מהי Unix?
Unix (יוניקס) היא מערכת הפעלה רבת עוצמה ורב-תכליתית שפותחה לראשונה בסוף שנות ה-60 ותחילת שנות ה-70
על ידי קבוצה של עובדי AT&T ב-Bell Labs, כולל קן תומפסון, דניס ריצ’י ואחרים.
יוניקס תוכננה להיות ניידת, מרובת משימות ורבת משתמשים, מה שהופך אותה למתאימה למגוון רחב של סביבות מחשוב
ממחשבים אישיים ועד לשרתים גדולים.
יוניקס מציגה כמה מושגים בסיסיים שנמצאים כעת בכל מקום במערכות הפעלה, כולל מערכות קבצים היררכיות,
סקריפטים, צינורות ומסננים עבור כלי שירות של שורת הפקודה, ועיצוב מודולרי המאפשר החלפה או שדרוג של רכיבים באופן עצמאי.
במהלך השנים, Unix התפתחה לגרסאות שונות ומגוונות, כולל לינוקס, BSD (Berkeley Software Distribution), וגרסאות Unix מסחריות
כמו Solaris ו-macOS (המבוססת על BSD).
למרות הופעתן של מערכות הפעלה חדשות יותר, Unix נותרה בעלת השפעה ועדיין נפוצה, במיוחד בסביבות שרתים ומערכות משובצות.
העקרונות שלו השפיעו גם על העיצוב של מערכות הפעלה מודרניות רבות.
שימושים של Unix
Unix משמשת במגוון רחב של סביבות מחשוב ותרחישים.
הנה כמה דוגמאות לשימוש במערכת יוניקס:
מערכת הפעלה לשרת: מערכות הפעלה מבוססות יוניקס כמו לינוקס וטעמים שונים של יוניקס (למשל, Solaris, FreeBSD)
נפוצות כמערכות הפעלה של שרתים בשל היציבות, תכונות האבטחה והגמישות שלהן.
מערכות יוניקס מפעילות שרתי אינטרנט, שרתי מסדי נתונים, שרתי קבצים וסוגים רבים אחרים של שרתים המהווים
את עמוד השדרה של האינטרנט והרשתות הארגוניות.
סביבת פיתוח: מערכות מבוססות יוניקס פופולריות בקרב מפתחי תוכנה ומנהלי מערכות בשל ממשק שורת הפקודה החזק שלהן,
סט עשיר של כלי פיתוח ותמיכה בשפות תכנות כמו C, C++, Python ו-Perl.
מפתחים משתמשים במערכות מבוססות Unix לפיתוח תוכנה, בדיקות ופריסה.
מחשוב מדעי: מערכות מבוססות יוניקס נמצאות בשימוש נרחב בסביבות מחשוב מדעיות עבור משימות כמו ניתוח נתונים, סימולציה,
מידול והדמיה.
חבילות תוכנה וספריות מדעיות רבות פותחו ומותאמות לפלטפורמות מבוססות יוניקס.
מערכות משובצות: מערכות הפעלה מבוססות יוניקס משמשות במערכות משובצות שונות, לרבות נתבי רשת, מתגים,
מערכות בקרה תעשייתיות, מכשירים חכמים והתקני IoT.
מערכות אלו נהנות מיציבות, אבטחה ומדרגיות של Unix.
מחשוב שולחני: בעוד שלמערכות הפעלה מבוססות יוניקס היה נתח קטן יותר משוק המחשוב השולחני בהשוואה ל-Windows ו-macOS,
הן עדיין נמצאות בשימוש על ידי אנשים וארגונים רבים, במיוחד בתחומים טכניים ואקדמיים.
הפצות לינוקס כמו אובונטו, פדורה ודביאן הן אפשרויות פופולריות עבור משתמשי שולחן עבודה המחפשים חלופה חינמית
וקוד פתוח למערכות הפעלה קנייניות.
חינוך ומחקר: מערכות מבוססות Unix נמצאות בשימוש נפוץ במוסדות חינוך ומעבדות מחקר להוראת מדעי המחשב ודיסציפלינות קשורות,
כמו גם לביצוע מחקר בתחומים כמו מערכות הפעלה, רשתות, אבטחה ובינה מלאכותית.
סוגי מערכות יוניקס
יוניקס התפתחה עם השנים, והובילה לגרסאות או הפצות שונות, שלכל אחת מאפיינים ותכונות משלה.
להלן כמה מסוגי מערכות יוניקס:
AT&T Unix: ה-Unix המקורי פותחה במעבדות AT&T Bell בסוף שנות ה-60 ותחילת שנות ה-70.
היא שימשה כבסיס להרבה מערכות הפעלה דמויות יוניקס שבאו לאחר מכן.
BSD (Berkeley Software Distribution): מערכת BSD Unix מקורה באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי, בסוף שנות ה-70.
היא הציגה שיפורים ותוספות משמעותיות ל-Unix המקורית, כולל מערכת הזיכרון הווירטואלי, מחסנית הרשת TCP/IP
ורישיון BSD. FreeBSD, OpenBSD ו-NetBSD הם גרסאות מודרניות פופולריות של BSD Unix.
System V Unix: פותחה על ידי AT&T בשנות ה-80, System V Unix הציגה תכונות כמו System V Interface Definition (SVID)
ומערכת ההפעלה System V Release 4 (SVR4). זה הפך לבסיס לגרסאות Unix מסחריות רבות, כולל SunOS (Solaris), HP-UX ו-IBM AIX.
לינוקס: לינוקס היא ליבת מערכת הפעלה דמוית יוניקס שפותחה לראשונה על ידי Linus Torvalds בשנת 1991.
לינוקס היא מערכת הפעלה בקוד פתוח וחינמית לשימוש, מה שהופך אותה לפופולרית גם עבור מחשוב שרת וגם למחשוב שולחני.
הפצות לינוקס משלבות את ליבת לינוקס עם חבילות תוכנה וכלים שונים ליצירת מערכות הפעלה שלמות.
דוגמאות כוללות אובונטו, פדורה, דביאן ו-CentOS.
macOS: מערכת macOS, שנודעה בעבר כ-Mac OS X ו-OS X, היא מערכת ההפעלה מבוססת Unix של אפל עבור מחשבי Mac.
היא נגזרת מ-BSD Unix, עם תכונות קנייניות נוספות וממשק משתמש גרפי (GUI) בשם Aqua.
macOS ידועה בממשק הידידותי למשתמש, יכולות המולטימדיה והשילוב ההדוק שלה עם מכשירים ושירותים אחרים של אפל.
גרסאות Unix מסחריות: מספר חברות פיתחו ומכרו גרסאות Unix משלהן, מבוססות על System V Unix.
דוגמאות כוללות Solaris של Sun Microsystems, HP-UX של Hewlett Packard, AIX של IBM ו-IRIX של Silicon Graphics.
מערכות הפעלה אלו היו נפוצות בסביבות ארגוניות ויישומי מחשוב מיוחדים.
Minix: מערכת Minix היא מערכת הפעלה דמוית יוניקס שפותחה על ידי אנדרו ס. טננבאום למטרות חינוכיות.
מיניקס ידועה בפשטות, מודולריות והתאמתה להוראת עקרונות מערכת ההפעלה.
Minix היוותה השראה לפיתוח של לינוקס ומערכות אחרות דמויות יוניקס.
IRIX: פותחה על ידי Silicon Graphics, IRIX היא מערכת הפעלה מבוססת יוניקס ששימשה בעיקר בתחנות עבודה ושרתים
עבור יישומים עתירי גרפיקה כמו רינדור תלת מימד, אנימציה והדמיה מדעית.
IRIX מציעה יכולות מולטימדיה מתקדמות ותכונות מחשוב בעלות ביצועים גבוהים.
HP-UX: גרסת ה-Unix של Hewlett Packard, HP-UX, תוכננה עבור שרתים ותחנות עבודה מבוססות-Itanium של HP של HP.
HP-UX סיפקה תכונות כגון זמינות גבוהה, מדרגיות ותמיכה עבור יישומים ארגוניים קריטיים למשימה.
Tru64 UNIX (לשעבר Digital UNIX): מערכת Tru64 UNIX פותח על ידי Digital Equipment Corporation (DEC) עבור שרתים
ותחנות עבודה.
Tru64 UNIX כוללת יכולות מתקדמות של אשכולות, תמיכה בריבוי עיבוד סימטרי (SMP) ומערכת קבצים חזקה בשם
AdvFS (מערכת קבצים מתקדמת).
UnixWare: מערכת UnixWare הייתה מערכת הפעלה Unix שפותחה על ידי Novell ונמכרה מאוחר יותר ל-The SCO Group.
UnixWare מתבססת על System V Release 4 (SVR4) ומכוונת לפלטפורמת x86, ומציעה תאימות עם יישומי Unix ישנים יותר
ותמיכה ברשתות.
SCO OpenServer: גרסה נוספת של יוניקס מקבוצת SCO, SCO OpenServer, פונה לעסקים קטנים עד בינוניים ומספקת
ממשק משתמש גרפי (GUI) יחד עם יישומי רשת ופרודוקטיביות משרדית.
SCO OpenServer הייתה פופולרי בשנות ה-90 להפעלת יישומים עסקיים ושימש פלטפורמה למערכות קמעונאיות ונקודות מכירה.
OpenBSD: מערכת OpenBSD היא מערכת הפעלה דמוית Unix ממוקדת אבטחה, שמקורה ב-BSD Unix.
OpenBSD מדגישה את תקינות הקוד, אמצעי אבטחה פרואקטיביים ומחויבות לעקרונות של קוד פתוח.
OpenBSD נפוצה עבור יישומים קריטיים לאבטחה כמו חומות אש, שערי VPN ושרתים מאובטחים.
DragonFly BSD: מערכת DragonFly BSD היא מערכת הפעלה דמויית יוניקס שהופצה מ-FreeBSD בשנת 2003.
DragonFly BSD מתמקדת במדרוג, ביצועים ותכונות מתקדמות כגון מערכת הקבצים Hammer.
DragonFly BSD משמשת הן בסביבות שולחן העבודה והן בסביבות שרתים.
GNU Hurd: מערכת GNU Hurd היא ליבה דמויית יוניקס שפותחה כחלק מפרויקט GNU שיזם ריצ’רד סטולמן.
בניגוד לרוב גרסאות ה-Unix, המשתמשות בעיצוב הליבה המונוליטי, Hurd מאמצת ארכיטקטורת מיקרו-ליבה, עם מנהלי התקנים
ושרתי מערכת פועלים כתהליכים במרחב המשתמש.
עם זאת, GNU Hurd אינה נפוצה בסביבות ייצור.
FreeBSD: מערכת FreeBSD היא מערכת הפעלה דמוית יוניקס שמקורה ב-BSD Unix, שפותחה במקור באוניברסיטת קליפורניה, ברקלי.
FreeBSD מתמקדת בביצועים, יציבות ואבטחה, והיא נפוצה בסביבות שרתים, אירוח אתרים ומכשירי רשת.
NetBSD: מערכת NetBSD היא עוד מערכת הפעלה דמוית Unix שמקורה ב-BSD Unix.
NetBSD שמה דגש על ניידות ופועל על מגוון רחב של פלטפורמות חומרה, כולל מערכות משובצות, מחשבים מדור קודם ושרתים
בעלי ביצועים גבוהים.
העיצוב הנקי של NetBSD וההתמקדות בנכונות הקוד הופכים אותה למתאימה למחקר וניסויים.
GNU/Linux Embedded Systems: לינוקס נפוצה כמערכת ההפעלה למערכות משובצות בשל הגמישות, יכולת ההתאמה האישית
ואופי הקוד הפתוח שלה.
קיימות הפצות שונות המותאמות ליישומים משובצים, כגון Buildroot, Yocto Project ו-OpenEmbedded.
הפצות אלו מספקות כלים ורכיבים לבניית מערכות לינוקס משובצות המותאמות לפלטפורמות חומרה ספציפיות ולמקרי שימוש.
אנדרואיד: אנדרואיד היא מערכת הפעלה מבוססת לינוקס שפותחה על ידי גוגל בעיקר עבור מכשירים ניידים עם מסך מגע כגון סמארטפונים וטאבלטים.
אנדרואיד מבוססת על ליבת לינוקס ומשלבת גרסה שונה של מרחב המשתמש של לינוקס, יחד עם סביבת זמן ריצה מותאמת אישית בשם
Android Runtime (ART).
אנדרואיד היא מערכת ההפעלה המוביילית הפופולרית ביותר בעולם ומפעילה מיליארדי מכשירים.
Chrome OS: מערכת Chrome OS היא מערכת הפעלה מבוססת לינוקס שפותחה על ידי Google עבור מחשבים ניידים Chromebook
ו-Chromebox שולחניים.
Chrome OS תוכננה להיות קלת משקל, מהירה ומאובטחת, עם התמקדות ביישומים מבוססי אינטרנט ומחשוב ענן.
מערכת ההפעלה של Chrome בנויה סביב דפדפן האינטרנט Google Chrome ותומכת ביישומי אנדרואיד מחנות Google Play.
סביבות Unix קונטיינר: טכנולוגיות קונטיינרים כגון Docker ו-Kubernetes מאפשרות יצירה וניהול של סביבות יוניקס קלות משקל,
הידועות כקונטיינרים.
קונטיינרים עוטפים יישומים והתלות שלהם, ומאפשרים להם לפעול באופן עקבי על פני סביבות מחשוב שונות. קונטיינרים נפוצים לפריסה
ושינוי קנה מידה של יישומים במחשוב ענן, ארכיטקטורת מיקרוסרביס וזרימות עבודה של DevOps.
מערכות הפעלה דמויות Unix עבור IoT: מערכות הפעלה שונות דמויות Unix מותאמות למכשירי האינטרנט של הדברים (IoT),
ומציעות תכונות כמו טביעת רגל קטנה, צריכת חשמל נמוכה ותמיכה בחיישנים ובפרוטוקולי קישוריות.
דוגמאות כוללות הפצות Linux משובצות כמו OpenWrt, RTOS עם תכונות דמויות Unix כגון FreeRTOS,
ופלטפורמות IoT מיוחדות כמו RIOT OS.
תכנות Unix
תכנות יוניקס מתייחס לפיתוח יישומי תוכנה שתוכננו במיוחד לרוץ על מערכות הפעלה דמויות יוניקס.
Unix מספקת סט עשיר של ממשקי תכנות, כלים ומוסכמות שמפתחים יכולים למנף ליצירת מגוון רחב של יישומים,
החל מכלי שירות פשוטים של שורת הפקודה ועד למערכות שרת מורכבות וממשקי משתמש גרפיים.
להלן כמה היבטים מרכזיים של תכנות יוניקס:
תכנות C: יוניקס פותחה במקור בשפת התכנות C, ו-C נותרה השפה העיקרית לתכנות מערכת יוניקס.
קריאות וספריות רבות למערכת Unix נחשפות דרך ממשק התכנות C, מה שהופך את C לחיוני לפיתוח תוכנות מערכת לואו לבל,
מנהלי התקנים וכלי שירות המקיימים אינטראקציה הדוקה עם מערכת ההפעלה.
Shell Scripting: קונכיות יוניקס (כגון Bash, Zsh ו-Csh) מספקות יכולות סקריפטים עוצמתיות לאוטומציה של משימות,
עיבוד קבצי טקסט והפעלת פקודות מערכת.
סקריפטים של מעטפת משמשים לניהול מערכת, עיבוד אצווה ויצירת כלי עזר פשוטים של שורת פקודה.
קריאות מערכת וממשקי API: מערכת Unix מספקת קבוצה של קריאות מערכת וממשקי API המאפשרים ליישומים
ליצור אינטראקציה עם ליבת מערכת ההפעלה ומשאבי המערכת.
אלה כוללים פונקציות עבור קלט/פלט של קבצים, ניהול תהליכים, הקצאת זיכרון, רשתות ותקשורת בין תהליכים (IPC).
תקני POSIX: ממשק מערכת ההפעלה הניידת (POSIX) הוא סט של תקנים המגדירים את ההתנהגות של מערכות הפעלה דמויות יוניקס
וממשקי התכנות שלהן.
מערכות תואמות POSIX עומדות בסטנדרטים אלה, ומאפשרות ניידות של יישומי Unix על פני גרסאות ופלטפורמות Unix שונות.
רשת: יוניקס כוללת תמיכה מקיפה בפרוטוקולי רשת ושירותים, מה שהופך אותו למתאים היטב לפיתוח יישומים ברשת.
מפתחים יכולים להשתמש בשקעי Unix, ממשקי API לרשת TCP/IP וספריות ברמה גבוהה יותר (כגון libcurl) כדי ליצור יישומי שרת-לקוח,
שרתי אינטרנט ושירותי רשת.
תקשורת בין תהליכים (IPC): Unix מספקת מנגנונים שונים לתקשורת בין תהליכים, כולל צינורות, שקעים, זיכרון משותף, תורי הודעות ואותות.
מנגנוני IPC אלו מאפשרים לתהליכים לתקשר ולסנכרן זה עם זה, ומאפשרים שיתוף פעולה בין חלקים שונים של מערכת או בין יישומים נפרדים.
ממשקי משתמש גרפיים (GUI): בעוד ש-Unix מקושרת באופן מסורתי לממשקי שורת פקודה, מערכות הפעלה מודרניות דמויות Unix
תומכות גם בממשקי משתמש גרפיים (GUI) באמצעות ערכות כלים כמו X11, GTK ו-Qt.
מפתחים יכולים להשתמש בערכות כלים אלה כדי ליצור יישומי שולחן עבודה עם ממשקים גרפיים עבור סביבות שולחן עבודה
מבוססות יוניקס כמו GNOME ו-KDE.
כלי פיתוח וספריות: יוניקס מספקת מגוון רחב של כלי פיתוח וספריות כדי לסייע בפיתוח תוכנה, כולל מהדרים (כגון GCC), מנפי באגים (כמו GDB),
מערכות לבנות (כגון Make) וכלי אריזת תוכנה (כמו RPM ו- dpkg).
בנוסף, מערכות מבוססות יוניקס כוללות ספריות סטנדרטיות נרחבות למשימות תכנות נפוצות, כגון מניפולציה של מחרוזות,
פעולות מתמטיות ועיבוד נתונים.
