

    Unix文件系统采用树形文件结构、内核与外核结合、设备与文件一样的管理机制和使用方法。Unix文件系统通过“磁盘索引i节点”和“目录项”来进行管理的,在文件被打开或被引用后还需要“内存索引i节点”、“用户文件描述表”、“文件表”。

    文件系统在磁盘中大致分为以下三个区域:

    (1)超级块
    作用是存放文件系统本身的结构信息,比如每个区域的大小以及有哪些空余的磁盘块信息。超级块中保存了全局文件信息,如硬盘已用空间、数据块可用空间、i结点信息等等。

    (2)i-节点表
    存储文件的属性,大小以及所有者等。每个i-节点结构的大小一致,而且访问的方式就和数组类似,比如要访问i-节点号为9的i-节点结构,就对应i-节点表中的第10个位置。i结点是Unix操作系统中文件的核心,也是操作系统与硬盘中存储的数据间的中介,如果这个结点信息出现错误的话,那么硬盘中存储的数据块将无法被用户所采用。

    (3)数据区
    文件的内容就保存在这个区域,磁盘上的所有块的大小都是相同的,如果该文件的内容存储下来不止需要一个块,那就使用多个块进行存储。如果文件很大的话,就需要很多个磁盘块才能存储下来。

    3.Unix存储管理

    存储管理是对作业从进入就绪状态起到运行结束之间所使用的存储器进行管理。可以将存储管理模块的任务分为存储分配、地址映射和存储保护。

    (1)存储分配
    一个程序在编译和链接后,得到一个称为内存映像的文件。该文件描述了这个程序在运行时所需要的内存大小,其中包括代码和数据区的地址。这些地址称为逻辑地址,并且以首地址0为参考地址。每当一个作业调入内存,进入就绪状态,存储管理模块就要根据可利用的内存空间与作业所需要的内存两者进行计算,给该作业分配相应的内存空间。

    (2)地址映射
    将一个作业装入内存,意味着一个进程将被创建。存储管理模块会把该作业的映像文件首地址(为零)对准内存中进程的首地址。这个进程的首地址或起始地址是内存中的物理地址,称为偏移量。映像文件的逻辑地址加上偏移量,得到内存中的地址值均为物理地址。计算逻辑地址到物理地址的转换工作称为地址映射。映像中所有的逻辑地址都可转换为物理地址。

    (3)存保护
    内存空间总是被若干个进程分享,其中包括操作系统本身要常驻在内存中的那一部分。内存保护的任务是对内存空间中已划分出的区域,知道它们各属于哪些进程,并且知道每个进程有权访问的区域。每当一个进程执行过程中需要访问某个地址时,存储管理模块就要检查一下这个进程是否有权访问这个物理地址。通常,每个进程在内存中的区域是该进程可以访问的合法地址。如果访问的地址落在该进程的区域之外,即产生了非法访问。一旦遇到非法访问,内存保护就要拒绝访问,并进行出错处理。

    二. Unix操作系统的优点

    Unix系统是最早出现的操作系统之一,现在Unix系统的技术已经变得成熟,它具有以下优点:

    1.可靠性高

    Unix操作系统具有较高的可靠性,Unix主机和服务器可以保持24小时不间断运行,使用Unix系统的主机/服务器更加稳定可靠。现在的Unix操作系统采用64位技术,多路I/O提高系统可靠性和性能,支持控制器热插拔、硬盘跨接和镜像等,满足了复杂的应用要求。

    2.良好的用户界面

    Unix系统提供了良好的用户界面,具有使用方便、功能齐全、清晰而灵活、易于扩充和修改等特点。Unix系统的使用有两种形式:一种是操作命令,即Shell语言,是用户可以通过终端与系统发生交互作用的界面;另一种是面向用户程序的界面,它不仅在汇编语言,而且在C语言中向用户提供服务。并且Unix有3种主流的Shell,同时为用户提供数千条系统命令,大大方便了系统操作、系统管理。系统的可操作性强,可以用非常简易的输出设备代替显示器,来操作计算机和完成复杂的系统开发和管理工作。

    3.良好的文件系统

    Unix系统的文件系统是树形结构。它由基本文件系统和若干个可装卸的子文件系统组成,既能扩大文件存储空间,又有利于安全和保密。Unix系统把文件、文件目录和设备统一处理。它把文件作为不分任何记录的字符流进行顺序或随机存取,并使得文件、文件目录和设备具有相同的语法语义和相同的保护机制,这样既简化了系统设计,又便于用户使用。其中跨平台的文件系统和网络文件系统都为用户提供了很大便利。

    4.可移植性强

    Unix系统包含有非常丰富的语言处理程序、实用程序和开发软件用的工具性软件,向用户提供了相当完备的软件开发环境。Unix系统的绝大部分程序是用C语言编程的,只有约占5%的程序用汇编语言编程。C语言是一种高级程序设计语言,它使得Unix系统易于理解、修改和扩充,并且具有非常好的移植性。

    5.强大的网络功能

    这是Unix系统的一大重要特色。作为Internet网络技术和异构系统互连重要手段的TCP/IP协议就是在Unix上开发和发展起来的,而且他也成为Unix系统的一个不可分割的部分。Unix几乎所有系统都包括对TCP/IP的支持。同时,在Internet网络服务器中,Unix服务器占80%以上,占绝对优势。还支持所有常用的网络通讯协议,能方便的与其他主机系统、各种广域网和局域网相连接。

    6.开放性

    这也是Unix系统的一大重要特色。一些Unix是部分开源的,也有一些分支是开源的。例如macOS就是基于Unix的bsd分支。任何人都可以一起发现漏洞,改进、增加新功能,提高安全性能,提高了知识的利用率,也促进了生态的发展。

    三. Unix操作系统的缺点

    虽然Unix系统具有很多优点,但也存在一些缺点。

    1.不适合普通用户

    Unix操作系统的使用需要使用者掌握晦涩难懂的计算机语言,而且操作复杂,没有智能修正,命令行易产生歧义,造成使用上的一些问题。因此,Unix系统具有一定的入门门槛,不适合普通用户使用。

    2.文本流作为接口不够方便可靠

    Unix系统从标准输入得到文本流,处理,向标准输出打印文本流。程序之间用管道进行通信,让文本流可以在程序间传递。在程序向标准输出打印时,数据被转换成文本,这是一个编码过程,而程序之间用管道进行通信,程序从文本中提取信息是一个解码过程。由于鼓励使用文本流,很多程序员很随意的设计他们的编码方式而不经过严密思考。这就造成了 Unix 的几乎每个程序都有各自不同的输出格式,使得解码成为非常头痛的问题,经常出现歧义和混淆。

    3.传统Unix内核可扩展性差

    Unix用一种极简的方法构建工具,大型和复杂的工具都可以通过小型简单的工具组合创建出来,而同样的方法没有在内核上继续应用。传统Unix内核只有少量的基础功能用于代码重用,可扩展性差。随着Unix的发展,开发者直接将代码添加到内核中,会使内核变得臃肿复杂、反模块化。

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    前言

    本文主要介绍unix及其衍生品的历史发展脉络。
    从总体来看,Unix的发展可以分为三个阶段:诞生期、爆发期、完善期。


    一、历史进程

    1:诞生期

        第一阶段为Unix的初始发展阶段,从1969年KeThompson在AT&T贝尔实验室创造了Unix操作系统,刚开始运行在一台DECPDP-7计算机上,只在实验室内部使用并完善它,这个阶段Unix从版本1发展到了版本6。值得注意,此时的Unix是用汇编语言写成的,以至在1970将Unix移植到PDP-11/20上的时候花费了大量工作。在这个阶段里最重要的事件就是Unix的作者使用C语言对Unix的源代码进行重写,使Unix具有可移植性。
        由于Unix一直是作为研究项目存在的,其他科研机构和大学的计算机研究人员也希望能得到这个系统,以便进行自己的研究。AT&T以分发许可证的方法,对Unix仅仅收取很少的费用,大学和研究机构就能获得Unix的源代码以进行研究。Unix的源代码被散发到各个大学,一方面使得科研人员能够根据需要改进系统,或者将其移植到其他的硬件环境中去,另一方面培养了懂得Unix使用和编程的大量的学生,这使得Unix的普及更为广泛。

    2:爆发期

        第二阶段为80年代,这是Unix的丰富发展时期,在Unix发展到了版本6之后,一方面AT&T继续发展内部使用的Unix版本7 ,同时也发展了一个对外发行的版本,但改用System加罗马字母作版本号来称呼它。System III和System V都是相当重要的Unix版本。此外,其他厂商,以及科研机构都纷纷改进Unix,其中以加州大学伯克利分校的BSD版本最为著名,从4.2BSD4中也派生出了多种商业Unix版本比如Solaris、HP-UX、IRIX 、AIX、SCO等等。
        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,其中的差别就比较大了。值得一提的是Sun的版本号比较有趣,从Solaris 2.6之后,Solaris 2.7的版本号直接变成了Solaris 7.0,可说是常见的商业炒作手法之一了。Sun的Solaris主要针对他的处理器Sparc来开发,但是他们也开发了用于Intel平台上的系统Solaris X86。与运行在工作站上的Solaris相比,Solaris X86性能较差。近期来由于Linux给于的压力,Sun加大了对x86的投入力度,目前Solaris for x86的10版本已可以在网络上找到。
        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。事实上天缘曾经有缘使用过SGI的机器,在一张静态图片上用鼠标点击,即时毫不停顿地产生多个相互交互作用的水波纹,波纹之清晰、交互之自然、速度之流畅,给我留下了相当深刻的印象。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。如果大家有够细心,可以看到在关于linux发展的文章中有提到SGI组建了一个基于Linux使用256个CPU的超级服务器。IRIX在SGI出色硬件的合作下,性能相当卓越。
        SCO Unix是在国内比较有名气的操作系统,因为他是当时能运行在Intel的平台之一,并且较早进入中国市场。它的历史可以追溯到MicroSoft开发的Xienx,Xienx是运行在Intel平台上的一种基于Unix V 6的系统,后来Xienx开发部门独立出来成立了SCO公司,并基于AT&T System VR3.2开发了SCO Unix,其最新的版本为增强了图形接口的SCO OpenServer 5.0.4。此时AT&T已经将它们负责Unix的部门USL(Unix系统实验室),卖给了Novell公司,它们的Unix被更名为UnixWare ,但是Novell正逢经营问题,不得不将UnixWare再次卖给SCO。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SCO能在x86上运行,可以节约大量成本。因此早期的银行、金融行业的终端大多是使用SCO的。而最近SCO的名声越来越坏,只因被更加优秀且同样能运行于x86的Linux抢走大量份额,大家知道知道吃不饱的狗是会乱咬人的。不过可惜最后授权没强行推销出去几份,反而得了个$CO之名。而Novell在购买UnixWare之后的一个重要举动是将Unix商标赠送给一个非盈利的Unix组织X/Open,结束了USL与BSD以及其他厂商的纷争。
        其他的如IBM的UNIX,是根据SVR2(最近已经出到SVR3.2)以及一部分BSD延伸而来。HP-UX则是HP公司从S III(SVRx)发展面来,现在是由SVR2(4.2BSD)发展而来。
        在这个时期中,Internet开始进行研究,而BSD Unix最先实现了TCP/IP,使Internet和Unix紧密结合在一起。伯克利大学为Internet打下了基石,同样的还有这所大学所出的DB和DNS 解析服务器,再怎么盛赞这所大学为Internet的贡献也不为过。

    3:完善期

        第三阶段是Unix的完善阶段,从90年代开始到现在。当AT&T推出System V Release 4(第五版本的第四次正式发布产品)之后,它和伯克利的4.3BSD已经形成了当前Unix的两大流派。此时,AT&T认识到了Unix价值,因此他起诉包括伯克利在内的很多厂商,伯克利不得不推出不包含任何AT&T源代码的4.4BSD Lite,这次司法起诉也使很多Unix厂商从BSD转向了System V流派。而FreeBSD的发展速度之所以会落于后起之秀Linux上,这也是一个重要原因。这时候Linux出现了,它是一个完全免费的与Unix兼容的操作系统,可运行在多种平台上。
        虽然Unix已经非常开放,但在80年代其内核代码也不是随意就可以得到的。最容易得到的代码是Minix,用于教学目的而编写的一个系统,这远不是一个成熟的系统。于是芬兰的Linus决定自己编写一个独立的操作系统,在Internet上发布了一个通告。这个成为Linux的系统在Internet上的众多爱好者的帮助下迅速开发出来,并取得了巨大的成功。Linux和其他Unix的源码完全无关,严格来讲只能算仿制品。但Linux的开发者来自整个Internet,具有各种Unix系统的背景,因此Linux也集中了各种Unix的优点,从性能上与商业产品毫不逊色。所以从广义上来说,自然而然把Linux划分到了Unix派系。

    2.发展图表

                                 Unix 时间发展表
    

    在这里插入图片描述

                    历史脉络图
    

    在这里插入图片描述
    从图中可以看出几个重要的分支:SVR4,4.4BSD,FreeBSD,Linux,MAC OS X,Solaris(Sun OS)。

    							类UNIX操作系统图表
    

    在这里插入图片描述

    3.参考

    见证历史:Unix操作系统的发展及时间表(图)

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  • unix系统简介

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    前言

    为增加对OS有更深入和更具体的了解,这里有必要介绍一个典型的OS实例。

    一、UNIX系统概述

    • 最初的UNIX操作系统是1969年由AT&T(贝尔实验室)的汤普逊(Thompson)、里奇
      (Ritchie)等人在PDP-7上开发成功的16位小型操作系统。
    • 从1969年至今,它经历了一个从开发、发展、不断演变和获得广泛应用以致逐渐成为工作站等小型机的标准操作系统的演变过程。
    • Linux的出现,又为UNIX家族增加了新成员,且带来了新的生命力。

    UNIX系统的发展史

    • UNIX不断地向微型机、大、中型机以及多处理机系统领域渗透,并获得巨大成功。尽管UNIX系统也遭到Windows的严峻挑战,但由于它在技术上的成熟程度及其在稳定性和可靠性等方面,均领先于Windows,因而使之在目前仍是惟一能在从微型机到巨型机中的各种硬件平台上稳定运行的多用户、多任务OS。
    • 进入90年代后,由于在UNIX系统中又增添了一套可有效地支持计算机网络和Internet的网络软件,因而还可将UNIX系统配置在企业网络中作为网络OS,以提供支持Internet和Intranet的服务。

    UNIX系统的特征

    1) 开放性
    2) 多用户、多任务环境
    3) 功能强大,高效高,安全稳定
    4) 提供了丰富的网络功能
    5) 支持多处理器功能

    UNIX系统的内核结构

    整个UNIX系统可分成四个层次。

    • 硬件层。
    • 核心层:包括进程管理、存储器管理、设备管理和文件管理四大资源管理功能。
    • 接口层:Shell、系统调用以及编译程序等。
    • 应用层:各种应用程序。
      UNIX框架
      在这里插入图片描述
      1. 进程控制子系统
      (1) 进程控制(fork / exec /exit)
      (2) 进程通信(IPC)
      (3) 存储器管理(段页式,请求调页)
      (4) 进程调度(动态优先数轮转、时间片+优先级)
      2. 文件子系统
      (1) 文件管理
      (2) 高速缓冲机制
      (3) 设备驱动程序
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    Linux操作系统诞生于1991 年的10 月5 日。Linux存在着许多不同的Linux版本,但它们都使用了Linux内核。以下是学习啦小编为你精心整理的Linux操作系统的种类,希望你喜欢。

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    Linux操作系统的种类

    1、veket系统

    veket系统目前包括veket-x86平台系统和随身系统,还有上网本系统,分别对应veket-8系统、veket-7系统和veket-5系统。经过测试,veket-7和veket-5在使用上比较完善。veket-8目前还处于测试期,在功能上可能还不稳定。

    2、Ubunto系统

    这个系统又名乌班图系统,也是一个以桌面应用为主的Linux操作系统,系统分为云平台,服务器版和桌面版。可以根据需要选择相应的版本。桌面版目前最新版本好像是Ubuntu 13.10版本,在虚拟机上安装过,还算可以。

    3、Fedora系统

    此系统,也是基于linux的一款不错的操作系统,在界面上比较美观,安装文件可能会相对较大一些,大家可以尝试一下。

    4、麒麟操作系统

    这个算是国产的一个自主可控的基于linux的操作系统,在功能上也算比较完善,有32位和64位的系统,想尝试的朋友可以下载安装试一下。

    5、雨林木风 os系统

    这个系统号称看起来像win xp的linux操作系统,在使用习惯上尽量仿win xp系统界面 ,对于用不习惯linux系统的朋友可以试试这个,版本可以考虑3.0/4.0/5.0/6.0。

    6、此外还有其它一些系统,比如Debian系统、Elementary os系统、CentOS系统、ALT linux、Makulu系统、openSUSE系统、pearOS系统、RedHat等等,这些系统各有特色,比如Elementary在界面上比较新 颖美观。也可以选择尝试。

    Linux系统特别占内存的原因

    Linux用这么多内存是为了提高系统性能和不浪费内存,Linux把多的内存做了cache,以提高io速度。

    Linux操作系统是UNIX操作系统的一种克隆系统,它诞生于1991 年的10 月5 日(这是第一次正式向外公布的时间)。以后借助于Internet网络,并通过全世界各地计算机爱好者的共同努力,已成为今天世界上使用最多的一种UNIX 类操作系统,并且使用人数还在迅猛增长。

    Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统,是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。

    另外,Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想,是一个性能稳定的多用户网络操作系统。它主要用于基于Intel x86系列CPU的计算机上。这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的Unix兼容产品。

    Linux以它的高效性和灵活性著称,Linux模块化的设计结构,使得它既能在价格昂贵的工作站上运行,也能够在廉价的PC机上实现全部的Unix特性,具有多任务、多用户的能力。Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的,是一个符合POSIX标准的操作系统。

    除此之外,Linux操作系统软件包不仅包括完整的Linux操作系统,而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows图形用户界面,如同使用Windows NT一样,允许用户使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。

    Linux操作系统的优点

    1、Open的思想,开放源代码,自主改进或定制

    2、Free的精神,自由使用

    3、完善的网络功能,内置TCP/IP协议

    4、真正意义上的多任务、多用户操作系统

    5、完全运行于保护模式,充分利用了CUP性能

    6、先进的内存管理机制,更加有效地利用物理内存

    7、稳定性,安全性,高效性

    8、与UNIX系统在源代码级兼容,符合IEEE POSIX标准

    9、支持数十种文件系统格式

    10、设备独立性,良好的可移植性

    11、无昂贵的版权费,低成本

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