Proseminar WS 05/06 - Dennis M. Ritchie - TU Kaiserslautern€¦ · 1967 Eintritt in die Bell Labs...

BiographieUnix

CPlan 9 / Inferno

Proseminar WS 05/06 - Dennis M. Ritchie

Michael Langfinger

12. Januar 2006

Michael Langfinger Proseminar WS 05/06 - Dennis M. Ritchie

BiographieUnix

CPlan 9 / Inferno

Inhalt

1 Biographie

2 UnixBegriffsklarungEntstehungKonzepte

3 CEntstehungKonzepte

4 Plan 9 / Inferno

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1 Biographie

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1 Biographie

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Biographie

* 9. September 1941 in Bronxville, N.Y.

1963 Bachelor of Science in Physik, Harvard

1968 Doktor der Mathematik, Harvard

1967 Eintritt in die Bell Labs

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Biographie

1968 Teilnahme am Multics-Projekt

1969 Beginn der Unix-Entwicklung

1972 Entwicklung der Programmiersprache C

ab 1986 Entwicklung des Betriebssystems Plan 9

1996 Veroffentlichung des Betriebssystems Inferno

1998 Auszeichnung ”National Medal of Technology” fur dieEntwicklung von Unix

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BegriffsklarungEntstehungKonzepte

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Begriffsklarung

Es muss zwischen ”Unix” und ”UNIX” unterschieden werden.

Definition

Unix: Betriebssysteme, deren Ursprung beim AT&T-Unix liegtoder die dessen Konzepte implementieren

UNIX: Warenzeichen, bezeichnet von der Open Groupzertifizierte Unix-Systeme

Anmerkung

Im Folgenden geht es um das AT&T-Unix!

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Begriffsklarung

Definition

Anmerkung

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Begriffsklarung

Definition

Anmerkung

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Begriffsklarung

Definition

Anmerkung

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Multics

1963: MIT, General Electric und die Bell Labs beginnen mitder Entwicklung eines Betriebssystems fur Großrechner -Multics ( Multiplexed Information and Computing Service )

1967: Dennis M. Ritchie tritt dem Multics-Team der Bell Labsbei

1968/69: Die Bell Labs steigen aus dem Multics-Projekt aus

”[...]the problem was the increasing obviousness of the failure ofMultics to deliver promptly any sort of usable system[...]”

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Multics

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Multics

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Multics

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Multics - neuartige Konzepte

Multiuserfahigkeit

Interaktivitat

Dateisystem in Form einer Baumstruktur

Entwicklung in einer Hochsprache ( PL/1 ) statt in Assembler

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Multiuserfahigkeit

Interaktivitat

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Multiuserfahigkeit

Interaktivitat

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Multiuserfahigkeit

Interaktivitat

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1969/70 - Die Anfange von Unix

Thompson, Canaday und Ritchie entwerfen einen erstenPrototypen eines Dateisystems, welches spater das Herz vonUnix wird

Der Großteil des Konzepts geht auf Thompson zuruckRitchie bringt die Idee der Geratedateien ein

Thompson entwickelt ”Space Travel” fur GECOS

Thompson und Ritchie portieren ”Space Travel” fur PDP-7und lernen so das System kennen

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Der Großteil des Konzepts geht auf Thompson zuruck

Ritchie bringt die Idee der Geratedateien ein

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Thompson implementiert obiges Dateisystem auf der PDP-7und erweitert es um

ProzesseDateimanagement-Moglichkeiten ( copy, print, delete, edit )einen einfachen Kommandointerpreter ( ”Shell” )

Brian Kernighan schlagt als Projektnamen ”Unics” vor, derName wird spater in ”Unix” abgeandert

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Prozesse

Dateimanagement-Moglichkeiten ( copy, print, delete, edit )einen einfachen Kommandointerpreter ( ”Shell” )

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ProzesseDateimanagement-Moglichkeiten ( copy, print, delete, edit )

einen einfachen Kommandointerpreter ( ”Shell” )

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Dateisystem - Aufbau

Wurzelverzeichnis / ( Root )

drei Arten von Dateien:

”echte” DateienGeratedateienDateien, die Verzeichnisse reprasentieren

symbolische Links und Hardlinks

Anmerkung

”Alles ist eine Datei”-Prinzip

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Anmerkung

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Anmerkung

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Anmerkung

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Anmerkung

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Dateisystem - Dateiberechtigungen

Es wird zwischen drei Nutzergruppen unterschieden:

DateieigentumerGrupperestliche Nutzer

Es gibt folgende Rechte:

ausfuhrenlesenschreiben

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Eingabe/Ausgabe und Pipes

Ein- und Ausgabe konnen leicht umgeleitet werden, z.B.

in Dateienauf Gerate ( Geratedateien )

Zur Prozesskommunikation verwendet man Pipes

Die Ausgabe eines Programms wird als Eingabe eines anderenProgramms verwendet

KISS-Prinzip

”Keep it small and simple”

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KISS-Prinzip

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KISS-Prinzip

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KISS-Prinzip

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Multiuser/Multitasking

Es konnen mehrere Nutzer simultan auf Dateien zugreifen

Mehrere Prozesse konnen quasi parallel ablaufen

Nutzer greifen uber Terminals/Shell auf den Rechner zu

Zugriff kann lokal sowie uber Netzwerk erfolgen

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Benutzerverwaltung

Administration und Dienste: ”Root”

Anwendungen: Nutzer

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Benutzerverwaltung

Anwendungen: Nutzer

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Benutzerverwaltung

Anwendungen: Nutzer

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Sonstiges

Ein typisches Unix-System nach dem POSIX-Standard bestehtublicherweise (mindestens ) aus:

Shell/Kommandointerpreter

C-Compiler

X-Server

Windowmanager

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Sonstiges

C-Compiler

X-Server

Windowmanager

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Sonstiges

C-Compiler

X-Server

Windowmanager

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Sonstiges

C-Compiler

X-Server

Windowmanager

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Sonstiges

C-Compiler

X-Server

Windowmanager

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EntstehungKonzepte

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EntstehungKonzepte

Entstehung

Zu Beginn der Unix-Entwicklung auf der PDP-7 war dasSystem und samtliche Anwendungen noch in Assemblerimplementiert.

Sehr aufwandig und zeitraubend

Ken Thompson entschied, ”Unix brauche eine Systemsprache”

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EntstehungKonzepte

Entstehung

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EntstehungKonzepte

Entstehung

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EntstehungKonzepte

Entstehung (B)

Die Wahl fiel zunachst auf die bereits vorhandeneProgrammiersprache BCPL.

Nachteile:

langsam ( verglichen mit Assembler )relativ groß

Thompson entwickelte deshalb ”B”

Zitat Dennis Ritchie

”B can be thought of as C without types;[...], it is BCPL squeezedinto 8K bytes of memory and filtered through Thompson’s brain”

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EntstehungKonzepte

Entstehung (B)

Nachteile:

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Entstehung (B)

Nachteile:

langsam ( verglichen mit Assembler )

relativ groß

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Entstehung (B)

Nachteile:

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Entstehung (B)

Nachteile:

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Entstehung (B)

Nachteile:

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Entstehung (C)

Auch B hatte entscheidende Nachteile, die bei derUnix-Portierung auf die PDP-11 offensichtlich wurden:

B war wortorientert, wahrend die PDP-11 byte-adressiertwurdeEs bot nur einen einzigen Datentyp

Trotzdem konnte B es bereits mit Assemblerprogrammenaufnehmen, was die Geschwindigkeit angeht

Dennis Ritchie fugte ab 1971 Datentypen zu B hinzu, die neuentstandene Sprache ”NB” wurde kurz darauf in Cumbenannt.

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EntstehungKonzepte

Entstehung (C)

B war wortorientert, wahrend die PDP-11 byte-adressiertwurde

Es bot nur einen einzigen Datentyp

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Entstehung (C)

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Entstehung (C)

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Entstehung (C)

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EntstehungKonzepte

Dennis Ritchie und Ken Thompson vor einer PDP-11, 1972

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C und Unix

1973 implementiert Dennis Ritchie Unix auf der PDP-11 in Cneu

Heute sind unter Unix bis auf den Assembler selbst alleProgramme und der Kernel in C geschrieben

Viele moderne Betriebssystemkerne sind in C implementiert

C wird oft zwischen Assembler und Hochsprache eingeordnet

In C89 und C99 ( bekannt als ANSI C ) wurde C bis heutezweimal standardisiert

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C und Unix

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C und Unix

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Vorteile

C hat, verglichen mit anderen Programmiersprachen, einigeVorteile, unter anderem:

hohe Effizienzhohe Portabilitatgroßer Freiraum fur den ProgrammiererLow-Level-Zugriff auf die Hardware

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Vorteile

hohe Effizienz

hohe Portabilitatgroßer Freiraum fur den ProgrammiererLow-Level-Zugriff auf die Hardware

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Vorteile

hohe Effizienzhohe Portabilitat

großer Freiraum fur den ProgrammiererLow-Level-Zugriff auf die Hardware

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Vorteile

hohe Effizienzhohe Portabilitatgroßer Freiraum fur den Programmierer

Low-Level-Zugriff auf die Hardware

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EntstehungKonzepte

Vorteile

hohe Effizienzhohe Portabilitatgroßer Freiraum fur den ProgrammiererLow-Level-Zugriff auf die Hardware

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Nachteile

Naturlich hat C, gerade heute, auch Nachteile, dazu zahlenunter anderem:

Keine automatische SpeicherbereinigungSyntax nicht immer klar ( ”Obfuscated C Contest” )nur eingeschrankt modularisierbar

Weiterhin bietet C keine Moeglichkeit zur objekt-orientiertenProgrammierung ( Objective C versucht dies zuimplementieren )

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EntstehungKonzepte

Nachteile

Keine automatische Speicherbereinigung

Syntax nicht immer klar ( ”Obfuscated C Contest” )nur eingeschrankt modularisierbar

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EntstehungKonzepte

Nachteile

Keine automatische SpeicherbereinigungSyntax nicht immer klar ( ”Obfuscated C Contest” )

nur eingeschrankt modularisierbar

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Nachteile

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Nachteile

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EntstehungKonzepte

C heute

Nach wie vor wird C heute sehr oft zurSystemprogrammierung verwendet

Zur Anwendungsentwicklung hingegen werden oft andereProgrammiersprachen verwendet, z.B. C++ und Java

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C heute

Nach wie vor wird C heute sehr oft zurSystemprogrammierung verwendet

Zur Anwendungsentwicklung hingegen werden oft andereProgrammiersprachen verwendet, z.B. C++ und Java

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EntstehungKonzepte

Aufbau und Funktionsweise eines minimalen C-Programms

Praprozessor-Direktiven

#include <stdio.h>#define STROUT ”Hello World”

Hauptprogramm

int main() {printf(STROUT);

return 0;}

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Plan 9

Ab 1987 begann Ritchie mit der Entwicklung an Plan 9,welches an Unix angelehnt ist und dessen Prinzipienkonsequenter umsetzt:

samtliche Prozesse und Ressourcen werden im Dateisystemabgebildetzwischen lokalen und im Netzwerk verfugbaren Ressourcenwird nicht mehr unterschiedenstarkerer Fokus auf die grafische Oberflache

Implementierung wie Unix in C

Enthalt jedoch laut eigener Aussage keinerlei Quelltext ausUnix!

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Plan 9

samtliche Prozesse und Ressourcen werden im Dateisystemabgebildet

zwischen lokalen und im Netzwerk verfugbaren Ressourcenwird nicht mehr unterschiedenstarkerer Fokus auf die grafische Oberflache

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Plan 9

samtliche Prozesse und Ressourcen werden im Dateisystemabgebildetzwischen lokalen und im Netzwerk verfugbaren Ressourcenwird nicht mehr unterschieden

starkerer Fokus auf die grafische Oberflache

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Inferno

1996 schließlich wurde der Nachfolger von Plan 9veroffentlicht: Inferno

Im Unterschied zu Plan 9 sind die Anwendungsprogramme in”Limbo” programmiertInferno ist sowohl als eigenstandiges Betriebssystem sowie alsBrowser-Plugin erhaltlich

Limbo produziert java-ahnlich Bytecode, welcher dann voneiner virtuellen Maschine ausgefuhrt wird und bringt eineGarbage Collection mit

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Im Unterschied zu Plan 9 sind die Anwendungsprogramme in”Limbo” programmiert

Inferno ist sowohl als eigenstandiges Betriebssystem sowie alsBrowser-Plugin erhaltlich

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Quellen

http://www.bell-labs.com/history/unix/ritchiebio.html

http://cm.bell-labs.com/cm/cs/who/dmr/hist.html

http://cm.bell-labs.com/cm/cs/who/dmr/chist.html

http://www.linux-magazin.de/Artikel/ausgabe/2005/12/plan9/plan9.html

http://www.cs.bell-labs.com/wiki/plan9/FAQ/index.html

http://www.vitanuova.com/inferno/index.html

http://www.uwsg.iu.edu/usail/concepts/images/unixtree.gif

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