"ТЕХНИКА СЕТЕВЫХ АТАК" - читать интересную книгу автора (Касперский Крис)

История возникновения и эволюции UNIX

O В этой главе:

O Первые ЭВМ

O Изобретение ассемблера

O Операционные системы RSX и OS/360

O История MUTLICS

O Возникновение UNIX

O Берклиевский бум

O UNIX в СССР

O Краткая история LINUX

Трудоемкость была неимоверная. Фрагмент перфокарты, приведенный ниже, содержит стандартную подпрограмму сложения двух целых беззнаковых двоичных чисел для микропроцессора КР 580.

???? · 0O0O00OOOO000O0OO0O0OOOO0000O0O0O000OOO0000000O0000000OO00O000OO · 000OOO0OOO0000O0000000OO00000O00OO00000O0O0OO0O0OO00O00O · · · · · ·

С появлением быстродействующих (по тем временам!) компьютеров второго поколения, возник значительный разрыв между временем, затраченным на составление программы, и скоростью работы машины. Наращивать вычислительную мощность без совершенствования приемов программирования стало бессмысленно - в связке «человек-компьютер» узким звеном оказался человек. Ведь совершенно все равно за день или за час выполнится программа, на составление которой ушел целый месяц, если полное время решения задачи в большей мере зависит не от быстродействия компьютера, а скорости программирования.

Огромным достижением стало изобретение ассемблера, позволяющего абстрагироваться от неудобного для человека машинного кода. Все команды получили легко запоминающиеся символьные имена - мнемоники, а большую часть работы по вычислению адресов переходов и смещений компьютер взял на себя. Но за удобства пришлось заплатить, - программа, написанная на ассемблере, требовала перевода в машинный код перед запуском - ассемблирования. Непосредственное общение с ЭВМ утрачивалось, а программисты изгонялись из машинных залов, уступая свое место оператору. Поэтому, многие представители старого поколения крайне негативно относились к новинке прогресса, считая программирование на ассемблере «ненастоящим».

Их можно понять, ведь приведенная выше «магическая» последовательность дырочек утрачивала всякую таинственность и на новом языке выглядела так [51]:

Ассемблерный листинг, в отличие от машинного кода, удобно читать и легко модифицировать. В тоже время сохраняется эффективность работы - каждая мнемоника эквивалента одной команде процессора, поэтому результат компиляции идентичен «ручному» машинному коду [52].

Вероятно, одним из первых прототипов ассемблера был мнемокод, разработанный в 1955 году Михаилом Романовичем Шура-Бура и Лебедевым для М-20 - первой советской ЭВМ [53], поставляемой вместе с программным обеспечением. Благодаря этому работа с машиной значительно упрощалась, а программирование -ускорялось.

Ассемблер быстро завоевал популярность. С его помощью были созданы операционные системы, состоящие из многих сотен тысяч строк кода, гигантские математические библиотеки подпрограмм, разработаны пакеты моделирования сложных физических процессоров…

К сожалению, программы, написанные на ассемблере, совершенно непереносимы на другие платформы и чувствительны к модернизации железа - единственный выход переписать весь код заново экономически невыгоден, отчего и привязывает клиента к морально устаревшей конфигурации. Например, в одном из гидрометцентров Москвы машина БЭСМ-6 благодаря своей уникальной, ни на что не похожей архитектуре, исключающей всякую возможность портирования программного обеспечения на современные компьютеры, использовалась вплоть до 1991 года (и, вполне возможно, сохранилась до сегодняшних дней)!

Ведущие фирмы, оценив ситуацию, стали стремиться выпускать компьютеры приблизительно одинаковой архитектуры или прибегать к аппаратной эмуляции, пытаясь обеспечить приемлемую переносимость. К сожалению, полной совместимости с ранними моделями (как и с моделями сторонних производителей) обычно не достигалось, и многие уникальные программные наработки оказались утеряны.

Например, операционные системы IBM OS/360 и RSX-11 были написаны целиком на оптимизированном ассемблере и поражали всякого, кому доводилось их увидеть. Штука ли - RSX исполнялась на 16-разярдном компьютере PDP-11 и вместе с приложениями довольствовалась всего лишь 32 килобайтами оперативной памяти [54]! Но разработчики исхитрились поддержать вытесняющую многозадачность, иерархическую файловую систему, оверлеи (выгрузку неиспользуемых частей приложений на диск для экономии памяти) и планировку задач в реальном времени. Все это потребовало свыше восемнадцати месяцев напряженной работы коллектива талантливых программистов. К сожалению, компьютеры PDP-11 просуществовали недолго, а вместе с ними исчезла и RSX-11.

С IBM OS/360 связана другая история. «Голубой гигант» выпускал множество моделей компьютеров различного назначения и конфигураций, никак не совместимых между собой. Разумеется, это причиняло огромные неудобства как в создании программного обеспечения для всего парка машин, так и в поддержке потребителей. К примеру, маленькая контора из Кукурузной Долины покупала дешевый маломощный компьютер, а спустя пару лет, приобретая более совершенную модель, прибегла к IBM с претензиями о несовместимости, требуя вернуть деньги или заставить все заработать.

Так возникла идея единой серии совместимых друг с другом масштабируемых компьютеров, способных наращивать свою мощность простой установкой нового оборудования [55]. Цифра «360 [56]» в названии модели - символ полного, всеобъемлющего охвата рынка - от настольных «калькуляторов», до систем управления производством. Казалось, ничто не могло прекратить существование этой архитектуры, поэтому от программного обеспечения переносимости не требовалось и выбор ассемблера в качестве языка программирования операционной системы выглядел вполне логично. К тому же, окажись она написанной на языке высокого уровня, на младших машинах серии обеспечить приемлемую производительность стало бы невозможно. К сожалению, «единая серия» вскоре умерла, вытесненная персоналками, а вместе с ней канула в песок истории и OS/360.

Но, благодаря непрекращающемуся снижению цен на компьютеры, с некоторого времени появилась возможность писать программы на переносимых языках высокого уровня, - потери производительности окупались «долгоживучестью» продукта.

Кстати, неверно думать, что раньше и вовсе не существовало высокопроизводительных компьютеров. Так, например, компания Honeywell в 1973 году приступила к выпуску многопроцессорных компьютеров, оснащенных в стандартной конфигурации 768 КБ ОЗУ и дисковым накопителем 1.6 Гигабайт. Стоило это удовольствие порядка семи миллионов долларов, но быстро окупалось дешевым [57] программным обеспечением, которое уже не умирало при переходе на другую машину.

В 1974 году в Стокгольме прошел первый чемпионат мира по шахматам, в котором соревновались между собой не люди, а… машины. По условиям конкурса программы должны были исполняться на собственном железе каждого из участников.

Если пренебречь небольшими расхождениями в алгоритмах, так или иначе сводящихся к перебору, победа зависела только от быстродействия компьютера, и при нормальном развитии событий принадлежала бы широко разрекламированной американской разработке «Chess 4».

Никому и в голову прийти не могло, что русские свою «Каиссу» выполнят на оптимизированном ассемблере! На отстойном (даже по тем временам) железе «Каисса» очень прытко уделала всех остальных претендентов, получив в конечном итоге звание шахматиста третьего разряда и первое место на конкурсе.

Забавно, но среди ее создателей не было ни одного шахматиста с разрядом, и использовались в ней не какие-то особо продвинутые высоко интеллектуальные алгоритмы, а простейшие операции перебора.

Но семь миллионов долларов это очень дорого, и такие компьютеры были доступны доступно лишь крупнейшим институтам и фирмам. Однако производители еще тогда предчувствовали закон Мура, официально сформулированный значительно позднее - в 1978 году, и в лице компаний Bell Labs, General Electric’s, Ford и MIT (Массачусетский Технологический Институт) в 1965 году вплотную занялись дорогостоящими экспериментами, целью которых было создание универсальной, переносимой, многопользовательской, высокопроизводительной операционной системы.

В 1965 году Гордона Мура (одного из основателей компании Intel) редакторы журнала Electronics попросили дать прогноз будущего полупроводниковых компонентов на ближайшие десятилетние. Он, проанализировав положение дел на рынке за последние три года (в 1959 году был изобретен первый транзистор, а в 1965 году на одном кристалле удалось разместить 64 компонента), пришел к выводу, что в течение нескольких лет число транзисторов в компьютерных чипах ежегодно будет удваиваться: "Ага, ежегодно происходит удвоение. Отлично, так, похоже, будет продолжаться и на протяжении следующих 10 лет". Карверон Мид в шутку назвал этот прогноз законом, но даже сам Мур не мог предположить сколь долго такая ситуация сможет продолжаться. С момента предсказания прошло свыше тридцати пяти лет, но и сегодня оно не потеряло своей актуальности.

«Если бы автомобилестроение эволюционировало со скоростью полупроводниковой промышленности, то сегодня «Роллс-Ройс» стоил бы 3 доллара, мог бы проехать полмиллиона миль на одном галлоне бензина, и было бы дешевле его выбросить, чем платить за парковку» пошутил как-то раз по этому поводу Мур.

Для этого проекта General Electric пожертвовала высокопроизводительной 36-разрядной машиной GE-645 с неплохим и по сегодняшним меркам процессором, оснащенной превосходной канальной подсистемой ввода/вывода, - совершенно непозволительную для тех времен роскошь.

Проект получил название MULTICS (Multiplexed Information amp; Computing Service) [58]. Немногим позже, в апреле 1969 Bell Labs разочаруется в достигнутых результатах и прекратит свое участие в проекте, считая его неудачным, но идеи, заложенные в MULTICS, найдут применение в операционных системах RSX, VMS, UNIX и даже Windows NT. Все они в той или иной степени повторят решения, впервые найденные тогда, в далеких шестидесятых и практически не внесут ничего нового.

«Если какой-то продукт имел успех, то в следующем цикле проектирования разработчики "изобретут" его еще раз: скорее всего, это будет не радикально новая система, а усовершенствованная старая…

Возьмем проекты, которые долгие годы создавались компьютерными фирмами Восточного побережья США. Большая часть этих идей была позаимствована из исследований, выполненных в высших учебных заведениях вроде Массачусетского технологического института (MIT - Massachusetts Institute of Technology). В 60-е годы инженеры и ученые MIT работали над проектом Министерства обороны США под названием MULTICS, а компании Digital, Data General и нью-йоркская лаборатория IBM нанимали выпускников MIT и других университетов Востока США.

Компьютеры и операционные системы, разработанные этими фирмами, многое взяли из проектов, подобных MULTICS. В этой среде родилась и операционная система Unix, созданная в Bell Laboratories. Проекты этих компаний представляют собой вариации на одни и те же темы - вот почему они так походили друг на друга. Можно ли было ожидать здесь появления чего-либо радикально нового?» - скажет позже один из инженеров фирмы IBM.

В отличие от своих предшественниц, MULTICS разрабатывалась на интерпретируемом языке высокого уровня PL/1, созданного на основе АЛГОЛА, ФОРТРАНА и КОБОЛА и ориентированного в первую очередь на задачи моделирования. Это был довольно развитый язык, поддерживающий работу со списками и другими сложными структурами данных и первый, для своего времени, допускавший выделение памяти под переменные различными способами.

Так, например, программа, вычисляющая факториал, могла выглядеть следующим образом:

· FACT: PROC OPIONS (MAIN);

· DCL N DEC FIXED (2), Z FIXED(15);

· GET LIST(N);

· Z=6;

· DO I=4 TO N;

· Z=Z*I;

· END;

· PUT DATA(Z);

· END FACT;

Для сравнения, та же программа, написанная на языке Си, с легкостью умещается в одну строку:

· for (int i=1;i-n;i++) int z=z*i;

Но каким бы вычурным и многословным не был синтаксис PL/1, писалось на нем намного быстрее, чем на ассемблере, и к 1968 году (то есть спустя три года после начала проекта) MULTICS начала обретать черты законченной операционной системы.

Сдерживаемые катастрофическим недостатком оперативной памяти, разработчики додумались до виртуальной памяти со страничной организацией, широко используемой сегодня в таких операционных системах как UNIX и Windows. Виртуальная память имела сегментно-страничную организацию, отделяя сегменты данных от программного кода. Все сегменты имели атрибуты защиты, определяющие привилегии доступа. Перед каждой попыткой чтения/записи данных или исполнения кода чужого сегмента операционная система проверяла наличие прав на такую операцию, гарантируя надежную защиту критических участков кода от посягательств злоумышленников или некорректно работающих программ. К слову сказать, ни UNIX, ни Windows не обеспечивают подобной многоуровневой защиты. Отделяя прикладные приложения от ядра операционной системы, они в то же время позволяют уронить это самое ядро некорректно написанным драйвером, имеющим равные с ядром привилегии. Кстати, в Windows NT ядро - ни что иное, как совокупность драйверов.

Именно в MULTICS впервые появилось возможность динамического связывания модулей в ходе выполнения программы, более известная современному читателю по этим пресловутым DLL в Windows. Такой прием логически завершил эволюцию совершенствования оверлеев, обеспечив единый, унифицированный интерфейс для всех программ, позволяя сэкономить значительную часть оперативной памяти и процессорных ресурсов. Один и тот же модуль (например, подпрограмма вывода сообщений на экран) теперь по потребности динамически загружался с диска и мог использоваться несколькими приложениями одновременно. Правда, при такой организации возникали проблемы совместного использования библиотек. Допустим, некое приложение, загрузившее для своих нужд динамическую библиотеку и считающее ее «в доску своей», в действительности оказалось отосланным к уже загруженному в память сегменту, активно используемому и другими приложениями. Что произойдет, если приложение, считающее библиотеку своей, попытается ее слегка модифицировать (при условии, что необходимые права у него есть)? Разумеется, незамедлительно грохнутся все остальные приложения, для которых такой поворот событий окажется полной неожиданностью. Поэтому, разработчики придумали механизм «копирования при записи» - при первой же попытке модификации коллективно используемого сегмента создается его копия, предоставляемая в полное распоряжение модифицирующему коду. Немногие из современных систем поддерживают такую возможность! [59]

Иерархическая файловая система впервые появилась именно в MULTICS, а не в UNIX, как пытаются утверждать некоторые поклонники последней. Файловая система MULTICS не только допускала вложенные директории, но и объединяла в одну логическую древовидную структуру файлы, физически расположенные на разных носителях. На уровне реализации это выглядело двоичным деревом, в узлах которого находились именованные каталоги, а листьями выступали ссылки на файлы. Современные операционные системы UNIX и Windows используют упрошенный вариант такой схемы.

А проецируемые в память файлы (memory mapped files) родились вовсе не в Windows NT, а в том же MULTICS. Традиционно файл читался в память, а если этой памяти оказывалось недостаточно, считанные фрагменты вновь сбрасывались на диск. Кому-то из разработчиков MULTICS это показалось слишком неэкономичным, и он предложил спроецировать файл в виртуальную память [60], а затем и вовсе объединить подсистему ввода/вывода с менеджером виртуальной памяти. Таким образом, удалось просто и элегантно сократить число обращений к диску, попутно выкинув часть дублирующего кода из операционной системы.

Оконный интерфейс, обособленный в отдельную подсистему, также впервые появился в MULTICS. Конечно, ни о какой графике и мыши речь еще не шла, но взаимодействие с пользователями даже по современным понятиям было достаточно удобным и наглядным, а в то время и вовсе выглядело огромным прогрессом и шагом вперед.

Но, помимо очевидных успехов, не меньше было и недостатков. Система оказалась необычайно прожорлива и для эффективной работы требовала оборудования астрономической стоимости. Даже с учетом снижения цен на компьютеры, рынок потенциальных покупателей был смехотворно мал. Практически единственным пользователем MULTICS оказалась компания Ford. Остальные были не в состоянии выложить требуемую сумму (к тому же платить приходилось не только за «железо», но не в меньшей степени и за саму систему).

Видя все это, руководство Bell Labs посчитало свое дальнейшее присутствие в проекте бессмысленным и в 1969 году вышло из него. Но в MIT продолжали совершенствование системы и к октябрю того же года довели ее до законченного состояния, но, как и предрекала Bell Labs, своего покупателя система не нашла и осталась невостребованной.

С этого момента и начался отсчет истории системы UNIX. Объявив о прекращении участия в проекте, Bell Labs отозвала всех своих разработчиков, среди которых оказались Деннис Ритчи, Кен Томпсон, Мак Илрой и Джон Осанна. Движимые желанием использовать накопленный опыт для создания дешевого и нетребовательного к аппаратным ресурсам усеченного варианта MULTICS, они обратились к администрации руководства Bell Labs с просьбой приобрести для этой цели компьютер среднего класса и выделить некоторую сумму под проект. Однако компания, разочарованная провалом MULTICS, отказалась финансировать эту затею. Сейчас все больше историков сходятся на том, что формулировка проекта выглядела недостаточно убедительной и неаргументированной. По другому мнению: Bell Labs просто охладела к операционным системам и не видела в них никакого источника прибыли - одни расходы.

Однако отказ ничуть не смутил разработчиков. И Томпсон вместе с Ритчи и Кэнадаем приступили к проектированию файловой системы будущей операционной системы на бумаге! В процессе этого занятия в голову Томпсона пришла блестящая мысль - объединить подключенные к компьютеру устройства вместе с файлами в одну иерархическую систему. Переполненный желанием испытать свою идею на практике, он обнаружил в одном из «пыльных углов фирмы» редко используемый PDP-7 и получил разрешение руководства позаимствовать его во временное использование. Наученный горьким опытом, Томпсон ни слова не упомянул об операционной системе и объяснил свою потребность в компьютере… желанием перенести на него игровую программу «Space Travel» («Космическое Путешествие»), написанную им в том же 1969 году в ходе проекта MULTICS на языке Фортран под операционной системой GECOS (стандартной ОС для компьютеров General Electric). В то время к компьютерным играм относились куда серьезнее, чем сейчас, и заверения Томсона, что, переписав ее на ассемблер, он добьется значительного увеличения производительности, склонили руководство к временному выделению техники и освобождению его ото всех остальных дел на фирме.

К сожалению, на PDP-7 не существовало ни приемлемого ассемблера, ни библиотек для поддержки вычислений с плавающей точкой (а они требовались для игры). Поэтому, Томпсон использовал кросс ассемблер GECOS, умеющий формировать ленты, читаемые PDP-7, и создал необходимый инструментарий самостоятельно. В дальнейшем вся работа велась исключительно на компьютере PDP-7 без поддержки со стороны GECOS.

Как нетрудно догадаться, в первую очередь Томпсон приступил к экспериментам со своей новой файловой системой и с удивлением обнаружил: операции ввода/вывода значительно упрощаются, а программирование игры ускоряется. Параллельно с написанием игры создавался набор вспомогательных утилит для копирования, удаления, редактирования файлов и даже примитивный командный интерпретатор. В начале 1970 года все это хозяйство было уже достаточно хорошо отлажено и даже ухитрялось сносно работать. Но не было ни мультизадачности, ни продуманного и эффективного ввода/вывода, ни достойной организации процессов, но… все это работало, а созданный программный инструментарий оказался удобным и достаточно мощным, ни в чем не уступая утилитам, имеющимся на других ОС.

С легкой руки Брайна Керигана новая система в пародию на MULTICS получила название UNICS (Uniplexed Information amp; Computing Service). Позже, программисты с нестандартным мышлением, склонные к сокращениям и оптимизации, заменили “CS” на “X” и система приобрела название UNIX.

Но время, отведенное Томпсону, подошло к концу, и компьютер PDP-7 пришлось возвращать. Неизвестно чем бы все это закончилось, если бы не хитрость пройдохи Осанны, предложившего руководству вместо операционной системы финансировать систему подготовки текстов и патентов, в которой компания крайне нуждалась. Уловка удалась, и вскоре специально для разработчиков был приобретен новейший по тем временам компьютер PDP-11, стоимостью в 65 тысяч долларов, располагающий 24 килобайтами оперативной памяти и 512 килобайтными накопителями (впрочем, компьютер был настолько нов, что накопителей к нему еще не существовало). Перенос UNIX на новую платформу не представлял сложности (архитектуры обоих компьютеров были близки), но несколько затянутся по причине отсутствия накопителей для PDP-11. Когда же они, наконец, появились, система была без проблем перенесена.

Ко второй половине 1971 года UNIX начала использоваться в патентном бюро, значительно превосходя в удобности и мощности аналогичные имеющиеся на рынке системы. Поэтому, руководство дало добро на дальнейшее развитие проекта, и коллектив разработчиков сосредоточил все усилия над дальнейшим совершенствованием системы.

Перенос UNIX с PDP-7 на PDP-11 заставил разработчиков задуматься над путями повышения мобильности. К тому же уж очень не хотелось вновь корпеть над ассемблером. Некоторые даже порывались писать новую систему на PL/1, но это бы значительно ухудшило производительность, и вряд ли бы заслужило одобрение руководства. В качестве разумной компенсации предлагалось выбрать Фортран или новый язык Би - один из диалектов BCPL [61]. Би привлекал простотой и легкостью изучения, наглядностью листингов и неплохой производительностью. Так, в конце концов, выбор остановили на нем. Поскольку никакой реализации Би для платформы PDP-11 еще не существовало, Томпсону пришлось самостоятельно разрабатывать интерпретирующую систему.

Вторая версия UNIX появилась в 1972 году. Главным нововведением стала поддержка конвейера (pipe), позаимствованная МакИлроем из операционной системы DTSS (Dartmouth time-sharing System). Конвейеры обеспечивали простой и элегантный обмен данными между процессами даже в однозадачной среде и позволили сделать еще один революционный шаг вперед (кстати, конвейеры поддерживаются практически всеми современными операционными системами, в том числе и MS-DOS).

Использование интерпретируемого языка заметно ухудшило производительность системы, а в процессе работы выявились многочисленные недостатки, присущее Би. Самый неприятный из них - отсутствие типов переменных (точнее говоря, поддерживался всего один тип, равный машинному слову). Постоянные же преобразования с помощью специальных библиотечных функций порождали множество трудноуловимых ошибок. Когда всем это окончательно надоело, Деннис Ритчи, увлекающийся разработкой языков, решил усовершенствовать Би и добавил в него систему типов. Новый язык получил название Си, согласно второму символу в “BCPL”. Для улучшения производительности Томпсон предложил Ритчи написать компилятор, переводящий программы, написанные на Си в машинный код.

Очередная версия UNIX отличалась завидной производительностью, практически не уступая версии, написанной на ассемблере, но потребовала значительно меньше усилий для своего создания и не была связана с какой-то одной конкретной архитектурой. Из 13.000 строк программы операционной системы лишь 800 принадлежали низкоуровневым модулям, написанным на ассемблере.

И хотя Си первоначально ориентировался на систему UNIX, он быстро завоевал популярность и на других платформах. Вскоре появились реализации для IBM SYSTEM/370, Honeywell 6000, INTERDATA 8/32.

Но популярность Си несла и свои минусы. В отличие от множества других языков, Си - язык низкого уровня, близкий к ассемблеру. Он оперирует машинными типами данных такими, как символы, числа и указатели. Встроенная поддержка работы со строками, списками, массивами и другими сложными структурами данных в нем отсутствует.

«В языке "C" отсутствуют операции, имеющие дело непосредственно с составными объектами, такими как строки символов, множества, списки или с массивами, рассматриваемыми как целое. Здесь, например, нет никакого аналога операциям PL/1,оперирующим с целыми массивами и строками. Язык не предоставляет никаких других возможностей распределения памяти, кроме статического определения и механизма стеков, обеспечиваемого локальными переменных функций; здесь нет ни "куч" (HEAP), ни "сборки мусора", как это предусматривается в АЛГОЛЕ-68. Наконец, сам по себе "C" не обеспечивает никаких возможностей ввода-вывода: здесь нет операторов READ или WRITE и никаких встроенных методов доступа к файлам. Все эти механизмы высокого уровня должны обеспечиваться явно вызываемыми функциями.

Аналогично, язык "C" предлагает только простые, последовательные конструкции потоков управления: проверки, циклы, группирование и подпрограммы. Но не мультипрограммирование, параллельные операции, синхронизацию или сопрограммы…

Хотя отсутствие некоторых из этих средств может выглядеть как удручающая неполноценность ("выходит, что я должен обращаться к функции, чтобы сравнить две строки символов?!"), но удержание языка в скромных размерах дает реальные преимущества. Так как "C" относительно мал, он не требует много места для своего описания и может быть быстро выучен» - "Язык С" Б.В. Керниган, Д.М. Ричи.

В 1974 году четвертая версия UNIX, полностью написанная на языке Си, получила одобрение руководства, а вместе с ним и статус официальной операционной системы для применения в телефонии, используемой внутри компании.

Даже по тем временам UNIX представляла собой убогое зрелище. Виртуальная память не поддерживалась (ввиду отсутствия на PDP-11 Memory Management Unit - MNU), динамическое связывание отсутствовало, а файловая система при интенсивном использовании за счет фрагментации могла терять до 60% дискового пространства и ограничивала длину имен 14 символами, но зато был преодолен рубеж в ограничение «64 килобайта на файл» - имевший место в ранних версиях.

Но простота и надежность системы позволили ей с успехом использоваться в управлении цифровыми АТС (в то время происходило массовое обновление оборудования, усложнившее жизнь множеству телефонных взломщиков - фрикеров, но это уже другая история).

Системой заинтересовались и другие компании, но… антимонопольное законодательство Америки запрещало Bell Labs заниматься никаким другим бизнесом, кроме телефонии, поэтому о коммерческом распространении системы никакой речи и быть не могло. Компании, к огромному неудовольствию, пришлось распространять UNIX без рекламы и сопровождения за число символическую цену.

Первая сторонняя инсталляция UNIX вне Bell Labs была осуществлена Нилом Граундвотером из компании New York Telephone, но спустя короткое время на Bell Labs обрушился шквал запросов UNIX.

Приблизительно в это же время на открытом симпозиуме АСМ прошла первая презентация операционной системы UNIX, сопровождаемая докладами Томпосна, которые произвели неизгладимое впечатление на профессора берклиевского университета Р. Фабри. Ему удалось убедить собственное руководство в необходимости приобретения PDP-11, и с января следующего года в Беркли проникла UNIX.

С этого момента завершается старая и открывается новая станица истории UNIX. Из игрушечного состояния усилиями Чака Хейкли, Била Джоя и Эрика Аламана она превратилась в полноценную многозадачную операционную систему тесно интегрированную с Internet. И неудивительно - ведь именно здесь были разработаны основные протоколы Internet под щедрым финансированием министерства обороны США.

Все началось с желания Билла Джоя довести систему «до ума», облегчив ее распространение и установку (ведь никаких автоматических инсталляторов в те времена еще не существовало). Билл собирал все доступное ему программное обеспечение в один пакет, получивший название BSD 1.0 (Berkeley Software Distribution), в который включил исходные тексты UNIX, компиляторы языков Си и Паскаль и даже свой собственный редактор текстов.

Задумка удалась и UNIX получила широкое распространение среди студентов, многие из которых оказались сильными программистами, жаждущими довести систему до потребного состояния. В первую очередь была полностью переписана файловая система. Устранилось досадное ограничение на длину имени файла в 14 символов, расширившись до 255 (поговаривают, некие горячие головы предлагали использовать шестнадцать разрядов вместо восьми, что увеличило бы длину имени с 255 до 65535 символов, другие же резонно возражали, дескать, зачем это нужно). Вторым заходом устранили дефрагментацию и несколько улучшили общую производительность.

Заинтересовавшись происходящими в Беркли событиями, Кен Томпсон в 1976 решил провести там весь свой академический отпуск, желая принять участие в исследованиях. С его помощью (или без его помощи - попробуй-ка теперь, разберись, как дело было) силами двух сотрудников Bell Labs Джона Рейзера и Тома Лондона UNIX была успешно перенесена на 32-разярдные компьютеры семейства VAX, которые допускали поддержку страничной виртуальной памяти. Очередная версия системы приобрела некоторые черты MULTICS, правда, не в самой лучшей реализации - упросив кодирование, разработчики жестко закрепили ядро системы в оперативной памяти, запрещая его свопинг на диск.

Джоя же больше всего донимала несовместимость различных терминалов, вынуждающая учитывать особенности управления каждой моделью, внося бесконечные изменения в программное обеспечение. Созданный им termcap практически полностью устранил проблемы совместимости, позволяя полностью абстрагироваться от конкретной реализаций.

Именно в Беркли появилась подсистема TCP/IP, интерфейс сокетов (активно использующихся в современных операционных системах, например, Windows и именуемых сокетами Беркли). Значительно усовершенствовались механизмы межпроцессорного взаимодействия и… вскоре в UNIX практически не осталось оригинального кода Bell Labs.

Кому-то пришла в голову мысль - переписать оставшиеся фрагменты и распространять UNIX бесплатно. Технически это казалось несложно, но возникало множество юридических препятствий, - компания [62] явно не хотела заполучить еще одного конкурента, и тут же обратилась с претензиями в суд.

Тем временем начался бум переносов UNIX на всевозможные архитектуры. Успех первого из них принадлежит Джюрису Рейндфельдсу из университета Воллоногонга (Австралия), осуществившего портирование UNIX на архитектуру принципиально отличную от PDP-11. Скованный рамками ограниченных финансовых средств, он не мог позволить себе приобрести дорогой PDP-11 и купил более дешевый 32-разрядный компьютер INTERDATA 7/32, оснащенный примитивной и неудобной однопользовательской операционной системой OSMT/32. Поначалу Джюрис пытался усовершенствовать последнюю, но вскоре понял бесперспективность такой затеи и решил перенести на INTERDATA систему UNIX. В январе 1977 года канадец Ричар Миллер, работающий в Воллонгонге, получил в свое распоряжение компилятор Си, способный компилировать собственный исходный текст на INTERDATA 7/32, и менее чем через месяц UNIX успешно запустилась на этой машине. Строго говоря «запустилась» следовало бы взять в кавычки, поскольку UNIX работала поверх OSMT/32 и не поддерживала ни управления терминалом, ни обработки прерываний, а примитивный интерпретатор (то есть оболочка) содержал всего восемь команд.

Однако мизерная трудоемкость переноса вдохновила другие компании, и они начали «штамповать» свои клоны UNIX. Многие из них вносили свои новшества в систему, что привело к несовместимости различных версий друг с другом. Так, например, в Sun Microsystems UNIX оснастили сетевой файловой системой NFS, ставшей стандартом де-факто и дожившей до наших дней. Парни же из Hewlett-Packard создали собственную, более мощную виртуальную файловую систему, и поныне использующуюся в клонах UNIX/HP. Не осталась в стороне и компания Microsoft, выпустившая собственный клон UNIX - XENIX, основанный на базе лицензированного у AT amp;T кода. Исправив многочисленные ошибки и внеся мелкие косметические усовершенствования, Microsoft не создала ничего принципиально нового, но значительно улучшила стабильность работы системы [63]. Немногим позже, совместно с молодой компанией Santa Cruz Operation, Microsoft выпустит XENIX 2 - первую в мире реализацию UNIX для микропроцессора Intel 8086.

…молодая компания Microsoft, едва успев выпустить более менее рабочую версию своей операционной системы MS DOS 2.0 для компьютеров IBM PC, хватается за разработку собственной версии UNIX - XENIX. При этом делаются рекламные заявления о том, что именно эта ОС является стратегическим курсом компании, поскольку UNIX - будущее операционных систем. Проект сначала был заморожен, потом закрыт, его код в последствии был продан компании Santa Cruz Operation и послужил одной из компонент при разработке ОС SCO Unix

Владимир Анатольевич Петров, «Не так страшен черт, как его малюют»

Тем временем в бывшем (ну, тогда еще настоящем) СССР «появлялось понимание, что что-то не то в этом королевстве - ветвь само строя типа БЭСМ явно подыхала, лезть в уродскую ЕС ЭВМ (OS/360) означало идти на два столетия назад, ходили (я, правда не уверен) слухи про какую-то VSM и великий и могучий VAX, и вообще было ощущение, что сидим мы в пещере и добываем огонь, а снаружи уже самолеты летать начали» [64]. И тогда «"Наши" люди сподобились вытащить UNIX v7 прямо с VAX-а Калифорнийского университета в Беркли [65]» (Давидов М.И. "Вся правда о Демосе").

В Курчатовском Институте Атомной Энергетики за UNIX ухватились Бардин и Паремский, а в МГУ - Антонов. Но Макаров-Землянский (не к ночи он будет упомянут) не одобрил занятий Антонова и выгнал его из лаборатории.

А промышленностей лидировало три - МинАвтопром, МинАвиапром и МинСредМаш. Показательно, кстати, что не было в лидерах никого из ЭВМ-строителей - что и понятно, так как при плановом хозяйстве им надо было планы выполнять, а не ЭВМ создавать. А, например, авиастроителям нужно было считать, и плевать, чья была ЭВМ и чья ОС и чьи интересы были затронуты при ее выборе. Потому и жили программисты именно в этих отраслях.

Руднев

Поэтому, Антонов перешел в Институт Прикладной Кибернетики МинАвтопрома, где сутками просиживал за терминалами, пытаясь приучить UNIX к советским дисплеям [66]. Вскоре это закончилось успехом, и на СМ-1425 [67] ухитрились вытянуть до четырнадцати дисплеев - огромное по тем временам достижение! А когда Ларин установил переключатель общей шины, соединяющий вместе две СМ-1425, удалось заставить работать двадцать четыре дисплея одновременно!

Приблизительно в это же время, Бутенко создал собственную, написанную с нуля, операционную систему MISS (Multipurpose Interactive timeSharing System), способную «тянуть» до десяти пользователей одновременно, и при этом довольствоваться всего лишь 64 килобайтами оперативной памяти. Система поддерживала собственный ни с кем не совместимый сетевой протокол и оригинальную, ни на что не похожую архитектуру, и… «другие программистские команды, отбросив идею об особой роли России в мировой истории, мудро решили, что "Сколько волка не корми, а у медведя все равно толще", и занялись UNIXом» [68] (Вадим Маслов «Русские истории»).

Вокруг UNIX начали кучковаться сильнейшие программисты того времени - Вадим Антонов, Сергей Леонтьев, Дмитрий Володин, Алексей Руднев, Валера Бардин, Сергей Аншуков и многие другие.

Особенно выделилась «династия» Антоновых - «старший [69] умудрялся писать с отладкой программы по 2000 строк на Си за один рабочий день, если пороетесь в текстах большинства версий UNIX, то всюду найдете следы его правок и дополнений». [70] Антонов - младший [71] в одиночку создал собственную реализацию IP протокола, а Вадим написал удобный и компактный редактор программных текстов EDA, завоевавший огромную популярностью у его коллег и использовавшийся на протяжении десятка лет, вплоть до вытеснения современными разработками. К творениям Вадима Антонова относятся и известные утилиты UUMAIL, BATCHMAIL, а вместе с ними организация доменной маршрутизации поверх UUCP (Unix to Unix Copy Protocol). С ее введением отпала необходимость помнить всю цепочку машин, соединяющих отправителя с получателем и писать лес бангов типа primaryhost!foo!bar!fooz!НаДеревнюКоле.

Банг (от английского слова «bang» - «ах!») на техническом жаргоне обозначает восклицательный знак, применяющийся, в частности для разделения названий узлов в аховом пути. Пару десятков лет назад никакой автоматической маршрутизации не существовало, а единственным средством передачи данных от одной машине к другой был протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol). Сетевые адреса выглядели так: ИмяУзлаСКоторымВозможноПрямоеСоединение!ИмяПользователяУзла.

Чаще всего адресат находился на машине, прямое соединение с которой было невозможно. Тогда приходилось искать узел, доступный как отправителю, так и получателю. Сначала сообщение передавалось ему, а он в свою очередь доставлял его адресату. К сожалению, чаще всего приходилось объединять в цепочку несколько машин, «знающих» друг друга. В начале восьмидесятых аховый путь из десяти-пятнадцати узлов был обычным делом. Иногда проходило весьма значительное время, прежде чем сообщение доходило до получателя, если вообще доходило, а не терялось в дороге.

Поэтому, при отправке использовали сразу несколько маршрутов, для чего прибегали к фигурным скобкам: {PimaryHost1, Primaryhost2}!{SlayerHost1,SlayerHost2}!{Transatlantic, SpaceGateWay}!PopcornHost!John.

Любопытно, но аховый путь сохранился и до сегодняшних дней, и встречается, например, в заголовках сообщений, отправляемых по протоколу NNTP (подробнее об этом рассказано в главе «Протокол NNTP»). Вот пример поля Path заголовка сообщения: “Path: news.medlux.ru!Melt.RU!carrier.kiev.ua!news.kharkiv.net!useua!not-for-mail”.

Тем временем в СССР просочились первые IBM PC, а вместе с ними у «буржуев» позаимствовали VENIX - клон UNIX. К сожалению, исходные тексты ядра отсутствовали, и Дмитрий Бурков решился на беспрецедентный шаг: он дизассемблировал ядро и воссоздал исходный код на языке Си, дававший после компиляции идентичный машинный код - своеобразный программистский подвиг!

«Как и все ворованное, цельно дернутые системы не очень помогли советской компьютерной науке и практике. Свои исследования были свернуты, деньги были брошены на прохакивание и русификацию добытого на Западе»

Вадим Маслов Русская Сеть: Истории

Адоптированный к советскому железу (СМ-1425) Вадимом Антоновым и переведенный на русский язык Дмитрием Володиным UNIX получил названием ДЕМОС (Диалоговая Единая Операционная Система). В Курчатовском Институте аналогичный клон окрестили «УНАС» - то есть у них - UNIX, а у нас «УНАС», но это название не прижилось.

Осенью 1984 года Институт Прикладной Кибернетики провел открытый семинар, на котором продемонстрировали работоспособный ДЕМОС и выступили с докладами его создатели. Так началось расползание UNIX по стране - до начала эпохи всеобщей коммерциализации и образования кооператива «Демос» разошлось приблизительно 200 копий дистрибьютива.

Постепенно ДЕМОС в России стал стандартом де-факто и после издания Министерством Приборостроения указа об обязательном снабжении ДЕМОС-ом всех новых машин, он активно переносился на новые платформы, в том числе и отечественный суперкомпьютер «Эльбрус К2 [72]», СМ-1700 [73] и т.д.

К середине 1985 года завершился грандиозный этап документирования системы, вылившийся в тридцать три тома, которые так и не были утверждены Государственной Комиссией. А в это же время в СССР попала свежая версия UNIX - BSD 2.9, и процесс локализации и адоптации начался с начала…

«Где-то в 1993 году СП Диалог пригласило Б. Гейтса, который выступил с лекцией. Было много народу, в том числе и юниксоидов. Слушали его с иронией и усмешкой. Владелец купленного в Силиконовой Долине DOS-а и соавтор Бейсика не вызывал у нас ничего, кроме презрительной усмешки…

А он уже знал, что станет самым богатым человеком, он знал, что впереди миллионы примитивных юзеров, и что их заставят через каждые полтора-два года покупать новые компьютеры и учиться, учиться… Он знал это, вырос в капиталистической стране и умел то, чего не умели мы - работать на рынок, идти не вопреки ему, а за ним»

Давидов «Вся правда о ДЕМОС»

Тем временем, на западе в 1992 году Вильям и Линна Джолитц решили создать свой клон UNIX для IBM PC, предназначенный для свободного распространения и не обремененный оригинальным кодом AT amp;T, который требовал дорогостоящей лицензии. Так появился 386BSD 0.0.

К сожалению, затея провалилась: авторская принадлежность многих фрагментов оказалась весьма спорной, и суд удовлетворил иск, поданный компанией Novell, налагая запрет на распространения исходного текста критических файлов. В результате этого процесса образовался усеченный вариант UNIX - BSD-Lite.

Но не прошло и года, как BSD-Lite дал рождение трем новым клонам UNIX - NetBSD, OpenBSD и FreeBSD. Все они в той или иной степени были совместимы с оригинальной системой UNIX, вполне пригодны для полноценного использования и самое главное - распространялись абсолютно бесплатно.

Со временем NetBSD была перенесена и на другие платформы - DEC Alpha, Atari, Apple Macintosh, Motorola, HP 300/9000, PC532, Sun SPARC, VAX, и даже на Z80! Появилась совместимость с операционными системами FreeBSD, iBCS2, Sun OS, Ultrix, HPUX, LINUX, OSF/1 и SVR4.

От аналогичных бесплатных клонов NetBSD выгодно отличалась завидной близостью к стандартам POSIX и Standard C, что упрощало перенос программного обеспечения с «настоящей» UNIX в среду NetBSD.

Другая система, FreeBSD, прочно обосновалась на IBM PC и вместо разлива вширь стала развиваться вглубь - тщательными «вылизываниями» программного кода, разработчики заметно улучшили производительность и исправили множество ошибок. Считается, что современная реализация FreeBSD превзошла в защищенности и стабильности работы не только бесплатные, но и коммерческие операционные системы.

Система OpenBSD появилась на свет в результате разногласий в коллективе разработчиков NetBSD, возникших по поводу безопасности (точнее ее отсутствия). Скандал кончился выходом из группы Тео де Раадта, который с коллективом единомышленников занялся поиском ошибок и переписываем уязвимых участков кода. Никаких других принципиальных отличий между этими двумя системами до сих пор не появилось.

На фоне множества клонов и подражаний, основанных на оригинальной версии AT amp;T или усовершенствованных исходных текстов Беркли, заметно выделялась мини-операционная система Minix Энди Таненбаума, написанная им «с нуля». Это была крошечная UNIX, созданная для 386 машин. Пригодная скорее для забавы, чем серьезной работы, она, тем не менее, завоевала признание начинающих программистов, тренирующихся в написании собственных драйверов и модернизации исходных текстов ядра. Но неполноценность системы не позволяла запускать большинство «серьезного» программного обеспечения, в том числе компиляторы Си и Форта. Поэтому, Minix, так и не доведенная до потребного состояния, была заброшена на полку. На этом бы ее история и закончилась, если бы студент хельсинского университета Линус Торвальдс [74] не загорелся идеей «сделать Minix лучше себя самого [75]».

Но никакому одиночке не под силу самостоятельно написать полнофункциональную операционную систему, поэтому, Линус попытался прилечь к этой затее энтузиастов со всего мира. Ниже приведен отрывок из его письма, запущенного в конференцию comp.os.minix:

«Грустите ли вы по тем прекрасным временам Minix-1.1, когда мужчины были настоящими мужчинами и писали свои собственные драйверы на все устройства? У вас сейчас нет под рукой настоящего проекта, и вы вымираете от невозможности вонзить свои зубы в какую-то ОС, которую бы можно было модифицировать под свои желания? Не находите ли вы деморализующей ситуацию, когда все в Minix работает? Нет больше бессонных ночей, которые позволяли заставить хитрые программы работать правильно? Тогда это место для вас…»

Первые версии были написаны на чистом ассемблере и включили в себя: планировщик, переключающий задачи в защищенном режиме 386+ процессора, драйвер жесткого диска (с большим количеством ошибок, но все-таки работающий) и простейшую файловую систему. Все остальное исходные тексты не давали выполняемого кода - они состояли из одних заголовков, и для своей компиляции требовали наличие операционной системы.

Наконец, 5-го октября 1991 года Линус выпустил первую «официальную» версию, на которой удавалось успешно запустить оболочку Борна (Born Shell) и компилятор Си GNU C. По легенде Линус хотел назвать свою систему “Free UNIX”, но системный администратор поместил ее в каталог LINUX (от Линус и UNIX). Аббревиатура оказалась удачной и намертво прилипла.

Первую версию скопировало с сервера приблизительно пять человек. Среди них нашлись специалисты, указавшие Линусу на ошибки и посоветовавшие каким образом их лучше всего исправить.

Наличие компилятора Си во многом упрощало дальнейшее совершенствование системы, и в работу включалось все больше и большее количество народа. Со временем LINUX выросла в полноценный UNIX-клон, ни в чем не уступающий своим коммерческим собратьям. За исключением, пожалуй, одного - никакой потребной документации и поддержки не появилось до сих пор: всем участникам проекта гораздо интереснее копаться в недрах ядра, чем отвлекаться на такие «бесполезные» занятия.

Сейчас много спорят, составит ли LINUX угрозу Microsoft или нет, но в любом случае, LINUX никогда не станет массовой операционной системой - в силу своей недружественности ни к пользователям, ни к разработчикам. Любой программист в первую очередь требует не удобный инструментарий, а тщательно продуманную и понятную документацию [76]. Поэтому, большинство современных разработчиков склоняются к продукции Microsoft (хотя это не мешает некоторым их них ненавидеть и ее саму, и ее продукцию лютой ненавистью). Работа на LINUX связана с постоянной необходимостью углубляться в изучение исходных кодов, заменяющих собой документацию и рыскать по огромному man-у, в поисках информации, которая нужна, - занятие не для слабонервных. С другой стороны, программировать под UNIX гораздо проще, чем под Windows, где никакой человек не в состоянии удержать в голове хотя бы важнейшие системные вызовы, а поэтому качество документации не столь критично.

Я рассматриваю LINUX как нечто, что не принадлежит Microsoft - это ответный удар против Microsoft, ни больше, ни меньше. Не думаю, что его ожидает большой успех. Я видел исходные тексты, там есть как вполне приличные компоненты, так и никуда не годные. Поскольку в создании этих текстов принимали участие самые разные, случайные люди, то и качество отдельных его частей значительно разнится.

По своему опыту и опыту некоторых моих друзей могу сказать, что LINUX - довольно ненадежная система. Microsoft выпускает не слушком надежные программные продукты, но LINUX худший из них. Это среда долго не продержится. Если вы используете ее на одном компьютере - это одно дело. Если же хотите применять LINUX в брандмауэрах, шлюзах, встроенных системах и так далее - она требует еще очень серьезной доработки.

Кен Томпсон

Поэтому, LINUX можно назвать не системой для профессиональных программистов, а средой любителей, интересующихся не конечным результатом, а самими процессом программирования. Коммерция в LINUX затруднена в силу немассовости этой системы. Никогда секретарша Леночка не будет конфигурировать SendMail, и использовать LISP-подобный язык редактора EMACS. Удобного же интерфейса сравнимого с тем, что есть в Windows 9x/Windows NT, на LINUX не появится и завтра.

В качестве серверной платформы LINUX не рекомендуется использовать из соображений безопасности [77], - в этом она сильно уступает FreeBSD (распространяемой, как и LINUX - бесплатно).

Тем не менее, все это не мешает LINUX быть и оставаться эдемом для энтузиастов программирования, не интересующихся коммерческой стороной процесса. Системы же Microsoft занимают совсем другую нишу, никак не пересекающуюся с миром LINUX и бесплатного программного обеспечения.

Эрик Раймон (известный по «Новому словарю хакера») глубоко убежден, что передача прав на исходные тексты продукта - единственно возможный путь развития программного обеспечения. Именно он убедил компанию Netscape открыть исходные тексты своего браузера. Однако, пользователей «неправильного» Internet Explorer оказывается несравненно больше и работает он куда устойчивее своего «правильного» собрата.