معيار POSIX: ما هو وما الغرض منه؟

دليل الأجهزة » دروس تعليمية » معيار POSIX، ما هو وما الغرض منه؟

يُعدّ معيار POSIX غير مألوف لدى العديد من مستخدمي أنظمة التشغيل، حتى أولئك الذين يستخدمون أنظمةً تلتزم به. لذا، سأشرح في هذه المقالة ماهيته، وهدفه، وكيف يؤثر على أنظمة التشغيل، وما هي أنظمة التشغيل التي تُطبّق عليه.

ما هو POSIX؟

معيار POSIX (واجهة نظام التشغيل المحمولة) هو مجموعة من المعايير التي تحدد واجهة مشتركة لأنظمة التشغيل الشبيهة بنظام UNIX. وقد طُوّر هذا المعيار لتعزيز قابلية نقل البرامج بين أنظمة تشغيل UNIX المختلفة وضمان مستوى عالٍ من التوافق فيما بينها.

يحدد معيار POSIX سلسلة من واجهات البرمجة، وأوامر سطر الأوامر، والأدوات المساعدة ، بالإضافة إلى تنسيقات الملفات واتفاقيات التفاعل بين البرامج ونظام التشغيل. وتستند هذه المواصفات إلى حد كبير على الميزات والوظائف الموجودة في أنظمة تشغيل UNIX التقليدية، مثل الأوامر الأساسية، وإدارة الملفات، والتواصل بين العمليات، والتحكم في العمليات، والإشارات، وغيرها.

باتباع معيار POSIX، يستطيع المطورون كتابة برامج متوافقة مع نطاق واسع من أنظمة تشغيل UNIX، مما يُسهّل قابلية النقل والتوافق. علاوة على ذلك، أثّر معيار POSIX على أنظمة تشغيل أخرى غير UNIX، مثل Linux و macOS، التي طبّقت العديد من مواصفات POSIX.

من المهم الإشارة إلى أن معيار POSIX يشمل عدة مكونات ومعايير ذات صلة ، مثل POSIX.1 (واجهات النظام والمكتبات)، وPOSIX.2 (الأوامر والأدوات المساعدة)، وPOSIX.4 (الخيوط)، وPOSIX.5 (الاتصالات في الوقت الحقيقي)، وغيرها. ويتناول كل معيار من هذه المعايير جوانب مختلفة من نظام التشغيل، ويوفر أساسًا مشتركًا لتطوير البرمجيات في بيئات متوافقة مع POSIX.

المعايير أو الإصدارات

يتألف معيار POSIX من عدة معايير فرعية تختلف عن بعضها البعض. وهي:

• الأول منها هو IEEE 1003.1، وهو المواصفة الأساسية لمعيار POSIX الأصلي الذي نُشر عام 1988. وهو يمثل المواصفة الأكثر جوهرية لمعيار POSIX.
• تم نشر الإصدار الثاني، المعروف باسم IEEE 1003.1-2001 أو POSIX 2001/C99، في عام 2001 ويتضمن عددًا من التحديثات والتحسينات على الإصدار الأصلي.
• تم نشر الإصدار الثالث، المسمى IEEE 1003.1-2008 أو POSIX 2008/C2008، في عام 2008 ويحمل أيضًا تغييرات وإضافات مقارنة بالإصدارات السابقة.
• تم نشر الإصدار الرابع، المسمى IEEE 1003.1-2017 أو POSIX 2017/C17، في عام 2017 ويستمر في تطوير المعيار بمواصفات وميزات جديدة.

إضافةً إلى هذه المعايير الفرعية، يوجد معيار آخر يُسمى IEEE 1003.2 ، والذي صُمم لتحديد واجهة نظام تشغيل محمولة (POSIX) خاصة بالأنظمة القائمة على معمارية SPARC. وهو امتداد لمواصفات IEEE 1003.1-2001، ويُشار إليه أحيانًا باسم SPARC-2003.

تاريخ POSIX

تم نشر المعيار لأول مرة في عام 1988 ، تلاه الإصدار الثاني في عام 2001 والإصدار الثالث في عام 2008. ثم في عام 2017، تم إصدار الطبعة الرابعة.

ظهر اقتراح وضع معيار لأنظمة يونكس في أواخر سبعينيات القرن الماضي. في ذلك الوقت، كان يونكس نظام تشغيل حديثًا نسبيًا، ولكنه كان معروفًا بكفاءته وقوته. ولجعله أكثر فائدة في بيئات المؤسسات، طُرحت فكرة وضع معيار يضمن قابلية نقل أنظمة يونكس. في ذلك الوقت، كانت هناك عدة إصدارات من أنظمة يونكس، مما جعل التوافق بينها صعبًا على المستخدمين والمطورين. لذلك، طُرح وضع معيار كحل لتعزيز التوافق.

عندما نشر معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) الطبعة الأولى من المعيار في عام 1988، كان نظام يونكس قد انتشر في السوق لسنوات عديدة وكان راسخًا. وقد سهّل ذلك عملية توحيد معايير أنظمة يونكس وسمح بتوافق أكبر بينها.

مزايا وعيوب

يوفر معيار POSIX العديد من المزايا لمطوري أنظمة التشغيل ومستخدميها. إليكم بعضًا من أبرزها :

• قابليةمن أهم مزايا POSIX قدرته على تعزيز قابلية نقل البرامج بين أنظمة تشغيل UNIX المختلفة. باتباع مواصفات POSIX، يمكن تشغيل البرامج على منصات متعددة دون تعديلات كبيرة. هذا يُسهّل تطوير تطبيقات تعمل باستمرار في بيئات مختلفة.
• التوافقيضمن هذا المعيار توافقًا عاليًا بين أنظمة تشغيل يونكس التي تُطبّق مواصفاته. هذا يعني أن الأوامر وواجهات البرمجة والأدوات المساعدة المُعرّفة بواسطة POSIX ستتصرف بشكل متشابه على مختلف الأنظمة. يمكن للمطورين والمستخدمين الوثوق بأن البرامج القائمة على POSIX ستعمل بثبات وبشكل متوقع عبر مختلف المنصات.
• التوافقية: يُعزز نظام POSIX التوافق بين تطبيقات UNIX وأنظمة التشغيل. فمن خلال توفير واجهة قياسية، يُسهّل POSIX التواصل وتبادل البيانات بين البرامج. وهذا مفيدٌ بشكل خاص في البيئات التي تحتاج فيها أنظمة أو تطبيقات متعددة إلى التعاون ومشاركة المعلومات بكفاءة.
• قاعدة المعرفة المشتركةيُنشئ قاعدة معرفية مشتركة بين مطوري ومستخدمي نظام تشغيل يونكس. تتوفر العديد من الموارد والمكتبات والأدوات والوثائق التي تتوافق مع معيار POSIX. يُسهّل هذا الوصول إلى موارد الدعم وحل المشكلات ومشاركة الحلول مع مجتمع المطورين.
• المرونة والاختياريُعرّف POSIX مجموعة واسعة من الميزات والوظائف التي يُمكن لأنظمة التشغيل تنفيذها. وهذا يُتيح للمطورين مرونة اختيار الميزات المُحددة التي تُناسب احتياجاتهم على النحو الأمثل. كما يستفيد المستخدمون من الخيارات المُتاحة والقدرة على الاختيار من بين أنظمة تشغيل مُختلفة مُتوافقة مع POSIX.

الجانب السلبي الوحيد لاستخدام نظام POSIX هو تعقيده وصعوبة تطبيقه وفهمه. وكما ترى، فإن مزايا POSIX تفوق عيوبه بكثير. الآن وقد عرفت ما هو POSIX وكيف يعمل، يمكنك أن تقرر ما إذا كان مناسبًا لك.

التنفيذ والامتثال لمعيار POSIX

يتضمن تطبيق معيار POSIX والامتثال له في أنظمة التشغيل عدة جوانب. فيما يلي بعض الاعتبارات الرئيسية:

• تنفيذ المعياريجب على أنظمة التشغيل الراغبة في الامتثال لمعيار POSIX تطبيق واجهات البرمجة والأوامر والأدوات المساعدة وتنسيقات الملفات التي يحددها المعيار. ويشمل ذلك تطوير وصيانة المكتبات ومفسرات الأوامر وخدمات النظام اللازمة لتشغيل تطبيقات POSIX بشكل صحيح.
• الامتثال للمواصفاتللامتثال لمعيار POSIX، يجب على أنظمة التشغيل الالتزام بالمواصفات التفصيلية للمعيار والتأكد من أن تطبيقاتها تلبي المتطلبات المحددة. قد يتطلب هذا اختبارات مكثفة، وفحوصات توافق، وتعديلات على التطبيق لضمان التزام أنظمة التشغيل بالمعايير التي يحددها POSIX.
• الشهادات ومعايير الامتثالقد تسعى بعض أنظمة التشغيل للحصول على شهادة أو الالتزام بمعايير امتثال محددة لإثبات توافقها مع معايير POSIX. على سبيل المثال، لدى معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) مجموعة عمل متخصصة في اختبار POSIX والحصول على شهاداته، ويمكن لأنظمة التشغيل الخضوع للاختبارات للحصول على شهادة POSIX.
• الصيانة والتحديث: لقد تطور المعيار بمرور الوقت، ويجب تحديث أنظمة التشغيل باستمرار لمواكبة الإصدارات والمراجعات الجديدة له. يتضمن ذلك إجراء تغييرات وتحسينات على التطبيق الحالي لدمج الميزات والإصلاحات الجديدة المُقدمة في تحديثات POSIX.
• التوافق مع الإصدارات السابقةلأن POSIX معيار راسخ، تسعى أنظمة التشغيل عادةً إلى الحفاظ على التوافق مع الإصدارات القديمة منه. هذا يضمن استمرار عمل التطبيقات والبرامج المُطوّرة للإصدارات السابقة من المعيار بشكل صحيح على الإصدارات الأحدث.
• التوثيق والدعم: يجب أن تُوفر أنظمة التشغيل التي تُطبّق معيار POSIX توثيقًا وافيًا يصف الميزات والواجهات والوظائف المتوافقة معه. يُساعد هذا المطورين على فهم كيفية استخدام وظائف وأدوات POSIX في نظام التشغيل، وكيفية استكشاف أي مشاكل أو حالات عدم توافق قد تنشأ.

أنظمة التشغيل POSIX

تتوافق العديد من أنظمة التشغيل مع معيار POSIX بدرجات متفاوتة. ومن أشهر أنظمة التشغيل وأكثرها استخدامًا التي تُطبّق معيار POSIX ما يلي:

• لينكس: هو نظام تشغيل مفتوح المصدر مبني على نواة لينكس. معظم توزيعات لينكس، مثل أوبونتو، وفيدورا، وديبيان، وسنت أو إس، متوافقة مع معايير POSIX وتسعى جاهدةً للامتثال لمواصفاتها.
• ماك:يطبق نظام التشغيل الخاص بشركة Apple لأجهزة الكمبيوتر Mac أيضًا نظام POSIX إلى حد كبير. يعتمد macOS على نواة Darwin، وهي أحد أشكال BSD، وهو نظام تشغيل مشتق من UNIX ومتوافق مع POSIX.
• فري: FreeBSD نظام تشغيل مفتوح المصدر مبني على BSD، ومعروف بتوافقه العالي مع معايير POSIX. كفرع من BSD، يرث FreeBSD العديد من ميزات ووظائف UNIX، ويتبع إلى حد كبير مواصفات POSIX.
• سولاريس: إنه نظام تشغيل طورته شركة Oracle وهو مشتق من نظام UNIX System V. اشتهر Solaris تاريخيًا بالتزامه بمعيار POSIX ودعمه للواجهات والأدوات المساعدة التي يحددها المعيار.
• آيكس: AIX هو نظام تشغيل IBM يعتمد على UNIX System V. وقد قام AIX بتنفيذ POSIX في عدة إصدارات، مما يوفر توافقًا كبيرًا مع الواجهات والميزات القياسية التي يحددها POSIX.

من المهم ملاحظة أنه على الرغم من أن أنظمة التشغيل هذه تُطبّق معيار POSIX، إلا أنه قد تختلف مستويات التوافق والدعم بين إصدارات المعيار المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، هناك أنظمة تشغيل أخرى أقل شهرةً ومتخصصة تُطبّق أيضًا معيار POSIX بدرجات متفاوتة.

علاوة على ذلك، تجدر الإشارة إلى أن أنظمة التشغيل A/UX، AIX، BSD OS، DSPnano، HP-UX، IRIX، LynxOS، Integrity، macOS، Minix، MPE/iX، QNX، RTEMS، Solaris، Unison RTOS، UnixWare، velOSity وVxWorks متوافقة تمامًا مع POSIX.

في حين أن BeOS، وHaiku، وFreeBSD، وGNU/Linux، وContiki، وNetBSD، وNucleus RTOS، وOpenBSD، وOpenSolaris، وPikeOS، وRTOS، وRTEMS، وSanos، وSkyOS، وSyllable، وVSTa، وغيرها، متوافقة في الغالب مع POSIX.

يمكننا أيضًا إنشاء فئة أخرى من POSIX لنظام Windows، نظرًا لأن POSIX كان مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بعالم Unix، ولكن من الصحيح أيضًا أن هناك بعض بيئات POSIX والبرامج داخل نظام Microsoft، مثل Cygwin، وUWIN، وMKS Toolkit، بالإضافة إلى Microsoft POSIX Subsystem، وWindows Services for UNIX.

مستقبل المعيار

شكّل معيار POSIX حجر الزاوية في تطوير أنظمة تشغيل UNIX، وأثبت أهميته وفائدته على مر السنين. مع ذلك، يتأثر مستقبل معيار POSIX أيضًا بالاتجاهات والتطورات في المشهد التكنولوجي. فيما يلي بعض الاعتبارات المتعلقة بالمستقبل:

• التطور والتحديثاتلقد تطور معيار POSIX بمرور الوقت، مع تنقيحات وإصدارات جديدة لمواكبة التطورات التكنولوجية والاحتياجات المتغيرة. ومن المتوقع أن يستمر المعيار في التطور والتحديث لمواجهة التحديات الجديدة والاستفادة من الفرص الناشئة.
• اعتماد أنظمة التشغيل الجديدةمع ظهور أنظمة تشغيل وبيئات حوسبة جديدة، قد يتبنى بعضها معيار POSIX أو يُعدّله. ويعتمد ذلك على متطلبات التوافق وقابلية النقل والتشغيل البيني لتلك الأنظمة، بالإضافة إلى الطلب على POSIX وقبوله في تلك السياقات.
• تأثير المعايير والتقنيات البديلةمع ظهور معايير وتقنيات جديدة في أنظمة التشغيل والحوسبة، قد تظهر بدائل أو مُكمِّلات لمعيار POSIX. على سبيل المثال، أدّى التبني المتزايد للحاويات وتقنيات المحاكاة الافتراضية، مثل Docker وKubernetes، إلى طرح مناهج جديدة لنشر التطبيقات وتنفيذها، مما قد يؤثر على أهمية معيار POSIX واستخدامه في بعض السياقات.
• اعتبارات الأداء والكفاءةسعيًا لتحسين الأداء وكفاءة الطاقة، قد تظهر واجهات وأساليب جديدة تختلف عن بعض خصائص معيار POSIX. قد تعتمد أنظمة التشغيل تقنيات وأساليب محددة لتحسين الأداء والكفاءة، مما قد يتطلب تعديلات أو تعديلات على تطبيق المعيار.