第四章 银行常用操作系统

第四章 银行常用操作系统本章将对银行计算机中常用的操作系统UNIX和Linux作简要的介绍，着重说明两者的 特点和应用场合，而对另一个常用的操作系统Windows不作介绍。41 操作系统的基本概念计算机系统是由硬件和软件两部分构成的。如图4.1 所示，软件大致可分成系统软件、 支撑软件和应用软件三层。操作系统属于软件中的系统软件，它是紧挨着硬件的第一层，是 对硬件功能的首次扩充，其它软件则是建立在操作系统之上的。各种用户应用软件：文字处理、科学计算、图像处理、管理信息系统 支撑软件：数据库、网络、多媒体 系统软件：操作系统，编译程序硬件系统图 4-1 计算机系统的层次结构操作系统在计算机系统中占据举足轻重的地位，它是硬件与所有其它软件之间的接口。 任何数字电子计算机，从微处理器到巨型计算机都必须在其硬件平台上加载相应的操作系统 之后，才能构成一个可协调运转的计算机系统。只有在操作系统的指挥控制下，各种计算机 资源才能为用户所使用，也只有在操作系统的支撑下，其它系统软件（如各类编译系统、程 序库等）才得以取得运行条件。没有操作系统，任何应用软件都无法运行。可见，操作系统实际上是一个计算机系统中硬、软件资源的总指挥部，操作系统是软件技术含量最大、附加值最高的部分，是软件技术的核心，是软件的基础运行平台。我们可从五个方面来全面地叙述操作系统的定义： 从软件的角度看：操作系统是程序和数据结构的集合，它是由指挥和管理计算机系 统运行的程序和数据结构两部分内容构成的。 从扩展机器的角度看：操作系统是位于无软件的机器（裸机）和用户之间的一个界 面，为用户提供一台等价的扩展机器。它向用户提供一组功能，用以简化程序设计、调试和 维护。 从资源管理器的角度看：操作系统负责对计算机软、硬件资源（含处理机、存储器、 文件、 I/O 设备）进行控制、调度、分配和回收。 从用户使用的角度看：为用户提供一组功能强大的、方便好用的广义指令（系统调 用）。综上所述。操作系统是计算机系统中的核心控制软件，它对计算机实施管理和控制， 对软件资源进行分配，合理组织计算机工作流程，以便有效地利用这些资源，并为用户提供 一个功能强大、使用方便和可扩展的工作环境，从而在计算机与用户之间起到接口作用。4. 2 UNIX操作系统UNIX 是操作系统是中的一颗“常青树”，是银行计算机中最常用的操作系统之一。本 节将简单回顾UNIX的发展历程，介绍UNIX的结构和优、缺点，最后对它的发展前景做出 客观的分析。4. 2. 1 概述UNIX是一种多用户操作系统，是目前的三大主流操作系统之一，也是银行计算机中最 常用的操作系统。Unix系统是美国麻省理工学院(MIT)在 1965年开始开发的分时操作系统Multics的基 础上不断演变而来的，它原是MIT和贝尔(电 话)实验室等单位为美国国防部研制的， Multics 系统虽然最终未能达到原定的设计目 标，但它对分时操作系统的发展，特别对Unix 系统的形成具有巨大的影响。贝尔实验室的肯 尼思.汤普森(Ken.Thomson)和丹尼斯.里奇 (D.M.Rittchie)于是 1969 年在 PDP-7 计算机 上成功地开发了 16位微机操作系统。该系统继承了 Multics文本系统的树形结构、Shell命 令语言和面向过程的结构化程序设计方法以及用高级语言编写操作系统等特点。实际上， Unix中的Uni正好与Multics相对照，而X则是CS的谐音。1972年，他们又为Unix研制 了 C 语言，并用 C 语言重写了一个精巧的 Unix 内核。他们两人也因此获得了计算机界的 最高奖图灵奖。Unix 最初用于教学，以后经历了多次修改，形成多个版本，被移植到各种硬件体系结 构中，发展成为国际标准和工业标准。几十年来，Unix 直是全世界的主流操作系统之一， 技术相对成熟、可靠性高、网络和数据库功能强并具有良好的开放性。它在科研、教育、商 业、工业等众多领域内发挥着巨大的作用，特别是能够满足企业重要业务的需要， Unix 已 成为主要的工作站平台和重要的企业操作平台。Unix 的版本有：BSD Unix、System V、OSF/1、XENIX、SCO Unix 等，各种版本的基 本结构、操作和配置大致相同。由于SCO Unix在Intel平台运行良好，IBM、HP、COMPAQ 等众多厂商共同推崇SCO Unix作为PC Sever的主流Unix操作系统。另外，近年来IBM公 司推出的AIX版本因用户界面友好也得到用户的青睐。1.UNIX 发展的 5 个阶段 图4.3画出了 UNIX发展历程。图中的最后三框分别是UNIX的目前的主要变种，它们 是 SUN Solaris、IBM AIX 和 HP UX 等。( 1 ) UNIX 的诞生“UNIX”这个名字是取“Multics”的反义，其诞生背景与特点一如其名。Multics(MULTiplexed Information and Computing Service)项目由贝尔(电话)实验室、 通用电气公司和麻省理工学院联合开发，旨在建立一个能够支持数千用户的分时系统，该项 目因目标过于庞大而告失败，并于1969年撤消。退出Multics项目后，贝尔(电话)实验室的雇员肯尼思.汤普森(Ken.Thomson)于1969 年中期开始在一台闲置的PDP-7上开发“太空漫游”游戏程序。因PDP-7缺少程序开发环 境,为便于此游戏程序的开发Ken.Thomson与公司的另一名雇员丹尼斯.里奇(D.M.Rittchie) 一起用 GE-645 汇编语言开发 PDP-7 上的操作环境。最初是一个简单的文件系统(后来演化 为s5文件系统)，很快又添加了一个进程子系统、一个命令解释器(后来发展为Bourne shell) 和一些实用工具程序。他们将该系统命名为UNIX。此后，随着贝尔实验室的工作环境的需要，他们将UNIX移植到PDP-11上，并逐渐增 加了新的功能。 UNIX 很快地开始在贝尔实验室内部流行，许多人都投入到它的开发中来。 1971年，UNIX程序员手册第一版问世。1973 年 D.M.Rittchie 开发的 C 语言对 UNIX 的发展起了关键作用，同年，他用 C 语言 重写了 UNIX（UNIX第4版），C语言的采用使UNIX的可移植性大大增强，这也是UNIX 走向成功的关键之举。1973 年 Ken.Thomson 和 D.M.Rittchie 在 ACM（ Association for Computing Machinery， 计算机协会）的 SOSP（Symposium On System Principles ，操作系统原理讨论会）发表了首 篇 UNIX 论文，这是 UNIX 首次在贝尔实验室之外亮相。（2）1973年到 20 世纪 70 年代末：免费扩散UNIX 在贝尔实验室外的首次亮相引起了众人的关注和兴趣， UNIX 软件和源代码迅速 以许可证形式免费传播到世界各地的大学。这些大学、研究机构在免费使用的同时，对 UNIX 进行了深入的研究、改进和移植。AT&T又将这些改进与移植加入以后的UNIX版本中。这 种管理员与用户之间的敬业精神正是UNIX加速成长和不断发展的关键因素。近年来,Liunx 的发展酷似当年 UNIX 早期发展的情形。另外，众多大学对UNIX的免费使用，使学生很快熟悉UNIX，这些学生毕业后又把 UNIX传播到各商业机构和政府机构，这对UNIX早期的传播和普及也起了重要作用。UNIX的首次移植是由Wollongong大学于1976年在Interdata机上进行的。其它几次较 早的移植包括：1978年，微软公司与 SCO 公司合作将 UNIX 移植到 Intel 8086 上，即最早 的UNIX商业变种Xenix系统；1978年，DEC公司又将UNIX委托移植到32位的超级 小型机VAX上，即UNIX/32V（3BSD的前身）。（3）20 世纪 70 年代中期到 80 年代中期：商用版本的出现（1977 年）和三大主线的形 成UNIX的快速发展导致众多的计算机公司开始发行自己机器上的UNIX增值商业版本。 UNIX的第一个商业变种是1977年Interactive System公司的IS/1 （PDP-11）。20世纪80年 代著名的商业变种有SUN公司的Sun OS、微软公司与SCO公司的XENIX等。20世纪70年代中期到80年代中期，众多大学与公司的参与使UNIX的变种迅速增多。 这些变种主要分成3条主线：由贝尔实验室发布的UNIX研究版（从V1到V10）、加利福 尼亚州大学伯克利分校发布的BSD （Berkeley Software Distribution）、由贝尔实验室发布的 UNIX System III 和 System V。1984年的AT&T大分家使AT&T可进入计算机市场。因此，除了贝尔实验室研究小组 继续研究和发行UNIX研究版之外,AT&T成立了专门的UNIX对外发行机构。最初是UNIX 支持小组，接下来是 AT&T 信息系统。这些机构先后发行了 System III（1982 年）、 System V （1982 年）、 System V Release 2（SVR2， 1984 年）、 SVR3（1987 年），许多商业 UNIX 变 种都是基于这条主线实现的。加利福尼亚州大学伯克利分校是最早（1973 年 12 月）取得许可证的 UNIX 用户之一， 最初的BSD版本发行（1978年春的1BSD和1978年末的2BSD）仅包括应用程序和实用工 具（如VI、Pascal、C Shell等），没有对操作系统核心本身进行修改和再发行。1979年末的 3BSD 则基于 UNIX/32V 设计了页式虚存，是加利福尼亚州大学伯克利分校发行的第一个操 作系统核心。因 3BSD 中所做的虚存工作使该校得到美国国防部资助，进而推出了 4BSD（1980年的4.0 BSD到1993年的4.4 BSD），其中集成了 TCP/IP，引入了快速文件系统FFS、 套接字等大量先进技术，这些由 BSD 率先引入的先进技术对 UNIX 的发展具有重要影响。到 20 世纪 80 年代， UNIX 已运行于从微型机到巨型机等众多不同的机型中。 UNIX 已 成为当之无愧的通用操作系统。（4）20世纪80年代后期：两大阵营和标准化SVR4 （UI）、OSF/1、POSIX、X/OPEN 等。20世纪80年代后期，UNIX已出现了很多变种，变种增多导致了程序的不兼容性和不 可移植（即同一应用程序在不同UNIX变种上不能不经修改而直接运行）。因此，迫切需要 对 UNIX 进行统一标准化。这就引发了标准化倾向两大阵营（以 SVR4 为契机）和中间 标准机构的出现。1987 年，在统一市场的浪潮中， AT&T 宣布了与 SUN 公司的一项合作，将 System V 和 Sun OS统一为一个系统。其余厂商（IBM、Digital、HP、Apollo等）迫于市场压力联合开 发了新的开放操作系统。他们的新机构称为Open Software Foundation （开放软件基金会， 简称OSF）于1988年成立。作为回应，AT&T和SUN公司联盟也在1988年形成了 UNIX International（UNIX国际，简称UI）。以SVR4为契机的这场“UNIX战争”将系统厂商划 分为UI和OSF两大阵营围绕着两大主要UNIX系统技术:AT&T的System V和OSF/1 的 OSF 系统。1989 年，在 System V、BSD 和 XENIX 的基础上，AT&T 的 UNIX Software Operation （UNIX软件工作室，简称USO）设计实现了 SVR4。SVR4是非常成功、广泛使用的一个 版本，目前大部分UNIX商业变种都基于SVR4）。因为，SVR4取众之长，从当时的3个主 要UNIX平台BSD/Sun OS、SVR3、XENIX的身上，汲取了各自最好的技术。与UI相对立的OSF,也于1989年推出OSF/1 （基于Mach 2.5）。此外，20世纪80年 代中期由 Carnegie Mellon 大学开发的 Mach 是 UNIX 的一个重要变种，它支持 UNIX 编程接 口，但却是一个全新的进程通信结构和微内核的分布式操作系统。 OSF/1 和 NextStep 等商 业系统都是基于 Mach 2.5 的。 UNIX 的发展历程如图4-3 所示。（5）20 世纪 90 年代：共同面对外来的竞争、两大阵营的淡化20 世纪 80 年代是 UNIX 蓬勃发展的十年，而 20 世纪 90 年代是 UNIX 发展屡经考验的 十年。 20 世纪 90 年代初期，美国经济低靡，再加上微软公司的 Windows 系统迅猛发展，这 一切都威胁着 UNIX 的发展乃至生存。 20 世纪 90 年代后期又出现了一个新的竞争对手 Linux。共同面对外来的竞争，使两大阵营（UI与OSF）的争斗很快淡化下来。1993 年 UI 停止商业动作。出自多种原因， SVR4 从 1989 年至今几经易主。先后曾属于 AT&T 的 UNIX Software Operation（1989 年）、UNIX 系统实验室（UNIX System Laboratories, 简称 USL）（1991 年） Novell 公司（1991 年拥有部分股权、1993 年拥有所有股权） X/OPEN （1993 年底，仅拥有商标和授权书）和 SCO 公司（1995 年底至今）。OSF 也少有作为。 1993 年， Digital 公司发行的 DEC OSF/1 是唯一的基于 OSF/1 的主要 商业操作系统。此后， Digital 公司从该操作系统中删减了许多与 OSF/1 相关的部分， 1995 年则将其改名为Digital UNIX，在1998年DEC公司被Compaq公司并购后又改名为 Tru64UNIX。2什么是 UNIX狭义地说，UNIX指的是一个多用户、多任务的分时操作系统内核（kernel）。内核的功 能是用于控制并管理计算机的资源，使多个用户可以同时访问这些资源。内核负责进程的创 建、控制、调度，为进程分配内存和外设，提供文件系统的管理功能。广义地说， UNIX 不 仅指系统内核，它还是一个程序设计环境，能为程序员提供丰富的软件开发工具，包括 UNIX 的实用命令、编辑器、编译程序、调试工具、数据复制和备份、打印、数据库等。3UNIX 的标准化由于 UNIX 被移植到各种各样的硬件平台上，即使同一种硬件平台上，也会有许多种不 同的 UNIX 操作系统软件产品，如 x86 系统上就有 SCO UNIX、 Solaris、 Linux 等。 UNIX的版本种类日益增多，这些版本都出自于不同厂家，加上厂家又扩充了 UNIX内容，这导致 了各种UNIX之间的可移植性，尤其是用户编写的源程序和命令在各种版本的UNIX之间的 可移植性越来越低。在这种情况下，就有一些国际性组织着手制订UNIX的标准。这些标准 常常出现在UNIX产品的使用手册中，以供用户在进行可移植性程序设计时的参考。这些标 准通常只定义系统的界面，不关心系统内部的实现。下面介绍常用的几个标准：图4.3 UNIX的发展历程（1）IEEE P1003 标准：此标准于 1986 年制订，称为 POSIX（Portable Operating System Interface）。它定义了一整套的作业接口，包括系统调用、库函数、公共命令等。这套标准- 直在不断演化和完备中。（2）X/Open标准：这是一个标准化组织的名称，最初由几家欧洲的计算机公司组成, 此组织于 1989 年发表了 X/Open Portability Guide 第 3 版，称为 XPG3。（3）SVD（System V Interface Definition）标准：这是AT&T制订的标准，它与POSIX 兼容。（4）OSF（Open Software Foundation，开放软件基金会）：这是由 IBM、HP、DEC 等 几家计算机厂商成立的标准化组织，它于1990年发表了 OSF/1标准。（5）FIPS（Federal Information Processing Standard ，联邦信息处理标准）：此标准由美 国政府出版，用于指导美国政府的计算机系统采购。它于1989 年出版 FIPS 151-1，规定了 必须支持的POSIX可选功能，因此，它实质上是个更严格的POSIX标准。422 UNIX 的主要变种除了贝尔实验室的“正宗” UNIX版本外，UNIX还有大量的变种。例如，目前主要的 变种有 SUN Solaris、IBM AIX 和 HP UX、CompaqTru64UNIX （原名 Digital UNIX ）、SCO 公司的SCO UNIXWare、SGI公司的Irix，不同变种间的功能、接口、内部结构与过程基本 相同而又各具个性（根据不同机器的体系结构、不同的设计目标与用户需求），表 4.1 列出 了这几个变种的概况。它们大多是基于SVR4的。除变种外，UNIX还有一些克隆系统，如Math和Liunx。克隆与变种的区别在于：变种 是在正宗版本的基础上修改而来（包括界面与内部实现），而克隆则仅仅是界面相同，内部 是完全重新实现。有时也将克隆和变种统称为变种。表 4.1 目前 UNIX 主要变种概况变种名称公司名称最新版本硬件平台内部基准遵循标准简介SolarisSunSoftSolaris 8SunSPARC, INTELPC工作站和服务 器SVR4Unix 98Unix市场第一ALXIBMAIX 5LIBM 64 位 Powe /PowerPC CPU,Intel AI-64Unix 98HP UXHPHP UX IIiHP 9000服务器（HPPA-RISC 体系结构）Unix 95Tru64 UnixCompaqTru64 Unix5.1Compaq Alpha 工作站和服务器MachUnix 95SCOUnixWareSCOUnixWare7.1Intel PC工作站和服务器Unix 95IrixSGIIrix 6.5SGI MIPS工作站和服务器Unix 95从表中可见，Solaris的最新版本Solaris 8的市场占有率最高，Solaris 8是64位分布式 计算运行环境，其核心是完全对称多处理和多线程的，并基于SVR4（Sun OS 3.0之前的版 本基于 4BSD）。 Solaris 内部结构是硬件无关的，即对核心内硬件无关代码与硬件相关代码 作了严格的、最大程度的分离，因此，实现了真正的可移植。目前它的硬件平台基于SPARC 和Intel，但SUN公司将考虑支持未来新出现的主流平台。4. 2. 3 Unix操作系统的特点和体系结构1Unix 操作系统的特点现在的Unix操作系统与早期版本相比，已发生巨大变化，但作为Unix系统的基本特点 仍然保留下来。其主要特点表现在：（1）可靠性高。可每天24小时、每年365天不间断地连续可靠工作。（2）它是多用户、交互式的分时操作系统。即不同的用户分别在不同的终端上，进行 交互式操作，就好像各自独占主机一样。（3）开放式系统。开放性是 Unix 最重要的特征。 Unix 核心程序和系统支持的软件大多都用 C 语言编写，少数与机器有关部分用汇编语言描述，其目标代码效率较高，使用户 的应用程序可在不同执行环境下运行。(4) 向用户提供两种友好的界面。其一是程序级的界面，即系统调用，使用户能充分 利用Unix系统的功能。它是程序员的编程接口，编程人员可直接使用这些标准子程序。例 如，对有关设备管理的系统调用read或write便可对指定设备进行读写，open与close可打 开和关闭指定的设备。其二是操作级的界面，即功能完善的诸多命令，它们为用户提供交互 式的功能，程序员可用高级语言编程直接调用它们，大大减少了编程难度和设计时间。(5) 具有可装卸的树型分层结构的文件系统。该文件系统具有使用方便、检索简单的 特点。(6) 设备具有文件属性。将所有外设都当作文件看待，分别赋予它们相应的文件名。 用户可像使用文件那样使用任一设备，而不必了解设备的内部特性。这既简化了系统设计又 方便了用户使用。(7) 易移植和扩充。这一特色主要源于C语言和源代码开放政策。由于Unix系统90% 以上的代码是用C语言编写的，因此它具有很好的移植性。到1984年，UNIX操作系统已 被移植到 70 多种计算机系列上。应M報门(8) 可伸缩性和互操作性强。可伸缩性是指在范围很广的性能和配置的硬件上运行的 能力，而互操作性是指是在不同厂家的机器上运行和通信的能力。这两点是开放系统的基本 特征，也是UNIX系统的重要特色。Unix系统是世界上唯一能在小至笔记本电脑、PC机、 工作站、中小型机，大到巨型机上都能运行的操作系统，而 且能在所有主要体系结构上运行。至今为止，世界上还没有 第二个操作系统能做到这一点。(9) 容纳新技术的能力强。几乎所有软件新技术和产 品的开发都是在UNIX上进行的，如面向对象的技术和产品 绝大多数都是在 UNIX 平台上开发和运行的。再如客户机/ 服务器(Client/Server, C/S)结构中，服务器的首选平台也 是UNIX操作系统。其主要原因是UNIX的结构灵活、精巧，功能又强，足以容纳处理所有的新技术，加上UNIX可在大多数平台上运行，性能价格比又 好，因而成为新技术的新产品的主要平台。(10) 网络功能强。 UNIX 系统提供了一系列的网络通信工具和协议，著名的 TCP/IP 协议就是在UNIX上开发成功的，目前使用极为广泛。此外，在UNIX上实现和使用的网络 协议还有 NFS、NUC、IPX/SPX、SLIP、SUP/PPP 等。2UNIX 的体系结构Unix 操作系统的体系结构分成内核和核外程序两大部分，如图 4.5 所示。上述划分只是 一个概念上的区分，因为在各种UNIX的不同实现中，这两大部分无论在内容和组合方式上 都有很大的不同。例如，早期(1977年前)的UNIX内核只有10000行C语言语句和1000 行汇编程序，而目前在微机上运行的一个UNIX版本，其内核程序量就超过100万行C语 言程序。Unix 的内核包含了操作系统的主要功能，即进程管理、存储管理、文件管理和设备管 理。其中，内核的最外层是系统调用，它是Unix内核的对外接口，也是用户程序获得操作 系统服务的唯一途径。核外程序包括Shell解释程序、用户程序和其它应用程序，通过系统 调用访问内核。所有核外程序都在Shell命令语言解释程序的管理和控制下为各用户服务。Shell是Unix操作系统的命令设计语言和命令解释语言的统称，是用户与Unix操作系 统之间的界面，是联系内核与用户程序的接口。Shell根据用户输入的命令，找到相应模块 中的程序，建立进程并执行。它具有控制变量和编写程序的功能，可满足不同层次用户的使 用要求。Shell 有很多版本，使用较普遍的有Bourne-Shell、C-Shell、Korn-Shell 和 WK-Shel 1。其 中，C-Shell的语言风格类似C语言，故称C-Shell。WK-Shell是最新版本的Shell,具有图 形开发能力。4. 2. 4 Unix操作系统的网络功能这一节要特别提及Unix操作系统的网络功能，这是因为作为Internet的关键技术的TCP /IP协议，就是在Unix上开发和发展起来的。Unix操作系统的网络功能非常强大，有一种 说法是，“没有Unix就没有Internet”，这一点也不过分。目前，Unix服务器在Internet服务 器中占80以上，保持绝对优势。此外， Unix 还支持所有常用的网络通信协议，包括 NFS， DCE， IPX/ SPX， SLIP， PPP 等，使用Unix系统能方便地与已有的主机系统以及各种广域网和局域网相连接,这也是Unix 具有出色的互操作性(I nteroperability)的根本原因。Unix操作系统提供两组不同的网络服务，来实现基本的网络功能。这两组服务是:ARPA 服务和Berkeley服务。这里，APRA是美国国防部远景研究规划局，Berkeley是美国加利福 尼亚州西部的一个城市名。常用的ARPA服务是Telnet和FTP,常用的Berkeley服务是rep、 rlogin 和 remsh 等。下面将对上述常用服务作简单介绍:1. TelnetTelnet是ARPA服务中的远程登录程序，用来远程登录另外的计算机。这样可以在本地 终端上使用远程计算机，甚至使用远程计算机上的打印机。而所有的工作站都是在远程计算 机上完成的，本地的计算机只起到一个住外传递的作用。Telnet连接也能够被关闭，如使用 exit 即可退出远程计算机。2. FTPFTP (File Transfer Protoeol)也一种ARPA服务，用来在本地计算机和远程计算机之间 拷贝文件。当用FTP命令与远程计算机建立连接后，就可以列出远程计算机上的文件(ls)、 从远程计算机获得文件(get)、将本地文件送到远程计算机(put)以及断开同远程计算机的 连接( quit)。3. rloginrlogin是一种Berkeley服务，即使用本地的用户名登录远程计算机。这和Telnet不同，Telnet 必须用远程计算机上的账号登录。4. reprep (remote copy program)是Berkeley服务中的远程复制程序，在已连接的远程计算机 之间相互拷贝文件。5. remshremsh是一种Berkeley服务，允许在远程主机上运行程序，在本地终端上看结果。同样 也能使用连接在远程主机上的打印机。4.2.4 UNIX 的优点、缺点和发展前景分析最早的UNIX具有内核结构小巧精湛、接口简洁统一、功能丰富实用、用C语言编写、 可移植性好、源代码免费开放等众多优点，这些优点对UNIX的成功崛起具有重要作用。但 后来这些优点并没有完全保持至今，因UNIX变种不加控制的繁衍和功能的不断增添，其中 的一些优点甚至逆向发展。目前的UNIX内核不再小巧，而是变得庞大、复杂和笨拙。源代 码免费开放和简单的许可证传播形式促进了早期的普及，但也导致了后来各变种之间的不兼 容性。此外，早期的UNIX具有内核结构可扩充性不强、缺乏图形界面、接口对初学者和普通 用户不友好等据点。这些缺点部分得到改进，部分依然存在。UNIX的图形界面在后期已得 到改进，出现了 IBM的AIX、X-Windows、Motif等图形界面的版本。内核结构问题至今仍 存在。UNIX 操作系统从上世纪60年代末的一个实验室产品发展到目前安装数量超过500 万 套，用户超过 3000 万的一种主流操作系统，其业绩举世瞩目。纵观UNIX从诞生至今走过的几十年的历程，其最初的许多概念、命令、实用程序和语 言，今天仍在沿用，这充分显示了 UNIX这一优秀操作系统的设计实力和运用魅力。从总体 上来看，UNIX今后发展的主要趋势是统一化、标准化和不断创新。在统一界面的前提下， 在具体实现上各厂商都积极采用微内核、多线程和面向对象等新技术，并进一步巩固和发展 UNIX 本身具有的网络通信功能强、开发工具丰富等优势，以满足分布式计算机环境及迅速 发展的 Internet 计算模式的需要。由于UNIX的开放性，使它的发展充满活力和生机，与UNIX有关的新技术和新产品将 不断涌现，可能预料，UNIX系统将会在这种既有竞争、又有协作的环境中不断发展和前进。4.3 Linux 操作系统Linux是一个UNIX兼容的操作系统，也是一个很有发展前途的操作系统。本节将介绍 Linux的特点、功能、系统组成、系统服务、应用现状，并对Linux未来进行了客观的分析 和展望。431 概述Linux 是一个多用户操作系统，是 UNIX 的一个克隆（界面相同但内部实现不同），同 时它也是一种源代码公开、免费的自由软件，这是它与UNIX绝大多数变种（UNIX绝大多 数都是商业变种）的不同之处，它可运行于多种平台。UNIX的诞生和发展是与Internet紧 紧联系在一起的，可以说这是Internet创造的一个奇迹。1991年，芬兰赫尔辛基大学计算机系的学生Linus Torvalds在从 1990年底到1991年的几个月中，为了自己的操作系统课程学习和后 来上网使用而陆续编写的。他利用Tanenbaum教授自行设计的微型 11 UNIX操作系统MINIX作为开发平台，在自己的Intel 386 PC机上进I行的。刚开始，Linux根本没想到要编写一个操作系统的内核，更没想到这一举动会在计算机界产生如此重大的影响。最初他设计的是一 个进程转换器，进而为自己上网需要自行编写的一个终端仿真程序， 图4一出器m即吳后来又编写了用于网上下载文件的硬盘驱动程序和文件系统。这时候， 他发现自己已经实现了一个几乎完整的操作系统内核，出于对这个内核的信心和美好的奉 献与发展愿望，Linux希望这个内核能够免费扩散使用，但又出于谨慎，他并没有在MINIX 新闻组中公布它，而只是在赫尔辛基技术大学的一台FTP服务器上发了一则消息，说用户 可以下载Linux的公开版本和源代码。从此以后，奇迹就开始产生了。由于Linux具有结构清晰、功能简捷和完全开放等诸多特点，许多大专院校的学生和科 研机构的研究人员相继把它作为学习和研究的对象。他们在更正原有Linux版本中的错误的 同时，也不断地为Linux增加新的功能。在不到三年的时间内，得以众多热心读者和程序高 手的帮助，整个Linux操作系统得到迅速扩充和发展（由最初的10000行程序猛增到100万 行左右），并成为一个稳定可靠、功能日臻完善的操作系统，并很快赢得了众多公司的支持， 其中包括提供技术支持，为其开发Linux的应用软件，并将Linux的应用推向各个领域。国际上，许多知名的IT厂商纷纷宣布支持Linux，从Netscape、IBM、Oracle、Informix、 Ingres到Sybase等都相继推出基于Linux的产品。其中，Netscape的支持大大加强了 Linux 在 Internet 应用领域中的竞争地位；大型数据库软件公司对 Linux 的支持，对它步入大、中 型企业的信息系统建设和应用领域打下了坚实的基础。2000年 10月 11日，非营利机构自 由标准团体 FGS 在第三届亚特兰大 Linux 展示会上正式发布了全球第一个 Linux 开发平台 规范一一LDPS，使Linux的发展更趋标准化和规范化。在中国， Linux 也迎来了它发展的大好时光，不仅有政府的支持、厂商的投入和媒体的 赞誉，还有广大用户的认同。从1999年3月开始，国内陆续出现多个Linux的中文版本， 其中较有影响的有，中科院软件所、北大方正和Compaq三家合作开发的中文版Linux操作 系统“红旗Linux”。同年11月，Tom Linux、Cosix Linux等也相继问世，使国内中文Linux 版本日趋丰富和完善。2001年3月16日，由中国软件评测中心、HP、IBM、Intel、联想等 5家公司又共同携手建立了 Linux开放实验室（Linux Open Lab），这为Linux在中国的规范 发展创造了十分有利的条件。纵观中国银行业，随着金融信息化向纵深的发展信息化的深入，对大型数据库及数据仓 库的开发和管理人才的需求培增，特别是精通Linux操作系统和大型数据库系统的人才，而 从国内IT行业来看，Linux高手则是最紧缺的。作为网络时代所孕育的一代骄子一Linux， 以其具备自主开发、高效灵活、安全、可靠的特点成为全球增长最快的操作系统之一，从 1999年到2003年平均增长幅度高达84%,目前全球已有800万Linux用户，30%的互联网 服务器已经采用了 Linux系统，随着互联网的迅猛发展，业内人士称Linux是软件市场最有 潜力的操作系统。与此同时，国内大量的ISV、SI、软硬件厂商也都将其业务逐步向Linux 转型。从各类网站、IDC服务商、网络安全公司到ISV、SI等类型的公司都渴求Linux的人 才，这些公司中不乏像IBM、COMPAQ、Del 1、联想这类大型知名企业。总之，作为一种类 Unix 操作系统， Linux 近十年的迅捷无比的发展，已使用她成为操 作系统中一匹名符其实的黑马，她的强大性能已使其它品牌的Unix黯然失色，有分析家认 为，“Linux的广泛普及已使其成为Unix市场上最具活力的一支新军。”，甚至连Unix之父 Dennis Ritchie也认为Linux “确实不错”。有一些分析家甚至认为，在未来数年间，Linux 将成为NT的真正强有力的对手，也是唯一可冲破微软垄断性文化圈的出路所在。432 Linux 的特点Linux受到各方如此的青睐，是由它的以下特点决定的。（ 1）免费、源代码开放Linux是免费的，获得Linux非常方便，而且使用Linux可以节省大量费用。Linux开 放源代码，使用户能够控制源代码，按自已需要对部件进行裁剪和搭配，建立自定义扩展。（2）具有出色的稳定性和高速性Linux可运行数月、数年而无需重启，与经常死机的Windows NT相比，这一优点尤为 突出。一台Linux服务器可支持多达100至300个用户，一台Linux打印服务器也可易如反掌 地支持多达 200300 台网络打印机。 Linux 对 CPU 的速度要求不高，可充分发挥各种处理 器的性能。（3）功能完美（尤其是网络功能丰富）Linux包含了所有人们期望操作系统所拥有的功能，不仅仅是UNIX的，而且是任何一 个操作系统的功能。这些功能包括多任务、多用户、页式虚存、库的动态链接（即共享库、） 文系统缓冲区大小的动态调整等。与Windows操作系统不同，Linux完全在保护模式下运行，并全面支持32位和64位多 任务处理o Linux能支持多种文件系统。目前支持的文件系统有EXT2、EXT、XI、AFS、ISO、 FS、HP FS、MS DOS、UMS DOS、PROC、NFS、MINIX、SMB、UFS、NCP、VFAT和 AFFS 等。Linux具有先进的网络特性（在4. 3. 5节中详述），对网络的支持高人一筹。Linux拥 有世界上最快的TCP/IP驱动程序，在相同硬件条件下，通常比WindowsNT、Novell和大 多数UNIX系统的性能优秀。Linux 支持所有的通用网络协议，包括 E- mail、UseNet、NewsGopher、Teinet、Web、 FTP、 Talk、 POP、 NTP、 IRG、 NFS、 NIS、 SNMP、 WAIS、 Kerberos 等。在上述协议环境 下，Linux既可作为服务器，也可作为客户端运行。在Linux环境下，用户可使用所有的网 络服务。无论用户系统采用哪种结构，Linux都能简单、紧密地融合到用户的局域网中去， 因为它对 Macintosh、DOS、OS/2、Windows NT、Novell、Windows 95 都能做到无缝支持。（ 4）硬件需求低早期的Linux是为低端UNIX用户而设计的，它可使很多过时多年的硬件重新焕发青春。 在仅有 4 MB 内存的 Intel 386 处理器上就能运行自如，此外， Linux 还能运行在 Alpha、 SPARC、PowerPC、MIPS RISC 处理器上。（5）用户应用程序众多，硬件支持广泛，程序兼容性好由于Linux是一种UNIX平台，因此大多数UNIX用户程序都可在Linux下运行。POSIX（ Portable Operating System Interface） 1003.1 标准定义了一个最小的 UNIX 操作 系统接口，任何操作系统只要符合这一标准，才能运行UNIX程序。考虑到UNIX具有丰富 的应用程序，当今绝大多数操作系统都把满足POSIX 1003.1标准作为实现目标，Linux也不 例外，它完全支持POSIX 1003.1标准。此外，为了能使UNIX System V和BSD上的程序能 直接在Linux运行，Linux还增加了部分System V和BSD的系统接口，使Linux成为一个 完善的UNIX程序开发系统。Linux也符合X/Open标准，具有完全自由的X-Windows实现。现有的大部分基于X的 程序不需作任何修改便可在Linux上运行。另外，为SCO公司产品和SVR4专门设计的程序，如CoreIDraw for SCO以及Dataflex 数据库系统，也可以不加修改地在大部分 Linux 系统上运行， Linux 的 DOS “仿真器” DOSEMU可运行大多数MS DOS应用程序。借助于被称为WINE的Linux的Windows “仿 真器”， Windows 程序也能在 X-Windows 内部运行。由于 Linux 的高速缓存能力， Windows 程序的运行速度一般能提高10倍。（6）漂亮的用户界面Linux提供两种用户界面：字符界面和图形化用户界面。字符界面是传统的UNIX界面，用户需要输入待执行的相关命令才能完成相关的操作。 尽管，字符界面下的操作不太方便，但因其效率高仍被广泛使用。Linux也拥有方便好用的窗口式的图形化界面，它整合了大量的应用程序和系统管理工 具，并可使用鼠标。用户在图形化用户界面下能方便地使用各种资源，快速地完成各项操作。 4.3.3 Linux 的版本我们所说的 Linux 实际上有狭义和广义两层含义。狭义的 Linux 是指 Linux 的内核 （kernel），它完成内存调度、进程管理、设备驱动等操作系统的基本功能，但并不包括应用 程序。广义的Linux是指以Linux内核为基础，包含应用程序和相关的系统设置与管理工具 的完整操作系统。到目前为止，Linux的内核仍由Linux Torvalds领导下的开发小组负责开发。因为Linux 内核可自由获取，并允许厂商自行搭配其它应用程序，所以不同厂商将Linux的内核与不同 的应用程序相组合，并开发相关的管理工具就形成了不同版本的Linux发行套件，即广义的 Linux。因此Linux的版本可分成两种：内核版本和发行版本。1.Linux 的内核版本：Linux的内核版本由3个数字组成，一般表示为X.Y.Z形式。其中：X表示主版本号，通常在一段时间内比较稳定。Y表示次版本号，若是偶数，代表这个内核版本是正式版本，可公开发行；若是奇数, 则代表这个内核是测试版本，还不太稳定，仅供参考。Z表示修改号，数字越大，表示修改的次数越多，相对越完善。截止200年 月Linux的内核的最新版本为2.6.6, Linux的内核版本的发展历程可参见 表 4-2。内核版本发布日期0. 11991. 111. 01994. 32. 01994. 62. 21999. 12. 4. 12001. 12. 4. 202002. 112. 6. 12004. 12. 6. 62004. 5表 4-2 Linux 内核的发展历程2Linux 的发行版本目前Linux发行版本的数量已超过300种，并且还在不断增加。但无论哪种版本都不 拥有发布内核的权利。发行版本之间的差别主要在于包括的软件种类及数量的不同。常见 Linux的发行版本如表4-3所示。商标简要说明fedhat.简介Red Hat是全世界最著名、使用最广泛的Linux发行版本。网址Mandrake*简介凭借优秀的图形化桌面环境及自行研制的图形化配置工具而成为Linux业界易用、实用的代名词网址http:/www. Lsuse简介SUSE是历史最悠久的Linux发行版本之一，可提供最完整、最全面 的Linux解决方案网址debian简介是完全依靠互联网上的Linux爱好者开发维护的Linux发行版本，它 包含的应用程序最丰富。网址简介是亚洲地区著名的Linux发行版本网址http:/www.turboL红旗简介是中国本土开发的较有影响的Linux发行版本网址中软 Linux简介是中国本土开发的较有竞争力的Linux发行版本网址表 4-3 主要 Linux 发行版本简介433 Linux 的功能Linux具有丰富的系统软件和应用软件，除了 Unix的工具外，还包括以下功能:（1）支持多种系统语言，如 C、C+、Objective-C、Java、List、Prolog 等。（2）支持多种脚本语言，如Perl、Tcl/Tk、Shell和AWK等。（3）支持X -Windows系统及其应用程序，可运行各种图形应用程序，如Khoros、GRASS 等。（4）支持多种排版软件，如Tex/Latax等。（5）支持多种自然语言，如中文、英文。（6）支持多种免费的数据库，如Postgres等。（7）支持各种网络应用。（8）支持与其它操作系统，如Windows NT或Windows 9x的共享。从功能上看， Linux 操作系统是一个很有发展前途的操作系统，也是为数不多可与 Microsoft 操作系统相竞争的操作系统。434 Linux 系统的组成Linux的基本组成包括核心程序、系统程序和应用程序，这与Unix相同，如图4.7所示。系IDE硬盘 、 驱动程序软盘山 2 * I 山统 调 用 接 口用户级程序正常程序图4.7 Linux的系统组成核心TCP/ri5 协议 驱动程序IDE硬盘& 硬件 以太网卡虚拟丈件系统管理各类史件系统 驱动程序轴器管理进程管理抽象网络服务软盘驱动程序核心以太网峠驱动程序其中，核心部分包括：进程管理、存储管理、硬件设备管理、文件系统驱动、网络管理。核心是操作系统的心脏，其功能是跟踪磁盘上的文件，启动和运行程序，为不同的进程分配 内存和系统其它资源，通过网络接收和发送数据包等等。核心提供系列工具来建立全部的服务，通过系统调用可使用上述模快的功能。集成在核心内部的网络管理模块大大增强了 Linux的网络功能。在核心部分的诸多模块中，最重要的部分是存储器管理和进程管理。前者负责分配进程 的存储器区域和交换空间区域、核心的部件及高速缓存。后者则负责产生进程，并通过切换 处理器上的活动进程来实现多任务。系统程序通过使用核心所提供的系列工具来实现操作系统的各种服务。系统程序和其它所有程序都运行于核心之上，这种工作模式通常被称为用户模式。435 Linux 操作系统的主要服务Linux 的主要服务有：Init （初始化）、从终端登录、Syslog、GUI （Graphic User Interface）、 网络登录、网络打印、网络文件系统、邮件和打印等。1 InitInit提供了 Linux系统中最重要的服务，Init是系统在核心引导后启动的1号进程。Init 启动后，它首先创建一些后台进程不定期维护系统，然后进行系统配置，执行用Shell编写 的初始化程序。Init可选择多个启动模式，通常为单用户模式(single user mode)和多用户模式(multi user mode)。2从终端登录此项服务是由getty程序提供的。I nit为每个允许登录的终端启动一个单独的getty实例， getty则读出用户名并运行login程序，再进一步读口令，若用户名和口令均能正确读出,login 就运行 shell。3 Syslog 运行中的核心和许多系统程序有可能产生错误、警告及其它信息，这些信息被输出到 syslog 程序中，然后 syslog 程序将信息排序并输出到不同的文件。4 图形用户接口 GUILinux 使用的图形环境称为 X Windows，X Windows 是 Unix 的标准图形界面。5 网络打印这是Linux的一项最基本的服务，通过网络可完成文件系统、打印、备份等诸多功能。 6网络登录此项服务的功能是使从网络登录的每个用户都拥有一条单独的虚拟连接，它不限制用户 的数量。这里要指出的是，网络登录与普通登录的不同处在于，它不为每个虚拟连接运行单 独的 getty。用户可采取不同的方法实现网络登录，常用的方法是配置了 TCP/IP网络中的Telnet和 rlogin。网络登录为每种登录方法单独提供了一个守候程序，通过它来侦听所有的登录请求，一 旦接收到一个登录请求时，守候程序便启动一个新实例来处理此请求。7网络文件系统这是一项网络的主要服务，它通过网络文件系统NFS(Network File System)共享文件。 通过NFS，用户可在网络终端运行远程计算机上的程序。8 邮件与其它网络操作系统一样,Linux电子邮件系统的功能十分强大,它支持POP3、SMTP、 IMAP4 等诸多的邮件传送协议。436 Linux 的应用现状目前全球Linux的用户已超过1000万人，并正在不断增加，许多知名企业和大学都是 Linux的用户。IBM、HP、Dell、Oracle、AMD等计算机公司都大力支持Linux的发展，不 断推出基于Linux平台的相关产品。Linux的应用范围主要包括桌面、服务器、嵌入式系统、集群计算机等方面。1 桌面应用桌面应用曾是Linux的弱项，因为Linux继承UNIX系统，在字符界面中使用Shell命 令来控制计算机。为便于用户使用，早期的 Linux 发行版本提供图形化用户界面，但限于 当时的技术水平，这种图形化用户界面的易用性不如Windows。随着X Windows技术的发 展，Linux的界面技术在界面美观、使用方便等方面有了长足的进步，Linux作为桌面操作 系统逐渐被用户接受，市场份额正在稳步增长。根据IDC的调查，2003年Linux桌面操作 系统的市场份额比2000年几乎增长了 2倍，并将超过苹果公司的Mac OS，成为第二大主 流操作系统。2服务器Linux 服务器的稳定性、安全性和可靠性已经