POSIX standarts: kas tas ir un kam tas paredzēts?

Aparatūras rokasgrāmata » Pamācības » Kas ir POSIX standarts un kam tas paredzēts?

POSIX standarts daudziem operētājsistēmu lietotājiem nav pazīstams, pat tiem, kas izmanto sistēmas, kas to ievēro. Tāpēc šajā rakstā es paskaidrošu, kas tas ir, kāds ir tā mērķis, kā tas ietekmē operētājsistēmas un kuras operētājsistēmas ir standartizētas saskaņā ar to.

Kas ir POSIX?

POSIX (Portable Operating System Interface) standarts ir standartu kopums, kas nosaka kopīgu saskarni UNIX līdzīgām operētājsistēmām. Tas tika izstrādāts, lai veicinātu programmatūras pārnesamību starp dažādām UNIX operētājsistēmām un nodrošinātu augstu saderības līmeni starp tām.

POSIX standarts nosaka virkni programmēšanas saskarņu, komandrindas komandu un utilītu , kā arī failu formātus un konvencijas mijiedarbībai starp programmām un operētājsistēmu. Šīs specifikācijas lielā mērā balstās uz tradicionālajās UNIX operētājsistēmās atrodamajām funkcijām un iespējām, piemēram, pamata komandām, failu pārvaldību, starpprocesu komunikāciju, procesu kontroli un signāliem.

Ievērojot POSIX standartu, izstrādātāji var rakstīt programmatūru, kas ir saderīga ar plašu UNIX operētājsistēmu klāstu, veicinot pārnesamību un sadarbspēju. Turklāt POSIX standarts ir ietekmējis arī citas operētājsistēmas, kas nav UNIX, piemēram, Linux un macOS, kurās ir ieviestas daudzas POSIX specifikācijas.

Ir svarīgi atzīmēt, ka POSIX standarts ietver vairākus komponentus un saistītus standartus , piemēram, POSIX.1 (sistēmas saskarnes un bibliotēkas), POSIX.2 (komandas un utilītas), POSIX.4 (pavedi) un POSIX.5 (reāllaika saziņa) un citus. Katrs no šiem standartiem attiecas uz dažādiem operētājsistēmas aspektiem un nodrošina kopīgu pamatu programmatūras izstrādei POSIX saderīgās vidēs.

Standarti vai versijas

POSIX standarts sastāv no vairākiem apakšstandartiem , kas atšķiras viens no otra. Tie ir:

• Pirmais no tiem ir IEEE 1003.1, kas ir 1988. gadā publicētā sākotnējā POSIX standarta bāzes specifikācija. Tā ir POSIX fundamentālākā specifikācija.
• Otrais izdevums, kas pazīstams kā IEEE 1003.1-2001 vai POSIX 2001/C99, tika publicēts 2001. gadā, un tajā ir iekļauti vairāki atjauninājumi un uzlabojumi salīdzinājumā ar sākotnējo izdevumu.
• Trešais izdevums, ko sauc par IEEE 1003.1-2008 jeb POSIX 2008/C2008, tika publicēts 2008. gadā un arī ietver izmaiņas un papildinājumus salīdzinājumā ar iepriekšējiem izdevumiem.
• Ceturtais izdevums ar nosaukumu IEEE 1003.1-2017 jeb POSIX 2017/C17 tika publicēts 2017. gadā un turpina attīstīt standartu ar jaunām specifikācijām un funkcijām.

Papildus šiem apakšstandartiem pastāv vēl viens standarts, ko sauc par IEEE 1003.2 , kas bija paredzēts, lai definētu pārnēsājamo operētājsistēmas saskarni (POSIX) īpaši sistēmām, kuru pamatā ir SPARC arhitektūra. Tas ir IEEE 1003.1-2001 specifikācijas paplašinājums, un to dažreiz dēvē par SPARC-2003.

POSIX vēsture

Standarta pirmā publikācija notika 1988. gadā , otrā — 2001. gadā un trešā — 2008. gadā. Pēc tam, 2017. gadā, tika izdots ceturtais izdevums.

Priekšlikums izveidot standartu Unix sistēmām radās 70. gs. septiņdesmito gadu beigās. Tolaik Unix bija samērā jauna operētājsistēma, taču tāda, kas bija pazīstama ar savu efektivitāti un jaudu. Lai to padarītu noderīgāku uzņēmumu vidē, tika izvirzīta ideja par standarta definēšanu, kas garantētu Unix sistēmu pārnesamību. Tajā laikā pastāvēja vairāki Unix sistēmu varianti, kas lietotājiem un izstrādātājiem apgrūtināja to saderību. Tāpēc standarta izveide tika piedāvāta kā risinājums saderības veicināšanai.

Kad Elektroinženieru un elektronikas inženieru institūts (IEEE) 1988. gadā publicēja standarta pirmo izdevumu, Unix jau daudzus gadus bija tirgū un bija labi iedibināts. Tas atviegloja Unix sistēmu standartizācijas procesu un ļāva nodrošināt lielāku saderību starp tām.

Priekšrocības un trūkumi

POSIX standarts piedāvā vairākas priekšrocības operētājsistēmu izstrādātājiem un lietotājiem. Šeit ir dažas no ievērojamākajām :

• PārvietojamībaViena no galvenajām POSIX priekšrocībām ir spēja veicināt programmatūras pārnesamību starp dažādām UNIX operētājsistēmām. Ievērojot POSIX specifikācijas, programmas var darboties vairākās platformās bez būtiskām modifikācijām. Tas atvieglo tādu lietojumprogrammu izstrādi, kas darbojas konsekventi dažādās vidēs.
• Savienojamība: nodrošina augstu saderības līmeni starp UNIX operētājsistēmām, kas ievieš tā specifikācijas. Tas nozīmē, ka POSIX definētās komandas, programmēšanas saskarnes un utilītas dažādās sistēmās darbosies līdzīgi. Izstrādātāji un lietotāji var paļauties, ka uz POSIX balstīta programmatūra darbosies konsekventi un paredzami dažādās platformās.
• Savietojamība: POSIX veicina sadarbspēju starp UNIX lietojumprogrammām un operētājsistēmām. Nodrošinot standarta saskarni, tas atvieglo saziņu un datu apmaiņu starp programmām. Tas ir īpaši noderīgi vidēs, kur vairākām sistēmām vai lietojumprogrammām ir jāsadarbojas un efektīvi jāapmainās ar informāciju.
• Koplietota zināšanu bāze: Izveido koplietojamu zināšanu bāzi starp UNIX operētājsistēmu izstrādātājiem un lietotājiem. Ir pieejami daudzi resursi, bibliotēkas, rīki un dokumentācija, kas atbilst POSIX standartam. Tas atvieglo piekļuvi atbalsta resursiem, problēmu risināšanu un risinājumu koplietošanu izstrādātāju kopienā.
• Elastība un izvēles iespējasPOSIX definē plašu funkciju un iespēju klāstu, ko operētājsistēmas var ieviest. Tas dod izstrādātājiem iespēju izvēlēties konkrētās funkcijas, kas vislabāk atbilst viņu vajadzībām. Lietotāji gūst labumu arī no pieejamo opciju pieejamības un iespējas izvēlēties no dažādām POSIX saderīgām operētājsistēmām.

Vienīgais POSIX izmantošanas trūkums ir tā sarežģītība un grūtības to ieviest un saprast. Kā redzat, POSIX priekšrocības ievērojami atsver trūkumus. Tagad, kad zināt, kas ir POSIX un kā tas darbojas, varat izlemt, vai tas ir piemērots tieši jums.

POSIX standarta ieviešana un atbilstība tam

POSIX standarta ieviešana un atbilstība operētājsistēmās ietver vairākus aspektus. Tālāk ir aprakstīti daži galvenie apsvērumi:

• Standarta ieviešanaOperētājsistēmām, kas vēlas atbilst POSIX standartam, ir jāievieš standartā definētās programmēšanas saskarnes, komandas, utilītas un failu formāti. Tas ietver bibliotēku, komandu interpretētāju un sistēmas pakalpojumu izstrādi un uzturēšanu, kas nepieciešami POSIX lietojumprogrammu pareizai darbībai.
• Atbilstība specifikācijāmLai atbilstu POSIX standartam, operētājsistēmām ir jāievēro standarta detalizētās specifikācijas un jānodrošina, ka to ieviešana atbilst noteiktajām prasībām. Tas var prasīt plašu testēšanu, atbilstības pārbaudes un ieviešanas pielāgojumus, lai nodrošinātu, ka operētājsistēmas atbilst POSIX noteiktajiem standartiem.
• Sertifikāti un atbilstības standartiDažas operētājsistēmas var pieprasīt sertifikāciju vai atbilstību noteiktiem atbilstības standartiem, lai pierādītu savu atbilstību POSIX. Piemēram, Elektroinženieru un elektronikas inženieru institūtam (IEEE) ir darba grupa, kas veltīta POSIX testēšanai un sertifikācijai, un operētājsistēmas var tikt testētas, lai iegūtu POSIX sertifikāciju.
• Apkope un atjaunināšana: Tas laika gaitā ir attīstījies, un operētājsistēmas ir pastāvīgi jāatjaunina, lai neatpaliktu no jaunām standarta versijām un pārskatījumiem. Tas ietver izmaiņu un uzlabojumu veikšanu esošajā ieviešanā, lai iekļautu jaunās funkcijas un labojumus, kas ieviesti POSIX atjauninājumos.
• Saderība ar atpakaļejošu spēkuTā kā POSIX ir sen izveidots standarts, operētājsistēmas parasti cenšas saglabāt arī atpakaļsaderību ar vecākām POSIX versijām. Tas nodrošina, ka lietojumprogrammas un programmatūra, kas izstrādāta iepriekšējām standarta versijām, turpina pareizi darboties arī jaunākās versijās.
• Dokumentācija un atbalsts: Operētājsistēmām, kas ievieš POSIX, ir jānodrošina atbilstoša dokumentācija, kurā aprakstītas POSIX saderīgās funkcijas, saskarnes un funkcionalitāte. Tas palīdz izstrādātājiem saprast, kā operētājsistēmā lietot POSIX funkcijas un utilītas un kā novērst jebkādas problēmas vai nesaderību, kas var rasties.

POSIX operētājsistēmas

Vairākas operētājsistēmas atbilst POSIX standartam dažādā mērā. Dažas no pazīstamākajām un visplašāk izmantotajām operētājsistēmām, kas ievieš POSIX, ir:

• Linux: Tā ir atvērtā koda operētājsistēma, kuras pamatā ir Linux kodols. Lielākā daļa Linux distributīvu, piemēram, Ubuntu, Fedora, Debian un CentOS, ir saderīgi ar POSIX un cenšas atbilst standarta specifikācijām.
• macOSArī Apple operētājsistēma Mac datoriem lielākoties ievieš POSIX. macOS ir balstīta uz Darwin kodolu, kas ir BSD variants — no UNIX atvasināta operētājsistēma, kas ir saderīga ar POSIX.
• FreeBSD: Tā ir atvērtā koda operētājsistēma, kuras pamatā ir BSD, un ir pazīstama ar savu augsto POSIX saderību. Kā BSD atzars, FreeBSD manto daudzas UNIX funkcijas un iespējas un lielā mērā atbilst POSIX specifikācijām.
• solaris: Tā ir operētājsistēma, ko izstrādājusi Oracle, un tā ir atvasināta no UNIX System V. Solaris vēsturiski ir bijusi pazīstama ar savu atbilstību POSIX standartam un atbalstu standarta definētajām saskarnēm un utilītprogrammām.
• AIX: AIX ir IBM operētājsistēma, kuras pamatā ir UNIX System V. AIX ir ieviesis POSIX vairākās versijās, nodrošinot ievērojamu saderību ar POSIX definētajām standarta saskarnēm un funkcijām.

Ir svarīgi atzīmēt, ka, lai gan šīs operētājsistēmas ievieš POSIX, dažādās standarta versijās var būt atšķirības atbilstībā un atbalstā. Turklāt pastāv arī citas mazāk zināmas un nišas operētājsistēmas, kas arī dažādā mērā ievieš POSIX.

Turklāt jāatzīmē, ka operētājsistēmas A/UX, AIX, BSD OS, DSPnano, HP-UX, IRIX, LynxOS, Integrity, macOS, Minix, MPE/iX, QNX, RTEMS, Solaris, Unison RTOS, UnixWare, velOSity un VxWorks ir pilnībā saderīgas ar POSIX.

Lai gan BeOS, Haiku, FreeBSD, GNU/Linux, Contiki, NetBSD, Nucleus RTOS, OpenBSD, OpenSolaris, PikeOS, RTOS, RTEMS, Sanos, SkyOS, Syllable un VSTa, kā arī citas, lielākoties ir saderīgas ar POSIX.

Mēs varētu arī izveidot vēl vienu POSIX kategoriju operētājsistēmai Windows, jo POSIX ir cieši saistīts ar Unix pasauli, taču ir arī taisnība, ka Microsoft sistēmā ir dažas POSIX vides un programmatūra, piemēram, Cygwin, UWIN, MKS Toolkit, kā arī Microsoft POSIX Subsystem un Windows Services for UNIX.

Standarta nākotne

POSIX standarts ir bijis stūrakmens UNIX operētājsistēmu izstrādē un gadu gaitā ir pierādījis savu atbilstību un lietderību. Tomēr POSIX standarta nākotni ietekmē arī tendences un attīstība tehnoloģiju ainavā. Šeit ir daži apsvērumi par nākotni:

• Evolūcija un atjauninājumiPOSIX standarts laika gaitā ir attīstījies ar jaunām pārskatīšanām un versijām, lai pielāgotos tehnoloģiju attīstībai un mainīgajām vajadzībām. Paredzams, ka standarts turpinās attīstīties un atjaunināties, lai risinātu jaunus izaicinājumus un izmantotu jaunās iespējas.
• Jaunu operētājsistēmu ieviešanaParādoties jaunām operētājsistēmām un skaitļošanas vidēm, dažas no tām var pieņemt vai pielāgot POSIX standartu. Tas būs atkarīgs no šo operētājsistēmu saderības, pārnesamības un sadarbspējas vajadzībām, kā arī no POSIX pieprasījuma un pieņemšanas šajos kontekstos.
• Alternatīvu standartu un tehnoloģiju ietekmeParādoties jauniem standartiem un tehnoloģijām operētājsistēmās un skaitļošanas jomā, var parādīties POSIX standarta alternatīvas vai papildinājumi. Piemēram, konteineru un virtualizācijas tehnoloģiju, piemēram, Docker un Kubernetes, pieaugošā ieviešana ir ieviesusi jaunas pieejas lietojumprogrammu izvietošanai un ieviešanai, kas dažos kontekstos var ietekmēt POSIX standarta atbilstību un izmantošanu.
• Veiktspējas un efektivitātes apsvērumiCenšoties uzlabot veiktspēju un energoefektivitāti, var parādīties jaunas saskarnes un pieejas, kas atšķiras no dažām POSIX standarta funkcijām. Operētājsistēmas var ieviest īpašas tehnoloģijas un metodes, lai optimizētu veiktspēju un efektivitāti, kas var prasīt standarta ieviešanas pielāgošanu vai korekcijas.