UNIX操作系统的二十年发展历史

早期历史　

Thompson和RitchIE在1973年Purdue大学召开的操作系统原理研讨会上，发表了第一篇关于Unix的论文。那时伯克利分校的BobFabry教授也在场，他立刻对UNIX产生兴趣，并得到一份拷贝，准备在伯克利做实验。

当时，伯克利分校仅有几台大型主机做批处理工作。因此，伯克利的计算机科学系、数学系和统计系联合订购了一台能够运行当时最新的第四版UNIX的PDP-11/45。1974年1月，UNIX第四版磁带交付学校使用，并被研究生KeithStandiford安装到这台机器上。

那时，有太多系统需要Thompson维护，但在Purdue大学的Thompson还是没有直接参与伯克利UNIX系统的安装。由于在伯克利安装的系统出现几次奇怪的系统崩溃，这样一来就需要他这样的专家来解决问题。因为伯克利仅有一台300波特的声频偶合式调制解调器，且没有应答功能，Thompson不得不先通过电话通知在机房Standiford，让他将电话线插入调制解调器中，通过这种方法，Thompson得以在新泽西州对崩溃的系统进行远程调试、除错。

系统多次崩溃是由于硬盘控制器不能进行重叠性搜索引起的。相对于普通的文档搜索不同，伯克利的PDP-11/45是Thompson遇到的第一批在同一个控制器上有两个硬盘的计算机。Thompson的远程除错也是伯克利和贝尔实验室合作的一个例子。贝尔实验室积极肯干的研究人员乐于助人，同时也和伯克利分享工作成果，这在很大程度上促进伯克利软件的改进工作。

尽管Unix很快能够运行，并且比较稳定。但计算机系、数学系和统计系开始出现矛盾——数学系和统计系想要运行DEC的RSTS系统。争论之后，他们达成协议:每个系可以每班运行8小时的计算机系统;Unix可以在运行RSTS系统16小时后，再运行8小时。为公平起见，运行的时间段为每天轮换。因此，第一天Unix运行从上午8点到下午4点，然后是第二天的下午4点到午夜，而后是第三天的凌晨到上午8点。尽管有这样离奇的时间安排，参加学习操作系统课程的学生仍然喜欢在Unix而不是批处理机上做项目。

早期的发行版本

此间，对Pascal编译器的错误恢复工作的兴趣使得这一工作被引入了对系统的需求。1977年初,Joy完成了“伯克利发行版(BerkeleySoftwareDistribution)。这个发行版本包括Pascal系统，以及存放在在Pascal源码的晦涩的子目录下的ex编辑器。又过了一年，作为发行组的秘书的Joy，发放了大约三十份免费的系统拷贝。

随着提供指向显示缓冲区指针功能的ADM-3a终端的出现，Joy最终完成了屏幕编辑器vi，给Berkeley带来了全屏幕编辑器。他很快发现自己处在进退两难的境地。在学校，经费不足是常有的事，旧的设备根本就没有替换掉。他决定放弃进行代码优化和修改几个终端的支持工作，转而通过使用一个小的解释器去重画屏幕，籍此来改善屏幕管理。这个解释器通过描述终端的特性来驱动，这最终导致了termcap的产生。

到1978年中期，软件的发行版已经开始过时，需要修改。对于Pascal系统，日益增长的用户群体反馈了很多意见，根据反馈的意见修改后的系统更加稳定，同时也修改为两遍扫描，使其可以在PDP-11/34上运行，修改的结果定名为“伯克利发行第二版(SecondBerkeleySoftwareDistribution)很快被缩写为2BSD，它包括了增强的Pascal系统，vi编辑器和几个终端的termcap在内。BillJoy再次独自作了发行版软件的集成，答复用户的电话，并且把客户的反馈也集中在系统中。一年后，又发行了75份系统。然而，接下来的一年Joy转向另一个项目，而2BSD发布还在进行。其最终版本为2.11BSD，是一个至今仍运行在世界各个角落的几百台PDP-11上的完整的系统。

VAXUnix

1978年初，RichardFateman教授开始寻找拥有更大地址空间的机器，以继续支持他在Macsyma上的研究工作(最初开始于PDP-10)。新发布的VAX-11/780满足了要求，并出现在预算中。Fateman和三十个同事一同向NSF(美国国家科学基金会，译注)提出建议，并购买了一台VAX。

最初VAX运行DEC的VMS操作系统，但系里一直在使用Unix环境，并希望继续用下去。因此，在VAX交付之后不久，Fateman获得了一份贝尔实验室JohnReiser和TomLondon移植到VAX上的Unix——32/V。

尽管32/V在VAX上提供了第七版Unix环境，但它没有利用VAX硬件的虚拟内存功能。如同它在PDP-11上运行的先驱一样，它是完全基于交换的系统。对于Berkeley的Macsyma研究组来说，没有虚拟内存意味着进程的地址空间只能局限于物理内存，在新的VAX上，他的大小是一兆字节。

为了解决这一问题，Fateman找到了DomenicoFerrari教授，Berkeley系统学科部成员，来研究为Unix编写虚拟内存支持的可能性。OzalpBabaoglu，Ferrari的学生之一，开始着手研究在VAX上实现页面系统，由于VAX没有引用位，他的工作遇到了难题。

在Babaoglu接近完成他的第一个实现的时候，他找到了BillJoy，以寻求在理解错综复杂的Unix内核中遇到的困难的帮助。Joy由于BillJoy而对这些工作产生了兴趣，并加入到将这些代码集成到32/V，以及后续的调试工作中。

不幸的是，Berkeley只有一台VAX，同时用于系统的开发和日常工作。因此，在圣诞节假期的几周内，富有耐心的用户群体发现他们交替地登录到了32/V和“VirtualVAX/Unix上。他们的工作经常在后面的系统中突然地挂起，几分钟之后，32/V的登录提示再次出现。1979年1月，绝大多数问题得到了修正，而32/V正式成为历史。

Joy认识到32-位VAX很快就会让16-位的PDP-11果实，于是开始将2BSD的软件移植到VAX上。当我和PeterKessler移植Pascal系统时，Joy移植了ex和vi编辑器，CShell，以及2BSD中的无数小程序。1979年年底，完整的发行版被集成到了一起。这个发行版包括了虚拟内存内核、标准的32/V实用程序，以及2BSD新增加的功能。1979年12月，Joy发行了3BSD的近百份拷贝，这是Berkeley在VAX上的第一个发行版。

贝尔实验室发行的最后一个Unix版本是32/V;其后，所有的AT&TUnix版本，从SystemIII开始，以及其后的SystemV，转而由一个强调稳定的商业发行版本的小组继续维护。随着Unix的商业化，Bell实验室无法继续作为Unix研究的清静所在。随着研究团体对Unix的继续修改，它发现需要一个能够制作研究性发行版本的组织。由于对Unix的早期影响，Berkeley很快进入了原先由贝尔实验室扮演的角色。

DARPA(美国国防部高级研究局)的支持　

同时，DARPA部门的策划人的讨论对Berkeley的工作产生了重要影响。DARPA早期成功的计划是把他们的主要研究中心连在一起，形成一个全国的计算机网络。与此同时，他们也在这些研究中心寻找已到寿命的计算机，并且换掉它们。然而，比巨大的替换开销还大的是把研究的软件移植到新的计算机上。另外，由于硬件和操作系统的多样性，使得很多主机之间不能共享软件。

选择一个单一硬件的卖主是不契合实际的，因为研究小组对多种类型的计算机需要和不能单一的依靠一个制造商。然而，DARPA的决策者决定最好的方案在于操作系统的统一。经过多次讨论之后，由于Unix已被证实的可移植性，被选定为操作系统的标准。

1979年秋，BobFabry回应DARPA的关于移向Unix建议，向Berkeley提议，开发一个为DARPA团队使用的3BSD增强版本。Fabry带着他的建议去参加DARPA图象处理的会议和约见VLSI的承包人，一同去的还有ARPAnet开发者Bolt，Beranek，以及Newman的代表。当时还为Berkeley能否开发一个工作系统心存怀疑;然而，1979年十二月3BSD的发布打消了他们的顾虑。

由于3BSD版本实现了他的承诺，3BSD声誉也随着大大提高，因此BobFabry和DARPA签定了一份在1980四月生效的长约18个月的合同。在这份合同的赞助下，BobFabry组建了名为“计算机系统研究小组的组织，或者简写为CSRG。他很快雇佣了LauraTong处理项目的管理。Fabry把他的注意力转向寻找一位能够管理软件开发的项目经理。Fabry以为已经通过Ph.D.资格考试的Joy，宁愿完成他的学位也不肯当软件开发的职位，然而Joy又有了其他的计划。三月上旬的一个晚上，Joy达电话往Fabry家里打电话，表示对掌管Unix进一步发展感兴趣。尽管这个提议使Fabry很吃惊，但Fabry梢加考虑就答应了。

项目进展的的很顺利。Tong建立一套发行系统，能够使从Joy早先发行版处理大量的定单。Fabry开始同AT&T的BobGuffy以及加洲大学的律师合作，制定使用者需要同意使用Unix的条款。Joy将JimKulp作业控制机制，还有自动重启动功能，1K-块文件系统，并且支持新型VAX-11/750。到了1980年十月，优化后的系统4BSD发布，包括Pascal编译器、Franz的Lisp系统，和增强的邮件处理系统。在它9个月的生命周期中，大约卖出150份系统拷贝。许可的管理是通过以公共机构为单位的，而不是以每台机器来收费的;因此这个版本运行在500台以上的机器上。

随着发行版本大量增加，BerkeleyUnix的可见性增加。几个评论评论家开始评论BSD。斯坦福研究院的工作人员撰写了一篇主要关于VMS和BerkeleyUnix运行测试结果的论文，这些测试结果表明VAX运行Unix的几个严重问题。Joy看到这篇论文，立刻把未来的计划搁置了几个月，着手调整内核。几周以后，他基于Kashtan的测试结果回复一篇文章，表明Unix可以很好地运行在VMS机器上。

4BSD不断发行的同时，仍然处于细微的调整阶段。增加RobertElz的自动配置代码之后的系统，于1981年6月发布，这个版本称为4.1BSD。在它两年多的生存周期内，大约发行了400份。原计划称为5BSD版本，然而，AT&T反对此事，宣称顾客可能会把它和商业Unix——SystemV混淆。所以，为了解决这个争端，Berkeley答应在未来版本命名计划中，主版本号停留在4BSD，只增加次版本号。

4.2BSD

随着4.1BSD版本的发行，很多关于性能的疑虑被解决。DARPA非常满意合同的结果。以致于又同Berkeley签定一份两年期的合同，而且这次的基金很多，大约是原来的5倍。这部分资金一半用来资助Unix项目，余下的分给计算机科学系的几个其他研究员。合同要求，主要工作放在系统研究上，以便DARPA的研究人员可以很好地进行他们的工作。

由于DARPA团队的要求，确定了新的工作，并且开始据此对系统进改进。特别地，新系统希望包含能够适应新的硬盘技术的快速文件系统、支持GB级的进程地址空间、提供灵活的交互处理通讯机制，以支持在分布式系统下的研究工作，并且集成网络支持，这样能够使运行新系统的机器都很容易地连到ARPAnet。

为了帮助确定新系统的方案，DuaneAdams作为DARPA在Berkeley合同的监督人，组织了“筹划指导委员会协助指导设计工作，确保研究DARPA的要求得到满足。这个委员会在1981年4月到1983年6月，共开了两次大会。委员会包括BobFabry、BillJoy，和Berkeley的SamLeffler、AlanNemeth和Bolt的RobGurwitz、Beranek和Newman，贝尔实验室的DennisRitchIE，斯坦福(Stanford)大学的KeithLantz、卡内基梅隆(Carnegie-Mellon)大学的RickRashid，麻省理工(MIT)的BertHalstead、InformationSciencesInstitute的DanLynch、DuaneAdams和DARPA的BobBaker，以及加洲大学洛杉矶分校的JerryPopek。1984年初，这些会议被由更多人参加的主题讨论会取代。

1981年7月，在新系统中建议包含特性的原始文档交给“筹划指导委员会和其他不在Berkeley的人那里，引起了很长时间的讨论。这年夏天，我成为CSRG的成员，并且参与实现新的文件系统。整个夏天，Joy一直集中设计进程间通讯机制的原型。1981年秋，SamLeffler也作为全职人员加入CSRG，同BillJoy一起工作。

当RobGurwitzreleased在Berkeley发布早期的TCP/IP协议，而Joy则把它集成到系统中并优化了其性能。在这项工作中，Joy和Leffler发现新系统不应该只针对DARPA的标准网络协议，还应该支持更多协议。因此，他们重新设计了软件的内部结构，精炼了多个网络协议的接口，以便这些网络协议可以同时使用。

随着内部结构重建的完成，和TCP/IP被集成到IPC功能的原型中，还写了几个简单的程序，让本地用户可以存取远程资源。它们是熟知的rcp、rsh、rlogin和rwho。它们是作为暂时性工具设计的，以至日后可以被其他更合理的工具替换(所以在命令前加了一个r)。这个系统，称为4.1a，初次发行是在1982年4月，且仅供内部用户使用，也没有期望它广泛应用，然而它却加速人们对4.2版本的渴望。

系统4.1a在它完成之前就过时了。但是，用户提供反馈有价值的信息，被用来建立一个修订计划“4.2BSD系统使用手册。这份文档在1982年2月发行，其中包含将在4.2BSD中实现的为系统调用功能提供的接口的简要描述。

4.1a开发的同时，我完成了新文件系统。在1982年6月，我把它完整地集成到4.1a的内核中。新系统称为4.1b，只运行在Berkeley选定的几台用于开发的机器上。Joy感觉一个面临较大改动的系统连内部发行都应尽量避免，特别是这个变动需要将每台机器的文件系统转储并恢复，以完成4.1a到4.1b的转换。在证实新的文件系统能够稳定运行之后，Leffler立即着手进行增加有与新的文件系统有关的系统调用的工作，而Joy主要完成交互通讯机制的修订。

1982年暮春，Joy宣布他将参加Sun公司。夏天过后，他将工作分开，一部分时间为Sun工作，另一部分时间为Berkeley工作，他花费大量时间对交互通讯机制进行修订，而且重新组织Unix核心以减小对机器的依赖问题。Joy离开后，Leffler接管整个项目的开发工作。开发的最后截止期限已经被确定，而且Berkeley已经答应DARPA团队1983年春天完成发行版本。由于时间紧迫，对剩余的工作进行了完成评估，而且而且设置优先级别。特别地，增强交互通讯机制和虚拟内存中最复杂的部份都降低优先级(后来完全被搁置)。同时，由于Unix团体的期望高涨，Berkeley认为在最终版本发行之前，有必要分布一个过渡版本。这个系统被称为4.1c，于1983年4月发布;许多厂商准备将4.2BSD移植到他们的硬件上。从4.1c版本开始，PaulineSchwartz被雇来管理发行工作。

1983年6月，BobFabry把CSRG管理权交给DomenicoFerrari和SusanGrahamturned，并开始度假，以解放他4年来疯狂的生活节奏。Leffler继续完成系统，实现新的信号机制，增加了网络支持，重做了单独的输入/输出系统以简化安装程序，整合来自RobertElz的磁盘配额机制，更新所有的文档，修复了自4.1c版以来的bug。在1983年8月，4.2BSD发布。

当4.2BSD发布不久，Leffler离开Berkeley去了Lucasfilm，他的职务被MikeKarels取代。Karels早期发行2.9BSDPDP的经验，给他的新工作提供理想的背景。在我完成博士学位之后，1984年12月，我作为全职工作人员参加了CSRG，同Karels一起工作。

4.2BSD的流行让人印象深刻。在发行的18个月内，签发了1000多份站点许可。随后，又发行大量4.2BSD的发行版，可以说其数量超过以前发行版数量的总和。大部份Unix厂商移植4.2BSD系统到他们的硬件上，而不是移植AT&T的商用SystemV。因为SystemV既没有网络也没有Berkley快速文件系统。BSD版的Unix在商用领域占优势的地位长达几年。4.2BSD的改进逐渐被集成到SystemV中，厂商逐渐又转而移植SystemV，不过，后来的BSD开发成果仍然继续被SystemV引进。

4.3BSD　

4.1BSD发行不久，很快招致多方面批评。大部份人抱怨系统运行太慢。这个问题并不令人惊讶，因为新的功能还没有被优化，许多内核中的数据结构和新的功能不能协调工作。Karels和我的第一年完全花费优化系统上。

在花费二年时间调整系统和精炼网络代码之后,我们如预期的1985年夏天，6月在Usenix会议上宣布了发布4.3BSD的消息。然而我们的发行计划被BBN突然中止。他们及时地指出我们从未用他们的最终网络代码修改4.2BSD，相反，我们仍然在使用他们早先给我们的初始模型，这个模型其后经过了大量的修改。他们向DARPA抱怨，预想的情况应该是Berkeley实现接口，BBN实现协议。因此Berkeley应该在4.3BSD中用BBN设计的TCP/IP代码。

MikeKarels得到了BBN的代码，而且做了自从代码被传递到Berkeley以后的工作进行了评估。他决定最好的计划是把BBN代码的优秀思想结合到Berkeley代码基础中，但是不要替换Berkeley代码。理由有Berkeley代码已经在4.2BSD中广泛地测试和进行了很大改进。然而，折中处理，他提出两者都包括在4.3BSD的发行版本中，让用户在内核挑选使用那种代码。

检讨MikeKarels的决定之后，DARPA确定发行二个代码基础，那会导致不必要的互操作问题，决定只发布一套代码。为了要决定使用哪中代码作为基础，他们把两者都给Ballistics研究实验室MikeMuuse，作为第三方评估者。在一月评估之后，报告Berkeley代码更有效率，而BBN代码处理阻塞比较好。更重要的一点，Berkeley代码在各种测试中都能很好地通过，BBN代码在高负荷条件下会菪机。DARPA最后决定，4.3BSD应该使用Berkeley代码基矗

修改一新的4.3BSD最后在1986年6月发布。就向预期的一样，它平息了多数用户的抱怨，就像4.1BSD平息了多数用户对4BSD的抱怨一样。虽然大部份厂商已经开始转向SystemV，但是4.3BSD的大部份成果还是集成到他们的系统之内，特别是网络子系统。

在1986年10月，KeithBostic参加了CSRG。他的任务是完成在他的早先工作之上一个项目，要把4.3BSD移植到PDP-11。虽然Karels和我都认为它不太可能，在VAX编译成250Kbytes的系统，并且能满足PDP-11的64KB的地址空间的要求。但是，我们还是同意Bostic可以实现他的这有设想。令我们吃惊的是，移植非常成功，他在PDP-11上使用一组复杂的叠加集合和附加处理。其结果是2.11BSD的发布。该系统由CaseyLeedom和Bostic完成，在1998年仍然在一些PDP-11远行这个系统。

同时，显然易见VAX体系已经达成生命的晚年，是该开始考虑在其他的机器上运行流行的BSD时候了。ComputerConsoles公司这时制造了一种叫做Power6/32的新体系的计算机。不幸的是，当公司决定改变它的策略方向的时候，该体系不被支持。然而，他们确实为CSRG提供了能够完成我们工作的一些机器。于是BillJoy开始，从整个BSD内核中分离依赖机器的那部分代码。这个工作的结果是，1988年6月发布4.3BSD-Tahoe。Tahoe来自ComputerConsoles开发过程中所有的一个名字，他们原本打算将它用于Power6/32机器上。虽然Power6/32机器生命周期很短，但它对BSD向其他机器移植，分离内核代码工作有宝贵的价值。

Networking,Release1

4.3BSD-Tahoe的发布时，所有的BSD用户必须事先得到AT&T的一份源代码的许可，因为Berkeley从来没有只发行二进的BSD系统;发行版本完全包含系统每个部分的原代码。Unix系统和BSD系统的历史显示原代码具有强大的威力。用户不是消极地使用系统,而是积极地修改臭虫，改良性能和完善功能，甚至完全地增加新的特征。

随着AT&T原代码许可费用逐渐增加，那些想要用BSD代码为PC市场开发仅以TCP/IP为基础的网络产品的厂商，发现为每个二进制版本付费是不可能的。因此，他们要求Berkeley把网络代码和实用工具分离出来，在许可条款下，提供该他们，而不再需要AT&T的原代码许可。显然易见，TCP/IP网络代码不包含在32/V中，完全由Berkeley和它的支持者开发。BSD早期的网络代码和支持工具在1989年6月开始发布，即Networking,Release1，首次由Berkeley发行的可自由再发布的代码。

那许可条款很宽泛。获得许可的人可以发行被修改的代码，不论是以源代码还是二进制的形式发行，Berkeley都不会计较。唯一的要求是源文件中必须包含完整的版权声明，在产品的文档中指明产品中包含来自来加州的大学和它的贡献者的代码。尽管这样，Berkeley还是对每盘磁带收取,000费用，任何人都可以从已经得到磁带的人那里免费的到副本。的确，一些大的站点在其发布不久，就建立匿名ftp供人免费下载。由于许可条款很宽泛，大约有几百个组织购买了磁带，发行费用可以帮助进一步项目的发展，CSRG当然很高兴。

4.3BSD-Reno

同时，基础系统的发展仍在继续。虚拟内存系统接口第一次在4.2BSD体系描述文件中出现，最终的已实现。大多数情况下，CSRG总是试着寻找存在的代码然后整和，而不是从头写起。如此，并非设计一个新的虚拟存储系统，我们四处寻找存在的替代方案。我们的第一选择是在Sun公司的SunOS下出现的虚拟存储系统。虽然有关Sun公司对Berkeley贡献代码的一些讨论，但是还是不了而止。因此，我们的第二个选项，卡内基梅隆大学的Mach操作系统的虚拟存储系统被集成到系统中。Utah大学的MikeHibler将Mach的核心技术同4.2BSD体系中的接口合并(也是被SunOS使用的接口)合并。