Unix

Ken Thompson (istumassa) ja Dennis Ritchie PDP-11-tietokoneen äärellä.[7]

Unixin pääarkkitehteina toimivat Ken Thompson ja Dennis Ritchie, joista jälkimmäinen kehitti myös C-ohjelmointikielen.[1] Kehitystyön aikana he olivat töissä AT&T-yhtiön tutkimuskeskuksen Bell Labsin Computing Sciences Research Centerissä.[2][8] Vuodesta 1964 alkaen osaston henkilöt työskentelivät Multics-projektin parissa.[2] Unixin varhainen versio tunnettiin myös nimellä UNICS (lyhenne sanoista Un-multiplexed Information and Computing Service).[3] Nimeä ehdotti Brian Kernighan 1970-luvun puolella sanaleikkinä Multicsista (lyhenne sanoista Multiplexed Information and Computing Service).[9][10]

1960-luvulla MIT, AT&T:n Bell Labs ja General Electric (GE) kehittivät Multics-käyttöjärjestelmää GE-645-suurtietokoneelle, joka maksoi vuonna 1965 lähes yhtä paljon kuin Boeing 737.[1] Multicsin parissa Bell Labsilla työskentelivät Rudd Canaday, Ken Thompson, Dennis Ritchie ja Malcolm Douglas McIlroy.[1] Multics-projektin tavoitteena oli laskentakapasiteetin saatavuus kuten sähkön tai puhelimen saatavuus.[1] Järjestelmä oli myöhässä, ylittänyt budjetin ja ei täyttänyt odotettua toiminnallisuutta.[1] Osasyyksi ongelmiin mainitaan virheelliset tuhansien sivujen määrittelyt ja GE-645:n hankala arkkitehtuuri.[1] Kehitykseen vaikuttaneilla osapuolilla oli myös erilaisia tavoitteita: GE halusi ”vahvistaa tuotelinjaa”, MIT halusi ”kehittää viimeisintä tekniikkaa” ja Bell Labs halusi hyvän ympäristön työtä varten.[11] Käyttöjärjestelmä pääsi lopulta myyntiin asti, mutta sen suorituskyky oli huono.[12] AT&T päätti lähteä projektista ja siirtää voimavaransa muualle.[13] Pian projektin päättymisen jälkeen GE-645 vietiin pois.[1][14] Bell Labsin ryhmä alkoi etsiä vaihtoehtoja yhteistyöhön soveltuvalle ”aikajakavalle” osituskäyttöjärjestelmälle.[1]

Thompson oli kirjoittanut Multicsille pelin nimeltä ”Space Travel”, muunsi sen Fortranille ja siirsi pelin GECOS-käyttöjärjestelmälle.[9][3] Hän kuitenkin huomasi, että peli oli liian hidas ja sen ajaminen vei 75 dollarin arvosta tietokoneaikaa.[3] Pelissä oli simulaatio aurinkokunnan merkittäville kappaleille ja pelaaja ohjasi avaruusalusta, jolla voi yrittää laskeutua planeetoille ja kuille.[9] Thompson löysi akustiikkalaboratorion käyttämättömän DEC PDP-7 -koneen, jossa oli hyvä grafiikkanäyttö ja kirjoitti pelin uudelleen Ritchien kanssa assembly-kielellä sille.[1][15][9] Peliä varten kehitettiin muun muassa toiminnot liukulukuaritmetiikkaan, graafisten merkkien esitykseen ja debuggaamiseen.[9] Peliä kehitettiin GE-635-tietokoneella ja käännettiin GECOS:illa, josta se siirrettiin reikänauhoilla PDP-7:lle.[14][9]

Kesällä 1969 Thompson, Ritchie ja Canaday suunnittelivat tiedostojärjestelmän perusteet tiedostojen hallintaan.[1] Eräajoon suunniteltujen tietokoneiden ei yleensä tarvinnut säilöä tietoja pysyvästi, joka aiheutti haasteita.[1] Elokuussa Thompson kehitti assemblerin (as), tiedostoeditorin ja ytimen.[1] Thompson teki myös karkean komentotulkin (sh) ja yksinkertaisia komentoja (vastaavia kuten Unixin rm, cat ja cp -komennot).[14] Tämän jälkeen järjestelmässä itsessään pystyi kääntämään ohjelmia.[14] Thompson suunnitteli ytimen yksinkertaiseksi, jossa ei ollut komentokieltä kuten Multicsissa vaan se käsiteltiin yhtenä käyttäjäsovelluksena.[11][16] Ytimessä ei ollut tiedostomuotoja vaan tiedostot olivat vain yksiulotteinen joukko tavuja.[11][16] Järjestelmään syntyi varhain prosessit, joita oli yksi päätettä kohden.[9] Uuden prosessin luomiseen käytettiin fork- ja exec-kutsuja, joka oli yksinkertaisempi toteuttaa kuin yhdistetty kutsu ja jota vastaava oli käytössä muun muassa Berkeley Time-Sharing System -järjestelmässä.[9] Vuoronnukseen oli käytössä yksinkertainen prioriteettipohjainen algoritmi.[16] Vuonna 1969 Doug McIlroy oli tehnyt järjestelmän ensimmäisen korkean tason kielen, joka oli toteutus R. M. McCluren TMG:stä (ohjelmointikielen kääntäjän kirjoittamiseen tarkoitettu kieli, ”kääntäjän kääntäjä”, TransMoGrifier).[14][17][9] Syyskuussa 1969 Bell Labsin tietokoneosastolla oli toimiva monen käyttäjän osituskäyttöjärjestelmä, johon osastolla ei vielä ollut massamuistia.[1]

Toukokuussa 1970 tilattiin PDP-11-minitietokone 65 000 dollarin hintaan: perusteeksi hankinnalle kerrottiin työkalujen kehittäminen tekstin editointiin ja muokkaamiseen.[18][3] Myös akustiikkalaboratorion Max Mathews lupasi alkurahaa tietokoneen hankintaan.[19] Koska Unixissa ei tuolloin ollut moniohjelmointia (vain yksi prosessi käyttäjää kohden) sen siirtäminen PDP-7:ltä PDP-11:lle oli siirtokirjoitusta vastaavaa.[9] Ensimmäinen Unixin hankkinut asiakas oli Bell Labs Patent Department, joka käsitteli patenttihakemuksia.[18][9] Myöhemmin käyttöjärjestelmästä välittyi tieto muille PDP-11-konetta käyttäville, jotka pyysivät sitä myös omaan käyttöönsä.[1] Käyttöjärjestelmää välitettiin halukkaille postituskulujen ja tallennusmedian hinnalla.[1]

Ensimmäinen Unix Programmer's Manual on päivätty 3. marraskuuta 1971.[20] Kirjoittamisen aikaan järjestelmä oli jo siirretty (”kirjoitettu uudelleen”) PDP-7:ltä PDP-11:lle, jolloin se oli vielä tehty assemblyllä.[20] Kirjoittamisen hetkellä UNIX-aikaa mitattiin sekunnin kuudeskymmenesosissa, joka riitti vain 2,5 vuodeksi ja muutettiin myöhemmin täysille sekunneille.[20]

Thompson aloitti järjestelmän siirtämisen Fortranille, mutta luopui siitä nopeasti.[14] Tämän jälkeen Thompson kirjoitti B-ohjelmointikielen perustuen BCPL-kieleen (tai toisen teorian mukaan Thompsonin Bon-kieleen).[14] Ritchie lisäsi B:hen tyyppijärjestelmän, ja antoi sille aluksi nimen NB (”New B”) ja alkoi kirjoittaa kääntäjää.[14] Kesällä 1972 Unix kirjoitettiin uudelleen NB:stä kehitetyllä C-kielellä.[21][22] Vuoden kuluessa C:tä käytettiin myös Honeywell 6000 -tietokoneilla ja pian sen jälkeen IBM 310 -sarjan koneilla.[22] Käyttöjärjestelmien välisten erojen vaikutus ohjelmien siirtämiseen johti tuolloin radikaaliin ajatukseen siirtää myös itse käyttöjärjestelmä eri laitteistolle vähentäen eroja.[22]

Unix-putkien kehitys johti useisiin toisiinsa liitettävien työkaluohjelmien kuten grep ja sed kehittämiseen, joka vaikutti koko käyttöjärjestelmän filosofiaan.[23][24][8][25]

Ritchien ja Thompsonin kirjoitus käyttöjärjestelmästä julkaistiin Communications of the ACM -lehdessä heinäkuussa 1974.[3][26] Paperin mukaan ensimmäinen versio Unixista oli PDP-7- ja PDP-9-tietokoneille, toinen versio PDP-11/20-tietokoneelle ja kolmas PDP-11/40- ja PDP-11/45-tietokoneille.[26] Paperissa mainittiin sen olevan usean käyttäjän käyttöjärjestelmä, jossa on ominaisuuksia, joita on harvoin suuremmissakaan käyttöjärjestelmissä: muun muassa hierarkkinen tiedostojärjestelmä ja kyky käynnistää asynkronisia prosesseja.[26] Hierarkkinen tiedostojärjestelmä mahdollisti tiedostojen sijoittamisen hakemistoihin.[3] Paperissa mainittiin myös, että tehokas käyttöjärjestelmä ei tarvitse olla kallis laitteilta tai ihmisten työmäärältä: käyttöjärjestelmää voitiin suorittaa jopa alle 40 000 dollarin laitteistolla ja alle kaksi miestyövuotta käytettiin järjestelmäohjelmiston kehittämiseen.[26] Paperin päivitetyssä versiossa mainittiin kolmannen version tukevan moniohjelmointia, lueteltiin lisää yhteensopivia PDP-11-versioita ja kuvattiin neljäs versio, jota voitiin käyttää Interdata 8/32 -tietokoneella.[27]

AT&T oli tehnyt vuonna 1956 sopimuksen, joka esti sitä myymästä tuotteita, jotka eivät suoraan liittyneet puhelimiin tai telekommunikaatioon johtuen monopolisäädännöstä.[3] Tämän vuoksi käyttöjärjestelmää ei voitu myydä tuotteena ja AT&T päätyi julkaisemaan lähdekoodit kaikille sitä pyytäville nimellistä maksua vastaan.[3] AT&T ei voinut myöskään tarjota tukea käyttöjärjestelmälle, mikä johti varhaisten käyttäjien perustamiin käyttäjäryhmiin kuten Usenix.[3]

Unix oli ensimmäisiä käyttöjärjestelmiä, joissa käyttöliittymä oli erillinen itse käyttöjärjestelmästä.[28] Vuonna 1975 Bell Labsille tullut Stephen Bourne kehitti ohjelmoitavan Bourne shell -komentotulkin korvaamaan Thompsonin yksinkertaisemman komentotulkin.[29] Ensimmäinen laajalti käytetty vaihtoehtoinen komentotulkki oli C shell.[28]

1970-luvun puolivälissä Thompson lähti hetkeksi Bell Labsilta ja opetti Kalifornian yliopiston Berkeleyn kampuksella (UCB).[30] Berkeleyssä otettiin tuolloin käyttöön versio 6 Unix (V6), joka oli ensimmäinen laajasti Bell Labsin ulkopuolelle levinnyt.[31] Kuudetta versiota levitti Western Electric sen lisensoineille.[32] Berkeleyssä oli juuri saatu PDP-11, johon Thompson auttoi asentamaan v6 Unixin.[33] AT&T:llä oli käytössä jatkuvasti kehittyviä versioita, joissa tärkeitäkin korjauksia, kun taas muualla oli käytettävä julkaisuversioita (v4, v5, v6..).[34] Tästä sai alkunsa ”50 muutosta”, jonka AT&T ei halunnut leviävän tiukan ”ei tukea” -säännön johdosta.[34] AT&T:n versio 7 julkaistiin vuonna 1979 ja siihen sisältyi UCB:n tekemiä muutoksia.[31] Berkeleyssä sai alkunsa tutkijoiden ja opiskelijoiden tekemät muutokset AT&T:n Unixiin, joka aluksi levisi nimellä ”Berkeley Unix” ja myöhemmin täysi Unix-julkaisu nimeltä Berkeley Software Distribution (BSD).[35][36][37] Bill Joyn ja muiden opiskelijoiden tekemät muutokset levisivät tutkijapiireissä moneen yliopistoon.[35][37] UCB perusti Computer Systems Research Groupin DARPAn rahoituksella kehittämään Unixia.[36] CSRG teki suuren osan TCP/IP:n kehitystyöstä.[38] Australiassa opettava professori John Lions julkaisi vuonna 1977 sen ajan kuuluisan kirjan A Commentary on the Unix Operating System, joka sisälsi myös järjestelmän täydellisen lähdekoodin.[3] Kirjaa käytettiin materiaalina käyttöjärjestelmiin liittyvillä kursseilla ympäri maailman.[2] Vuonna 1979 AT&T kuitenkin puuttui kirjan levittämiseen.[3]

Vuosina 1976–1977 käyttöjärjestelmän ydin siirrettiin VM/370 virtualisoidulle alustalle.[22] Vuonna 1977 Interactive Systems Corporation oli ensimmäinen joka myi Unixia loppukäyttäjille käyttäjätuettuna tuotteena.[39] Vuoteen 1978 mennessä Unixista oli versio myös 32-bittiselle Interdata 8/32 -koneelle, joka erosi merkittävästi PDP-11:stä ja muistutti IBM System/360- ja IBM System/370 -koneita.[22] Interdata 8/32:lle siirtämisen jälkeen seurasi versio DEC VAX 11/780:lle, josta tuli paljon suositumpi kuin Interdatasta.[14][40]

Vuonna 1977 Unixia käytettiin yli 300 tietokoneessa.[2] Vuoteen 1978 mennessä Unixia käytti yli 600 tietokonetta.[2] Vuonna 1987 myytiin yli 300 000 Unixia, Unixien kokonaismäärän ylittäessä 750 000 luvun.[41]

1980-luvun alkupuolella ilmestyivät ensimmäiset kirjat Unixista: Stephen Bournen The Unix System ja Brian Kernighanin ja Rob Piken The Unix Programming Environment.[42]

Vuonna 1984 AT&T hajotettiin monopolioikeudenkäynnin seurauksena seitsemään erilliseen yhtiöön.[43] AT&T menetti alueelliset operaattorit säilyttäen kaukopuheluiden verkon, mutta sai vastineeksi oikeuden osallistua tietokoneliiketoimintaan.[44][43] Yhtiö perusti AT&T Computer Systems -yksikön, joka julkaisi kaupallisen Unix System III -version.[14][31] AT&T julkaisi 1983 Unix System V -järjestelmän, jonka laajalti levinnyt versio System V Release 4 julkaistiin vuonna 1989.[31] System V toimi AT&T 3B -sarjan tietokoneilla.[45] AT&T:n UNIX System Group (USG) järjestettiin uudelleen 1989, jolloin perustettiin UNIX Software Operation (USO) ja UNIX System Laboratories (USL).[45] USO ja USL yhdistyivät 1990 ja siitä tuli AT&T:n tytäryhtiö.[45]

1980-luvun lopulla Bell Labs siirtyi kehittämään Plan 9 -käyttöjärjestelmää.[46]

Vuonna 1992 AT&T haastoi BSD-haaran kehittäjät Berkeley Software Designin ja Kalifornian yliopiston oikeuteen väittäen BSD:n sisältäneen AT&T:n omistamaa koodia.[47] Osana kiistan sovitusta osa ohjelmakoodista toteutettiin uudestaan, osa poistettiin ja osaan lisättiin maininta AT&T:n tekijänoikeudesta.[48][49] Unix System Laboratories (USL) myytiin vuonna 1993 Novellille, joka myi UnixWare-liiketoiminnan Santa Cruz Operationille (SCO) vuonna 1995.[50][51][52]

Unixin ja C-ohjelmointikielen suosio ja niiden monet eri versiot ja kloonit aiheuttivat tarpeen standardoida Unix ja sen C-standardikirjasto. POSIX-standardeilla pyritään siihen, että ohjelmoijat voivat kehittää komentojonotiedostoja ja ohjelmia, jotka toimivat kaikissa POSIX-yhteensopivissa käyttöjärjestelmissä.

1980-luvulla Unix-yhtiöiden yhteenliittymä X/Open muodostettiin julkaisemaan POSIXia laajempia X/Open Portability Guide (XPG) -määrittelyjä.[53] AT&T julkaisi System V Interface Definition (SVID) -määrittelyn ja IEEE julkaisee ensimmäisen POSIX-standardin.[54][55] POSIX nimi tarkoitti aluksi IEEE-standadia IEEE Std 1003.1-1988, mutta laajeni myöhemmin käsittämään sen muita osia IEEE Std 1003.1-1988.n.[55] POSIX on myös ISO-standardi ISO/IEC 9945.[55] POSIX sisältää myös laajennuksia ISO C -standardiin.[56] POSIX-standardi ratifioitiin vuonna 1988 ja laajennettiin vuonna 1990 kansainväliseksi ISO-standardiksi.[57] Yhdysvaltalaisella NIST:llä oli myös FIPS Pub 151-1 -määrittely.[57]

X/Open-konsortion aloittama työ eteni Common API Specification -määrittelystä, muuttui Spec 1170 -määrittelyksi ja lopulta Single UNIX Specification (SUS) -standardiksi.[58] Standardi yhdistää neljä Unixiin liittyvää elementtiä: määrittely (kuten SVID), teknologia (kuten SVR4), tavaramerkki ja tuote (kuten UnixWare).[58] X/Open yhdistyi vuonna 1996 Open Software Foundationin kanssa The Open Groupiksi.[59] Vuodesta 1999 lähtien IEEE:n POSIX- ja Open Groupin SUS-määrittelyjä on kehitetty yhteisessä työryhmässä nimeltä Austin Group.[55]

ISO/IEC 23360-1:2006 -standardoitu Linux Standard Base pyrkii yhteensopivuuteen useiden Unix-standardien kanssa.[60][61]

Unix Heritage Society (ent. Unix Preservation Society) on koostanut alkuperäisen Unixin lähdekoodit versiohistorioineen julkiseen projektiin.[84] Useilla Unixin käyttäjillä oli täydet Unixin lähdekoodit mutta ei lupaa jakaa niitä.[84]

Caldera on julkaissut varhaiset versiot Seventh Edition (”V7", 1979) ja VAX-versioon (”32V”) saakka vuonna 2002 BSD-lisenssillä.[85]

Nokia-Alcatel-Lucent on sallinut Unix Research Edition -versioiden 8, 9 ja 10 lähdekoodien julkaisun.[86][87] Julkaisu ei tarkoita avointa lähdekoodia.[88]

Varhaisimmat versiot lähdekoodeista eivät olleet tallennettuna versionhallintajärjestelmässä kehityksen aikana.[84] Myöhemmät kehitysvaiheet on tallennettu SCCS-versionhallintajärjestelmään mutta silloinkaan kaikkia tiedostoja ei ole tallennettu.[84]

Unix-sodat (engl. Unix wars) oli useiden tahojen välinen kilpailu Unix-yhteensopivista käyttöjärjestelmistä.[89] Kiistat johtivat POSIX-standardin luomiseen.[90]

Kiistojen alkuun sijoitetaan AT&T:n ja Sun Microsystemsin yhteistyö vuonna 1987, jonka seurauksena Sun ilmoitti että SunOS ei jatkossa perustuisi BSD-versioon vaan AT&T:n System V -versioon.[91] Tämä johti Open Software Foundationin (OSF) perustamiseen useiden yritysten yhteistyönä.[91] Vastineeksi AT&T ja Sun perustivat Unix Internationalin (UI).[91] OSF ja UI yhdistyivät myöhemmin keskenään ja X/Openin kanssa muodostaen The Open Groupin vuonna 1996.[91] Unix System Laboratoriesin ostanut Novell siirsi Unix-tavaramerkin X/Openille ennen sen yhdistymistä Open Groupiin.[92]

Unixia on kritisoitu myös eräistä suunnitteluvirheistä signaalien käsittelyssä sekä käyttäjäoikeusmallissa.[93] Signaalien käsittelyyn on kehitetty ratkaisuja BSD:ssä, System V:ssä ja Linuxissa.[93][94][95]

• UNIX-aika
• Unix-filosofia
• Unixin kaltainen käyttöjärjestelmä
• QNX
• POSIX
• Linux
• LUnix
• Luettelo käyttöjärjestelmistä

• Kernighan, Brian W.; Pike, Rob: The UNIX Programming Environment, s. 1–357. Prentice-Hall, Inc., copyright Bell Laboratories, 1984. ISBN 0-13-937681-X.
• Bourne, Stephen R.: The Unix System. Addison-Wesley, 1982. ISBN 0-201-13791-7.
• Bach, Maurice J.: The design of the UNIX operating system. Prentice-Hall, 1986. ISBN 0-13-201757-1.

• Suomen Unix-käyttäjäin yhdistys FUUG ry
• Unixpower, hieno perinteisiin unix-järjestelmiin keskittynyt sivusto (englanniksi)
• Unixguide, oppaita eri unix-järjestelmiin (englanniksi)
• Unix and Linux Forums(englanniksi)
• Historiaa: aikajana (englanniksi)
• The UNIX-HATERS Handbook, kritiikkiä, huumoria (englanniksi) (pdf)
• The Unix Heritage Society (englanniksi)
• Dokumentaatiota Bitsavers.org-sivustolla (englanniksi)
• Commentary on the Sixth Edition UNIX Operating System, John Lionsin kirja (englanniksi)