Совместима ли Linux с POSIX?

Программное обеспечение написано многочисленными разработчиками с разным опытом. Общие алгоритмы доступны по бесплатной лицензии или были опубликованы с научной точки зрения, а также могут быть доступны бесплатно для учебных целей. Это приводит к различным реализациям и версиям программного обеспечения, которые соответствуют различным потребностям. Стандартизация интерфейсов и форматов данных необходима, чтобы сделать эти различные реализации как взаимозаменяемыми, так и модульными.

Короче говоря, POSIX [1] делает именно это для UNIX и UNIX-подобных систем (более подробную историю по этой теме см. В статье Зака ​​Х. [4]). Он определяет интерфейсы обмена, механизмы вызова и передаваемые данные для программного обеспечения, но оставляет внутреннюю реализацию разработчику или сопровождающему программного обеспечения. Цель состоит в том, чтобы объединить все различные вилки UNIX и UNIX-подобные системы таким образом, чтобы различные реализации программного обеспечения могли взаимодействовать друг с другом. Основным преимуществом POSIX является наличие обязательной документации для этих компонентов - интерфейсов, механизмов и данных - в письменной форме.

Операционная система, которая полностью соответствует стандарту POSIX, классифицируется как совместимая с POSIX. В этой статье мы объясняем, что означает POSIX, определяем, принадлежит ли Linux к этой категории, и перечисляем, какие компоненты Linux должны быть исключены из этой классификации.

Что означает термин POSIX?

POSIX - это аббревиатура от Portable Operating System Interface. Как кратко объяснено выше, POSIX - это название набора стандартов, необходимых для обеспечения совместимости между операционными системами. Как указано в [1], «[он] определяет интерфейс прикладного программирования (API), наряду с оболочками командной строки и интерфейсами служебных программ, для совместимости программного обеспечения с вариантами Unix и другими операционными системами.”Первая версия POSIX была опубликована в 1988 году. С тех пор POSIX постоянно расширяется и обновляется Группой по пересмотру общих стандартов Остина (также известной как Austin Group) [7].

По состоянию на 2021 год стандарт POSIX состоит из следующих частей:

1. Основные услуги (Включает стандарт ANSI C) (IEEE std 1003.1-1988) - Создание процессов и управление ими, сигналы, операции с файлами и каталогами, конвейеры, библиотека C, интерфейс и управление портами ввода-вывода, триггеры процессов

1. Расширения (Символические ссылки)
2. Расширения реального времени и ввода / вывода (IEEE Std 1003.1b-1993) - Приоритетное планирование, сигналы в реальном времени, часы и таймеры, семафоры, передача сообщений, общая память, асинхронный и синхронный ввод-вывод, интерфейс блокировки памяти
3. Расширения потоков (IEEE Std 1003.1c-1995) - Создание потоков, управление и очистка, планирование потоков, синхронизация потоков, обработка сигналов
4. Больше расширений в реальном времени
5. Расширения безопасности (Списки контроля доступа)

2. Шелл и Утилиты (IEEE Std 1003.2-1992) - Интерпретатор команд, служебные программы

Стандарт регулярно пересматривается, чтобы отразить технические изменения и улучшения. Иногда может пройти несколько лет, прежде чем будет опубликована новая версия и внесены изменения. Это может быть невыгодно, но это понятно, учитывая объем стандарта.

В последние годы были добавлены расширения обработки в реальном времени. Текущая версия была выпущена в начале 2018 года [3]. Авторы SibylFS [5] также опубликовали множество аннотаций к стандарту POSIX для определения логики и взаимодействий более высокого порядка.

Что означает соответствие стандарту POSIX?

Термин «POSIX-совместимая» означает, что операционная система соответствует всем критериям POSIX. Операционная система может запускать программы UNIX изначально, или приложение может быть перенесено из системы UNIX в другую систему. Перенести приложение из UNIX в целевую операционную систему просто или, по крайней мере, проще, чем если бы оно не поддерживает POSIX. На всякий случай операционная система должна успешно пройти сертификацию POSIX [2]. Этот шаг достигается (платно) путем прохождения автоматизированного сертификационного теста. Соответствующий набор тестов можно найти здесь [11].

По состоянию на 2021 г. в список операционных систем, сертифицированных POSIX, входят AIX от IBM, HP-UX от HP, IRIX от SGI, EulerOS [6] от Huawei, Mac OS X от Apple (с 10.5 Leopard), Solaris и QNX Neutrino от Oracle, K-UX от Inspur [11] и ЦЕЛОСТНОСТЬ ОС реального времени от Green Hills Software [15]. В настоящее время неясно, классифицируются ли новые версии трех преемников Solaris, OpenSolaris, Illumos и OpenIndiana, как полностью POSIX-совместимые. Эти операционные системы были совместимы с POSIX до POSIX 2001 г.

Другие операционные системы, которые считаются в основном (но не полностью) совместимыми с POSIX, включают Android, BeOS, FreeBSD, Haiku, Linux (см. Ниже) и VMWare ESXi. Для Microsoft Windows Cygwin предоставляет в основном POSIX-совместимую среду разработки и выполнения.

Совместима ли Linux с POSIX?

Термин «Linux» относится ко всей операционной системе Linux, независимо от разновидности, такой как, например, Debian GNU / Linux, RedHat Linux, Linux Mint, Ubuntu Linux, Fedora и CentOS. Если быть точным, Linux - это просто имя ядра, которое является основным компонентом этой бесплатной операционной системы.

Как описал Линус Торвальдс в книге «Just For Fun» [8], для разработки ядра Linux он запросил копию стандарта POSIX. Это помогло ему реализовать те же механизмы, которые используются в коммерческих системах UNIX. Кроме того, это позволило ему связать ядро ​​Linux с инструментами GNU, которые в основном следовали тому же подходу. Честно говоря, программное обеспечение в системе Linux предоставляется из различных источников, которые соответствуют стандарту POSIX, но также иногда реализуют свои собственные концепции. В то же время, однако, это также показывает разнообразие, которое составляет Linux как операционную систему.

Одним из примеров этого является способ записи аргументов командной строки. Аргументы с двумя дефисами (e.грамм., «-Help») являются соглашениями GNU, тогда как команды POSIX никогда не используют аргументы с двумя дефисами, а вместо этого используют только один (e.грамм., "-помощь"). С самого начала Linux был разработан с учетом GNU, поэтому команды содержат GNU-стиль

аргументы. Чтобы добиться соответствия POSIX, аргументы в стиле POSIX были добавлены шаг за шагом. Тем не менее, окончательное решение принимает разработчик. На сегодняшний день большинство команд принимают как короткие, так и длинные аргументы или даже аргументы без дефисов, такие как, например, команда «найти». Честно говоря, нет согласованности между командами в одной системе, и это может быть проблемой, если вы собираетесь использовать одну и ту же команду в другой системе на основе UNIX, особенно при переключении между Linux, OS X и Solaris.

На данный момент Linux не сертифицирован POSIX из-за высокой стоимости, за исключением двух коммерческих дистрибутивов Linux Inspur K-UX [12] и Huawei EulerOS [6]. Вместо этого Linux считается в основном совместимым с POSIX.

Эта оценка связана с тем, что основные дистрибутивы Linux следуют стандарту Linux Standard Base (LSB) вместо POSIX [9]. LSB направлен на «минимизацию различий между отдельными дистрибутивами Linux» [14]. Это относится к структуре программной системы, включая Стандарт иерархии файловой системы (FHS), используемый в ядре Linux. LSB основан на спецификации POSIX, Single UNIX Specification (SUS) [10] и нескольких других открытых стандартах, но также расширяет их в определенных областях.

Дистрибутивы Linux на основе LSB включают RedHat Linux, Debian GNU / Linux (2002-2015) и Ubuntu (до 2015 года), и это лишь некоторые из них.

Разработка с учетом POSIX

Чтобы понять POSIX более подробно, мы рекомендуем получить копию стандарта POSIX и прочитать ее полностью. Вы можете получить книгу на сайте Open Group. Это требует регистрационного взноса, но дает вам полный доступ к этому ценному ресурсу. Стандарты помогают, поскольку они позволяют разрабатывать программное обеспечение таким образом, чтобы оно работало одинаково на всех платформах UNIX.

Ссылки и ссылки

• [1] POSIX, Википедия, https: // en.википедия.org / wiki / POSIX
• [2] Сертификация POSIX, http: // get.сертифицированный.ieee.org /
• [3] Стандарт POSIX, Open Group, https: // публикации.opengroup.org / t101
• [4] Зак Х: стандарт POSIX, https: // linuxhint.com / posix-standard /
• [5] Аннотации POSIX, SybilFS, https: // github.ru / sibylfs / sibylfs_src
• [6] EulerOS, https: // разработчик.Huaweicloud.com / ict / en / site-euleros / euleros
• [7] Группа по пересмотру общих стандартов Остина, https: // www.opengroup.org / Остин /
• [8] Торвальдс, Линус; Бриллиант, Дэвид (2001). Просто для удовольствия: история случайного революционера. Нью-Йорк, США: HarperCollins. ISBN 0-06-662072-4
• [9] Linux Standard Base (LSB), Википедия, https: // en.википедия.org / wiki / Linux_Standard_Base
• [10] Единая спецификация UNIX (SUS), Википедия, https: // en.википедия.org / wiki / Single_UNIX_Specification
• [11] Наборы тестов POSIX, https: // www.opengroup.организация / тестирование / testsuites / vsx4.htm
• [12] Inspur K-UX, Википедия, https: // en.википедия.org / wiki / Inspur_K-UX
• [14] Linux Standard Base (LSB), https: // wiki.linuxfoundation.org / lsb / start
• [15] ЧЕСТНОСТЬ, https: // www.ghs.com / products / rtos / целостность.html

Спасибо

Автор благодарит Axel Beckert и Veit Schiele за их помощь и советы при подготовке этой статьи.