UNIX概述.doc

1、第一章 UNIX操作系统本章目标完成本章节的学习后，学员应能了解：l 什么是UNIXl UNIX操作系统的起源与发展l UNIX操作系统的主要特点l UNIX操作系统的结构l 什么是OMC-R第一章 UNIX操作系统什么是UNIXl UNIX是Novell公司的商标l 多任务、多用户的操作系统l 相关操作系统及其应用程序工具、编译程序的总称l 功能丰富的可扩展、开放的计算环境首先，UNIX是一个商标，这表明UNIX具有知识产权，使用某些版本的UNIX必须购买其使用许可权。UNIX同时又是一个功能强大的多任务、多用户的操作系统。通常所说的UNIX不仅仅是指操作系统，而且也包括应用程序工具，还有编

2、译程序等。与其它操作系统不一样的是UNIX有许多变体，这些变体中有一些具有不同的功能，有一些是针对某类机器有计算机销售商开发的，还有一些被专门开发成共享的或免费的软件。尽管个UNIX变体之间有差别，但它们都有基本相同的运行环境。这一环境上都支持awk、grep、Bourne shell和make等命令，不同的各变体在此环境上向开发人员提供不同的通用工具、应用程序和编程语言。UNIX的显著特点是它的可扩展性和和开放性。可扩展性是指可以方便地定义一些供其它程序调用或终端用户使用的命令。由于UNIX定义了程序间通讯的基本接口和方法，因此可扩展性在UNIX环境内是很有意义的。 UNIX操作系统的起源与

3、发展UNIX操作系统是一个通用的、交互的多任务系统。它是美国AT&T贝尔实验室的K.Thompson和tchie于七十年代初共同研制成功的。研制该系统的目的是为了在贝尔实验室内创造一种进行程序设计研究和开发的良好环境。UNIX系统的最初版本是在PDP7机器上开发的，1969年AT&T贝尔实验室从一个叫Multics的计划中撤出，科学计算研究中心的人员没有了计算环境，于是Ken Thompson、Dennis Ritchie和其他一些研究人员开发了一个基本的文件系统，该系统后来就演化成了UNIX文件系统。最开始的UNIX操作系统是用汇编语言实现的，到后来为UNIX开发出C语言后，在1972年，U

4、NIX便用C语言重新实现。这一实现也是UNIX变成开放系统的原因，使得UNIX系统具有良好的移植性。另外也给UNIX系统增加了一些新特性，包括路径和结构化文件系统，以及设备文件。 1973年AT&T发表第五版（V5）UNIX，其中包括发放给加州大学伯克利分校（The University of California Berkeley）的一份。 在后续的几年中，不同的UNIX厂商发布了许多不同类型的UNIX。其中主要包括两个系列AT&T 的 System V 系列（SVID）和加州大学伯克利分校的BSD系列（Berkeley Standard Distribution Version 4.x）

5、从UNIX系统最初的概念到如今UNIX在商用市场中的重要地位，它已经远远超过了当初开发者的目标，那就是给用户提供一个高效精炼的系统开发环境。如今，很多大型的商用服务器都采用UNIX操作系统，能提供的应用功能包括从Web服务到办公自动化等等.UNIX发展历史l 1969Thompson & Ritchie 在AT&T实验室用Multics作为新操作系统的基础l 1970第一个UNIX操作系统出现，是用汇编语言编写的l 1971开发了称为“Shell”的命令行解释器l 1972UNIX操作系统用C语言重新编写UNIX操作系统加入了路径、结构化文件系统的新特性硬件设备用文件表示引入了管道符和重定向的

6、概念l 1974加州大学伯克利分校开发UNIX的BSD版本l 1975V6（第六版）发表，并开始广泛配备于各大学的PDP11系列机上l 1978V7（第七版）发表l 197932V发表，该版本使用于VAX11机l 1981美国电话电报公司（A&T，贝尔实验室的母公司）发表System 3l 1983AT&T发布UNIX的System V (SVID)版本加州大学伯克利分校发布UNIX的BSD 4.X版本l 1994UNIX操作系统System V 5.4版本POSIX标准X/Open组织成立UNIX变体UNIX在它的发展过程中，由于不同厂商侧重的方向不同，所以出现了多种变体，目前主要有以下一些

7、变体：l AIXIBM推出，主要运行在RS/6000系列的RISC系统和大型主机系统。l BSD加州大学伯克利分校开发，BSD UNIX很少在市场上出现，虽然许多UNIX变体是从BSD UNIX发展而来，但BSD UNIX却没有成为一个流行的产品。l HPUXHP推出，在市场上有很多硬件对其支持，该变体有很好的市场发展前景。l IRIX用于SGL工作站，有很好的图形显示功能，但在商业领域却无法被广泛接受。l Linux是芬兰的Linus Torvolds开发出来的，Linux是一种免费UNIX操作系统，目前有很好的发展前景。l Solaris Sun由SUN微系统公司推出的具有大量硬件支持的U

8、NIX变体，该变体有很好的市场发展前景。l SunOs被Solaris取代。SunOS是一个很好的变体，但一个公司同时支持两个变体是较困难的。l SVR4具有很好的市场占有率，而且许多UNIX变体都是从SVR4发展而来的。 根据各变体在市场上的占有率，我们可以把变体分为主要的和次要的。以上各变体中，AIX、HP-UX、SOLARIS、SVR4可以归为主要变体，其它几种变体市场占有率很少，可以列为次要变体。UNIX操作系统具有以下一些特点：1用作计算机用户和计算机硬件之间的接口，这是操作系统的一种基本 功能。2管理计算机系统资源，包括硬件资源和软件资源，这也是操作系统的 另一 种基本功能。3计算

9、机系统的各种资源在UNIX操作系统的控制和管理之下，能得到 有效 的使用，提高了系统的利用率。4当系统内有多项任务在执行时，这些任务之间会互相竞争对系统资源 的占用，UNIX操作系统能管理各个任务对系统资源占用的优先级。5UNIX操作系统能很好的支持网络功能，使计算机之间能很方便的通 信。6UNIX操作系统是一个多用户系统，允许多个用户同时使用计算机。实 现原理是让处理器在相对用户来说非常短的时间段内交替处理多个用 户的工作，给用户的感觉是计算机在同时为多个用户服务。7UNIX操作系统是一个多任务系统，即采用了多进程处理技术。8分布式处理。UNIX操作系统允许通过网络共享资源，这种特点被称为

10、分布式处理。9可移植性好。这包括两个方面的内容：一是UNIX操作系统基本上用 C语言编写，这使得UNIX系统易于移植到其别的硬件系统上去；二是 操UNIX系统下开发的应用软件比较易于移植到其他配置有UNIX的计 算机系统上去。 UNIX与其它操作系统比较操作系统 有多个生产商 硬件要求 多用户 多任务 市场 DOS 是 IBM PC机及其兼容机 否 否 PC机 OS/2 是 IBM PC机及其兼容机 否 是 PC 机WINDOSX NT 否 各种机器 是 是 PC机WINDOWS 9X 否 IBM PC机及其兼容机 否 是 PC机VMS 仅DEC DEC VAX结构机器 是 是 小型机UNIX

11、 是 各种机器 是 是 工作站UNIX与MS-DOS/WINDOWS 9X区别 从最初设计开始，UNIX就是一种多用户、多任务的分时操作系统，可以高效地处理大量同时运行不同程序的用户工作站。而个人计算机，也就是PC机，则是沿不同的道路发展起来的。有一个键盘、一个屏幕、一个鼠标，因此只适于单个用户使用，在MS-DOS或WINDOWS下只支持一个用户的同一块芯片，在UNIX下可并发支持100个用户。 WINDOWS软件外观和使用方法与传统的UNIX基于字符的软件大不相同。当WINDOWS用户启动一个作业时，处理器有大量的空闲计算能力，所以WINDOWS用户一般大量使用屏幕，丰富多彩的显示器采用图形

12、方式显示作业的执行过程。相反，传统的UNIX软件在作业执行结束前一般很少输出信息。因为UNIX在运行某个用户的程序的同时，可能还在运行100个其它程序，计算能力的空闲和信息输出都会使其它作业的执行速度降低。 现在的UNIX和WINDOWS之间的差别已经不那样显著了，许多UNIX系统是单用户工作站，用户使用鼠标点击图标并操作窗口，而一些WINDOWS系统则直接运行从串行端口或从其它WINDOWS PC登录的用户作业。有些WINDOWS NT和UNIX服务器甚至根本没有直接用户，这些服务器只通过网络提供服务，如共享打印、文件共享、电子邮件和Internst访问等。许多UNIX系统可以运行WINDO

13、WS程序，许多WINDOWS系统又可以运行UNIX使用程序，例如vi、awk和 shell等。 UNIX和WINDOWS之间的最大差别是用户为其系统获得应用程序的位置不同。各种各样的WINDOWS系统使用程序均可在PC机软件商店买到。然而在软件商店里面，很少能够看到又UNIX应用程序在销售。UNIX的哲学UNIX操作系统具有规模小、功能通用的特点。虽然许多UNIX变体十分巨大且具有一些非通用的功能，但在其核心命令中仍体现着UNIX早期设计时的哲学，包括：l 简单、通用的命令l 用管道连接不同的命令l 通用且可选择的接口风格l 无文件类型简单、通用的命令最初的UNIX系统十分小，设计者往往设计十

14、分短小的命令以便它们能在一些低档机器上有效的运行。每条命令只做简单的一项任务，这些命令可以组合起来（使用SHELL程序或C程序）以完成更复杂的任务。例如命令wc，只是用来计算文件中的行数、字数和字符数，如果想计算所有文件中的总的字数，只需执行命令wc *就可以了。使用管道连接命令为了使简单的命令完成复杂的功能，UNIX允许用户用一条命令的输出作为另一条命令的输入，这种连接称为管道。例如要计算所有文件中包含china这个字的所有行的个数，使用命令grep china * | wc 就可以了。通用且可选择的接口风格每条命令所完成的功能可以被其后的选项所控制。UNIX中命令大多数有很多选项，如ls命

15、令有二十多个选项。无文件类型UNIX不关心文件的类型（除非把一个文件当做命令运行），即它不会区分一个数据表文件还是一个字处理文件。文件中字符的含义由使用该文件的命令确定。无文件类型意味在UNIX系统中任何程序都可以对任何文件操作,但只有真正理解文件格式的程序才能获得文件记录的信息。UNIX标准由于UNIX有许多变体和不同版本，不同UNIX之间会有许多差异。随着UNIX被越来越多的商业部门和政府采用，人们要求对UNIX制定一定的标准以方便UNIX用户和开发者的使用。电气及电子工程师协会（IEEE, Institute of Electrical and Electronic Engineers）

16、为制定“基于UNIX操作系统的工业使用的操作系统接口标准”组织了一系列的标准委员会。其中两个委员会的工作对用户和开发者来说比较重要：POSIX.1委员会为编写UNIX程序定义了标准的C库接口,POSIX.2委员会定义了用户使用的UNIX命令的标准。在欧洲，X/Open组织将各种UNIX标准汇集到一起，包括新近研究的通用开发系统环境(COSE, Common Open System Environment)。X/Open公布的一系列规范总称为X/Open Portability，MOTIF用户界面是其中被广泛使用的标准之一。基于X/Open和POSIX，美国政府定义了一系列的标准，目前FIPS

17、1512描述了开放系统的需求。一些商业团体也在对UNIX的标准进行协商，也产生了一些成果。GSM网络概述下图是一个简化的GSM网络结构示意图，每种网络部件只画了一个，实际网络中，大多网络部件都需要多个。 各种网络部件的接口都采用标准接口，这样可以在一个网络中使用不同厂家的设备，比如可将Motorola的基站系统BSS与Ericsson的网络交换系统配合使用。GSM系统主要由以下几部分组成:移动台 MS（Mobile Station）如手机、传真机等用户实际所使用的设备。基站系统 BSS（Base Station System）为移动台MS和陆地交换设备提供无线连接的部分。网络交换系统（Netw

18、ork Switching System）由MSC及一些相关的数据库组成，完成电话交换及提供GSM系统与PSTN的连接功能等。操作与维护系统（Operation and Maintenance System） 使网络管理员能对网络进行集中操作与维护。GSM 网络组成操作与维护系统网络交换系统NMCHLRVLRAUCOMCEIRMSCIWFECPSTNXCDR OMC-R负责的范围MEBSCSIMBTS移动台基站系统接口 / 连接OMC-R系统在GSM系统中，有一种设备是操作与维护中心OMC（Operation and Maintenance Center），OMC负责对GSM网络中的设备进行操

19、作与维护，不同厂家生产的OMC维护的对象有所差别，一般把维护GSM网络交换子系统的OMC称为OMC-S，把维护GSM网络基站子系统的OMC称为OMC-R。Motorola的OMC-R是建立在SUN公司的工作站上的，采用的操作系统是SUN公司的Solaris操作系统，本课程即以Motorola的OMC-R和SUN公司的Solaris为例，来介绍UNIX操作系统。Motorola OMC-R简介OMC提供了一个集中的操作与维护监控点，可以方便的维护系统设备，以及监视系统设备的工作情况。Motorola的OMCR使用的硬件平台是SUN公司的工作站，使用的操作系统是SUN公司的Solaris 2.X操

20、作系统。使用的操作与维护应用软件是Motorola设计的OMC应用软件。OMCR系统通过数据链路与基站系统设备相连，维护基站子系统。OMCR完成的功能有：l 事件/告警 管理l 故障管理l 统计管理l 配置管理l 安全管理OMC结构图人机接口操作系统数据库管理通信管理故障管理统计管理配置管理安全管理事件/告警管理UNIX操作系统的功能结构 UNIX操作系统的功能结构如图所示，主要包括以下一些组成部分：l 内核（Kernel）l Shell解释程序l 实用程序（Utilities）l 其他系统实用工具（Tools）l 文件系统（File System）内核（Kernel）Kernel是操作系统最

21、里层的组成部分，也是操作系统最核心的部分，Kernel部分完成的功能主要有：l 存储管理l 进程管理l 设备管理l 执行所有的命令l 限制不同权限的用户对系统的访问l 控制输入和输出资源l 跟踪系统的工作，并统计整个系统的工作性能l 给每个用户分配占有时间l 管理文件、目录和文件系统l 出错恢复Kernel绝大部分是用C语言编写的，有一少部分是用汇编语言编写的，这主要是因为不同的硬件平台有不同的特性，比如SUN微系统公司的SPARC（Scaleable Processor ARChitecture）工作站。Shell解释程序Shell可以看作是用户和系统内核之间的接口。用户输入命令行时，She

22、ll解释程序响应用户请求，并将用户输入的命令解释翻译给内核。Shell也可以提供一些有限的程序语言功能，使用户可以编制Shell脚本来完成特定功能。在UNIX系统中有很多种类型的Shell，一般经常用到的有：l Bourne ShellBourne Shell是贝尔实验室发展起来的一种Shell(AT&T在SYSTEM V中的标准Shell)，这种Shell适合于运行应用程序，目前大多数UNIX系统都选用Bourne Shell来运行应用程序。l Korn ShellKorn Shell是Bourne Shell的超集,它增加如别名、命令历史以及命令行编辑等特点l C ShellC Shell

23、是由加州大学伯克利分校设计的，是BSD UNIX操作系统的标准Shell。C Shell的语法与C语言相似，正如它的名字。它也有与Korn Shell相似的一些特点，比如别名、命令历史等。UNIX系统结构图用户应用程序Shell文件系统File System计算机资源内核 Kernel应用工具/系统工具实用程序和系统工具为了能完成一些特定的任务，比如说文本编辑、编译程序、格式化文档、登录到系统、或者与其他系统间通信，UNIX操作系统需要有一系列的实用程序和系统工具来完成这些功能。这些实用程序和系统工具就是一系列精心设计、功能强大的命令。这些实用程序和系统工具象程序一样运行，并且可以互相组合起来

24、提供新的实用程序或工具。典型的例子有：l pipe-管道符“ | ”，可以连接两个命令，把第一个命令的输入作为另一个命令的输出。l vi -vi编辑器，这是一个全屏编辑器，用来编辑和修改计算机内的文件。l login-login程序，用户通过这条命令登录到系统。l mail-用来收发、阅读邮件。l pr-用来打印和格式化文件。l cc-C程序语言的编译器。l sort-排列和合并文件。l cp-拷贝文件。l mv-移动文件。l find-按照指定的搜索条件查找文件。文件系统UNIX操作系统中的信息都组织到了称为文件（File）的单元实体中，这些文件都被组织到了一个结构化的文件系统中。文件系统类

25、似于一棵倒长的树，树的最顶端是根目录，或称为root目录，可用“/”表示。根目录下面的分支就是UNIX操作系统中的文件，如对面图中所示。目录为了便于放置、组织、查找文件，所以采用了一种特殊的文件，称为目录文件（Directory），也称为目录。在一个目录下，可以放置文件和子目录。例如：l dev -在dev目录下存放的是硬件设备文件，比如磁带机、硬盘等。l home -在home目录下存放的是系统中各个用户的文件。目录下存放的目录被称为子目录（Sub-directory），一个目录上一层的目录称为父目录（Parent-directory），但是root没有父目录。子目录和父目录的概念是一个相对

26、的概念。用户当前所在的目录称为当前目录（current directory）。UNIX文件系统目录结构图在OMC中的文件系统目录结构(部分目录结构)/hometmpusrdevbinetcvarinformixbingsmliblogssbinconfigcurrentuser2user1omcadmin在OMC-R中UNIX操作系统的硬件平台在OMC-R中，计算机的硬件主要包括三类：l CPU中央处理单元，负责指令的执行l Memory存储器，存储立即需要使用的指令和数据。主要分为内存RAM（Random Access Memory）和只读存储器ROM（Read Only Memory）。R

27、AM是可以随机存取的，ROM则是只读的。ROM主要用在系统初始化起动时的起动装载过程（boot load procedure）中。l I/OI/O指输入、输出设备。系统从输入设备读取信息到内存，将要输出的信息送到输出设备。输入设备包括键盘、磁带机、硬盘等，输出设备包括显示器、打印机、磁带机、硬盘等。输入设备键盘或鼠标磁带硬盘软驱主要单元BUSBUSRAMI/OCPUROMBUSBUS输出设备硬盘磁带打印机显示器OMC 的配置下面是Motorola OMC基本的软件/硬件配置。其中每一个处理器都是一个完整的UNIX系统,主要包括：l 一个中央系统处理器l 一个主MMI服务器l 几个MMI处理器l 一个激光打印机。