Искусство программирования для Unix - Эрик Реймонд

После 1985 года главные вопросы по Unix-стандартизации решались Институтом инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronic Engineers — IEEE). Комитет 1003 IEEE разработал серию стандартов, которые широко известны как POSIX[139]. Данные стандарты выходили за рамки простых системных вызовов и библиотечных средств С. Они определяли подробную семантику оболочки и минимальный набор команд, а также детальные привязки для различных языков программирования, отличных от С. Первая версия появилась в 1990 году, а вторая редакция была опубликована в 1996 году. Международная организация по стандартизации (International Standards Organization — ISO) приняла данные стандарты под названием ISO/IEC 9945.

Ниже перечислены некоторые из ключевых POSIX-стандартов.

1003.1 (опубликован в 1990 году)

Библиотечные процедуры. Описание API системных вызовов С, очень похожее на Version 7, кроме сигналов и интерфейса управления терминалами.

1003.2 (опубликован в 1992 году)

Стандартная оболочка и утилиты. Семантика оболочки строго повторяет семантику Bourne shell в System V.

1003.4 (опубликован в 1993 году)

Unix-система реального времени. Бинарные семафоры, блокировка памяти процесса, файлы с распределением памяти, приоритетное расписание, сигналы реального времени, циклы и таймеры, передача IPC-сообщений, синхронизированный I/O, асинхронный I/O, файлы реального времени.

Во втором издании 1996 года стандарт 1003.4 был разделен на 1003.1b (система реального времени) и 1003.1с (параллельные процессы).

Несмотря на то, что некоторые ключевые области, такие как семантика обработки сигналов и упущение BSD-сокетов, были недоопределены, первоначальные POSIX-стандарты стали основой всей последующей работы по стандартизации Unix. Они до сих пор цитируются как авторитетные, хотя и косвенно, посредством таких справочников, как "POSIX Programmer's Guide" [47]. Де-факто стандарт Unix API до сих пор остается "POSIX плюс сокеты", более поздние стандарты, главным образом, добавляют функции и более точно определяют согласование в необычных крайних случаях.

Следующим игроком на этом поле была группа X/Open (позднее переименованная в Open Group), консорциум поставщиков Unix, сформированный в 1984 году. Стандарты данной организации X/Open Portability Guides (XPGs) первоначально развивались параллельно с проектами POSIX, а затем после 1990 года стандарты XPGs были включены в POSIX и расширили его. В отличие от POSIX, который представлял собой попытку сбора надежного подмножества из всех Unix-систем, стандарты XPGs больше склонялись к общей практике в наиболее развитом участке исследований; даже XPG1 в 1985 году, охватывающий системы SVr2 и 4.2BSD, включал в себя сокеты.

В 1987 году в стандарт XPG2 был добавлен API-интерфейс поддержки терминалов, которым, по существу, была библиотека curses(3) системы System V. XPG3 в 1990 году влился в X11 API. XPG4 в 1992 году полностью утвердил полное соответствие стандарту 1989 года ANSI С. В стандартах XPG2, 3 и 4 интенсивно рассматривалась поддержка интернационализации и описывался сложный API для обработки наборов кодов и каталогов сообщений.

В материалах по стандартам Unix могут встретиться ссылки на стандарты "Spec 1170" (1993 года), "Unix 95" (1995 года) и "Unix 98" (1998 года). Это были сертификационные знаки стандартов X/Open, и в настоящее время они представляют только исторический интерес. Однако работа над стандартом XPG4 превратилась в спецификацию Spec 1170, которая стала первой версией Единой спецификации Unix (Single Unix Specification, SUS).

В 1993 году 75 поставщиков систем и программного обеспечения, включая все главные Unix-компании, поставили окончательную точку в Unix-войнах, когда объявили о финансовой поддержке X/Open в разработке общего определения Unix. Как часть данного соглашения X/Open приобрела права на торговую марку Unix. Объединенный стандарт стал называться Single Unix Standard (Единый стандарт Unix) версии 1. Версия 2 вышла в 1997 году. В 1999 году деятельность по стандарту POSIX перешла к X/Open.

В 2001 году группа X/Open (сейчас The Open Group) выпустил Единый стандарт Unix версии 3 (Single Unix Standard version 3) <http://www.Unix.org/version3/>. Все "потоки" стандартизации Unix API были, наконец, объединены в одно целое. Различные вариации Unix воссоединились на основе общего API. И это было встречено с большим энтузиазмом, по крайней мере, среди давних поклонников Unix, которые помнили о бурях 80-х годов.

17.2.2. Влияние новых Unix-систем

К сожалению, была одна неудобная деталь — поставщики Unix старой школы, финансирующие данный проект, находились под сильным влиянием со стороны Unix-систем новой школы с открытым исходным кодом, а в некоторых случаях они даже отказывались (в пользу Linux) от коммерческих Unix-систем, ради которых они потратили так много усилий для достижения надежного соответствия.

Тестирование соответствия, необходимое для проверки соответствия Единой спецификации Unix, — дорогая проблема. Оно должно осуществляться для каждого дистрибутива, но не учитывает многообразия дистрибьюторов операционных систем с открытым исходным кодом. В любом случае, Linux изменяется столь быстро, что любая версия дистрибутива, вероятно, устарела бы к моменту окончания сертификации[140].

Стандарты, подобные Single Unix Specification, не утратили полностью своей значимости. Они все еще являются ценными руководящими принципами для разработчиков Unix. Однако далее стоит рассмотреть то, как "The Open Group" и другие организации, связанные с процессом стандартизации Unix старой школы, будут приспосабливаться к быстрому темпу выхода версий с открытым исходным кодом (а также к малобюджетному или безбюджетному функционированию групп разработчиков программного обеспечения с открытым исходным кодом).

17.2.3. Стандарты Unix в мире открытого исходного кода

В середине 1990-х годов сообщество открытого исходного кода начало собственную работу по стандартизации. Эти усилия основывались на совместимости на уровне кода, закрепленной стандартом POSIX и его потомками. В частности Linux, была написана с нуля способом, который зависел от доступности таких стандартов Unix API, как POSIX[141].

В 1998 году компания Oracle перенесла на Linux свой лидирующий на рынке баз данных продукт, этот шаг справедливо рассматривается как главный прорыв в движении принятия Linux. Ответственный инженер проекта, в подтверждение того, что API-стандарты выполнили свою задачу, на вопрос репортера о том, какие технические трудности пришлось преодолеть Oracle ответил: "Мы вводили make".

Таким образом, проблемой для Unix-систем новой школы была не API-совместимость на уровне исходного кода. Все принимают как должное возможность переносить исходный код между различными Linux, BSD и коммерческими дистрибутивами Unix без необходимости тратить серьезные усилия на обеспечение переносимости кода. Новой проблемой была не совместимость исходного кода, а бинарная совместимость. Почва под Unix неожиданно зашаталась вследствие массового спроса на аппаратное обеспечение PC.

В прежние времена каждая Unix-система работала на той аппаратной платформе, которая фактически была ее собственной. Было достаточно много различных наборов инструкций процессоров и аппаратных архитектур, на которые необходимо было переносить приложения на уровне исходного кода, чтобы вообще их перенести. С другой стороны, существовало сравнительно небольшое число основных версий Unix, каждая с относительно длительным сроком службы. Поставщики приложений, такие как Oracle, могли позволить себе затраты на компиляцию и распространение отдельных бинарных дистрибутивов для каждой из трех или четырех комбинаций аппаратно-программного обеспечения, поскольку они могли распределить затраты на перенос исходного кода среди большого числа клиентов и в течение достаточно долгого жизненного цикла продуктов.

Но затем поставщиков мини-компьютеров и рабочих станций захлестнул волна недорогих персональных компьютеров на основе процессоров 386-й серии, и Unix-системы с открытым исходным кодом изменили правила игры. Поставщики обнаружили, что они более не имеют стабильной платформы для поставки своих бинарных дистрибутивов.

Внешней проблемой, на первый взгляд, было большое количество дистрибутивов Unix, но по мере консолидации рынка Linux-дистрибутивов, становилось ясно, что реальной проблемой была скорость изменения. API-интерфейсы были стабильны, но ожидаемое расположение файлов системного администрирования, утилит, и таких элементов, как префиксы путей к пользовательским почтовым ящикам и файлам системных журналов, продолжало изменяться.

Первым проектом по стандартизации, который развился внутри нового сообщества Linux и BSD (начиная с 1993 года) был Стандарт иерархии файловой системы (Filesystem Hierarchy Standard — FHS). Он был включен в состав Базы стандартов Linux (Linux Standards Base — LSB), которая также стандартизировала ожидаемый набор служебных библиотек и вспомогательных приложений. Оба стандарта стали результатом деятельности Группы свободных стандартов (Free Standards Group) <http://www.freestandards.org/>, которая к 2001 году стала играть роль аналогичную позиции консорциума X/Open среди Unix-поставщиков старой школы.