伺服器作業系統

伺服器作業系統

伺服器作業系統一般指的是安裝在大型電腦上的作業系統,比如Web伺服器、套用伺服器和資料庫伺服器等,是企業IT系統的基礎架構平台,也是按套用領域劃分的3類作業系統之一(另外2種分別是桌面作業系統嵌入式作業系統)。同時,伺服器作業系統也可以安裝在個人電腦上。相比個人版作業系統,在一個具體的網路中,伺服器作業系統要承擔額外的管理、配置、穩定、安全等功能,處于每個網路中的心髒部位。

  • 中文名稱
    伺服器作業系統
  • 概    述
    安裝在大型電腦上的作業系統
  • 流    派
    Windows Server、Netware等
  • 類    型
    作業系統

簡介

伺服器作業系統可以實現對電腦硬體與軟體的直接控製和管理協調。任何電腦的運行離不開作業系統,伺服器也一樣。伺服器作業系統主要分為四大流派:Windows Server、Netware、Unix、Linux。

作業系統進展史

1980年代前

第一部電腦並沒有作業系統。但在1947年發明了電晶體,以及莫裏斯·威爾克斯(Maurice Vincent Wilkes)發明的微程式方法,使得電腦不再是機械設備,而是電子產品。系統管理工具以及簡化硬體操作流程的程式很快就出現了,且成為作業系統的基礎。

到了1960年代早期,商用電腦製造商製造了批次處理系統,此系統可將工作的建置、調度以及執行序列化。此時,廠商為每一台不同型號的電腦創造不同的作業系統,因此為某電腦而寫的程式無法移植到其他電腦上執行,即使是同型號的電腦也不行。

到了1964年,IBM推出了一系列用途與價位都不同的大型電腦IBM System/360,大型主機的經典之作。而它們都共享代號為OS/360的作業系統(而非每種產品都用量身訂做的作業系統)。讓單一作業系統適用于整個系列的產品是System/360成功的關鍵,且實際上IBM大型系統便是此系統的後裔;為System/360所寫的應用程式依然可以在現代的IBM機器上執行!

OS/360也包含另一個優點:永久貯存設備-硬碟驅動器的面世(IBM稱為DASD(Direct access storage device))。另一個關鍵是分時概念的建立:將大型電腦珍貴的時間資源適當分配到所有使用者身上。分時也讓使用者有獨佔整部機器的感覺;而Multics分時系統是此時眾多新作業系統中實踐此觀念最成功的。

1963年,奇異公司與貝爾實驗室合作以PL/I語言建立的Multics,是激發1970年代眾多作業系統建立的靈感來源,尤其是由AT&T貝爾實驗室的丹尼斯·裏奇與肯·湯普遜所建立的Unix系統,為了實踐平台移植能力,此作業系統在1969年由C語言重寫;另一個廣為市場採用的小型電腦作業系統是VMS

20世紀80年代

第一代微型電腦並不像大型電腦或小型電腦,沒有裝設作業系統的需求或能力;它們隻需要最基本的作業系統,通常這種作業系統都是從ROM讀取的,此種程式被稱為監視程式(Monitor)。

1980年代,家用電腦開始普及。通常此時的電腦擁有8-bit處理器加上64KB記憶體、螢幕、鍵盤以及低音質喇叭。而80年代早期最著名的套裝電腦為使用微處理器6510(6502晶片特別版)的Commodore C64。此電腦沒有作業系統,而是以8KB唯讀記憶體BIOS初始化彩色螢幕、鍵盤以及軟碟機和印表機。它可用8KB唯讀記憶體BASIC語言來直接操作BIOS,並依此撰寫程式,大部分是遊戲。此BASIC語言的解釋器勉強可算是此電腦的作業系統。

早期最著名的磁碟啓動型作業系統是CP/M,它支持許多早期的微電腦,且其功能被MS-DOS大量抄襲。

最早期的IBM PC其架構類似C64。當然它們也使用了BIOS以初始化與抽象化硬體的操作,甚至也附了一個BASIC解釋器!但是它的BASIC優于其他公司產品的原因在于他有可攜性,並且兼容于任何符合IBM PC架構的機器上。這樣的PC可利用Intel-8088處理器(16-bit暫存器)定址,並最多可有1MB的記憶體,然而最初隻有640KB。軟式磁碟機取代了過去的磁帶機,成為新一代的儲存設備,並可在他512KB的空間上讀寫。為了支持更進一步的檔案讀寫概念,磁碟作業系統(Disk Operating System,DOS)因而誕生。此作業系統可以合並任意數量的磁區,因此可以在一張磁碟片上放置任意數量與大小的檔案。檔案之間以檔名區別。IBM並沒有很在意其上的DOS,因此以向外部公司購買的方式取得作業系統。

1980年微軟公司取得了與IBM的契約,並且收購了一家公司出產的作業系統,在將之修改後以MS-DOS的名義出品,此作業系統可以直接讓程式操作BIOS與檔案系統。到了Intel-80286處理器的時代,才開始實作基本的儲存設備保護措施。MS-DOS的架構並不能完全滿足所有需求,因為它同時隻能執行最多一個程式(如果想要同時執行程式,隻能使用TSR的方式來跳過OS而由程式自行處理多任務的部份),且沒有任何記憶體保護措施。對驅動程式的支持也不夠完整,因此導致諸如音效設備必須由程式自行設定的狀況,造成不兼容的情況所在多有。許多應用程式因此跳過MS-DOS的服務程式,而直接存取硬體設備以取得較好的效能。雖然如此,但MS-DOS還是變成了IBM PC上面最常用的作業系統(IBM自己也有推出DOS,稱為IBM-DOS或PC-DOS)。MS-DOS的成功使得微軟成為地球上最賺錢的公司之一。

而1980年代另一個崛起的作業系統異數是Mac OS,此作業系統緊緊與麥金塔電腦捆綁在一起。此時一位施樂帕羅奧托研究中心員工Dominik Hagen訪問了蘋果電腦的史蒂夫·喬布斯,並且向他展示了此時施樂發展的圖形化使用者介面。蘋果電腦驚為天人,並打算向施樂購買此技術,但因帕羅奧托研究中心並非商業單位而是研究單位,因此施樂回絕了這項買賣。在此之後蘋果一致認為個人電腦的未來必定屬于圖形使用者介面,因此也開始發展自己的圖形化作業系統。現今許多我們認為是基本要件的圖形化接口技術與規則,都是由蘋果電腦打下的基礎(例如下拉式選單、桌面圖示、拖曳式操作與雙點擊等)。但正確來說,圖形化使用者介面的確是施樂創始的。

20世紀90年代

Apple 電腦,蘋果電腦的第一代產品。延續80年代的競爭,1990年代出現了許多影響未來個人電腦市場深厚的作業系統。由于圖形化使用者介面日趨繁復,作業系統的能力也越來越復雜與巨大,因此強韌且具有彈性的作業系統就成了迫切的需求。此年代是許多套裝類的個人電腦作業系統互相競爭的時代。

上一年代于市場崛起的蘋果電腦,由于舊系統的設計不良,使得其後繼發展不力,蘋果電腦決定重新設計作業系統。經過許多失敗的項目後,蘋果于1997年釋出新作業系統--MacOS的測試版,而後推出的正式版取得了巨大的成功。讓原先失意離開蘋果的Steve Jobs風光再現。

除了商業主流的作業系統外,從1980年代起在開放原碼的世界中,BSD系統也發展了非常久的一段時間,但在1990年代由于與AT&T的法律爭端,使得遠在芬蘭赫爾辛基大學的另一股開源作業系統--Linux興起。Linux核心是一個標準POSIX核心,其血緣可算是Unix家族的一支。Linux與BSD家族都搭配GNU計畫所發展的應用程式,但是由于使用的許可證以及歷史因素的作弄下,Linux取得了相當可觀的開源作業系統市佔率,而BSD則小得多。

相較于MS-DOS的架構,Linux除了擁有傲人的可移植性(相較于Linux,MS-DOS隻能運行在Intel CPU上),它也是一個分時多進程核心,以及良好的記憶體空間管理(普通的進程不能存取核心區域的記憶體)。想要存取任何非自己的記憶體空間的進程隻能通過系統調用來達成。一般進程是處于使用者模式(User mode)底下,而執行系統調用時會被切換成核心模式(Kernel mode),所有的特殊指令隻能在核心模式執行,此措施讓核心可以完美管理系統內部與外部設備,並且拒絕無許可權的進程提出的請求。因此理論上任何應用程式執行時的錯誤,都不可能讓系統崩潰(Crash)。

另一方面,微軟對于更強力的作業系統呼聲的回應便是Windows NT于1993年的面世。

1983年開始微軟就想要為MS-DOS建構一個圖形化的作業系統應用程式,稱為Windows(有人說這是比爾·蓋茨被蘋果的Lisa電腦上市所刺激)。

一開始Windows並不是一個作業系統,隻是一個應用程式,其背景還是純MS-DOS系統,這是因為當時的BIOS設計以及MS-DOS的架構不甚良好之故。

在1990年代初,微軟與IBM的合作破裂,微軟從OS/2(早期為命令行模式,後來成為一個很成功但是曲高和寡的圖形化作業系統)項目中抽身,並且在1993年7月27日推出Windows NT 3.1,一個以OS/2為基礎的圖形化作業系統。

並在1995年8月15日推出Windows 95。

直到這時,Windows系統依然是建立在MS-DOS的基礎上,因此消費者莫不期待微軟在2000年所推出的Windows 2000上,因為它才算是第一個脫離MS-DOS基礎的圖形化作業系統。

Windows NT系統的架構為:在硬體階層之上,有一個由微核心直接接觸的硬體抽象層(HAL),而不同的驅動程式以模組的形式掛載在核心上執行。因此微核心可以使用諸如輸入輸出、檔案系統、網路、信息安全機製與虛擬記憶體等功能。而系統服務層提供所有統一規格的函式調用庫,可以統一所有副系統的實作方法。例如盡管POSIX與OS/2對于同一件服務的名稱與調用方法差異甚大,它們一樣可以無礙地實作于系統服務層上。在系統服務層之上的副系統,全都是使用者模式,因此可以避免使用者程式執行非法行動。

DOS副系統將每個DOS程式當成一進程執行,並以個別獨立的MS-DOS虛擬機器承載其運行環境。另外一個是Windows 3.1 NT 模擬系統,實際上是在Win32副系統下執行Win16程式。因此達到了安全掌控為MS-DOS與早期Windows系統所撰寫之舊版程式的能力。然而此架構隻在Intel 80386處理器及後繼機型上實作。且某些會直接讀取硬體的程式,例如大部分的Win16遊戲,就無法套用這套系統,因此很多早期遊戲便無法在Windows NT上執行。

Windows NT有3.1.3.5.3.51與4.0版。

Windows 2000是Windows NT的改進系列(事實上是Windows NT 5.0)、Windows XP(Windows NT 5.1)以及Windows Server 2003(Windows NT 5.2)、Windows Vista(Windows NT 6.0)、Windows 7(Windows NT 6.1)也都是立基于Windows NT的架構上。

而本年代漸漸成長並越趨復雜的嵌入式設備市場也促使嵌入式作業系統的成長。

大型機與嵌入式系統使用很多樣化的作業系統。大型主機有許多開始支持Java及Linux以便共享其他平台的資源。嵌入式系統百家爭鳴,從給Sensor Networks用的Berkeley Tiny OS到可以操作Microsoft Office的Windows CE都有。

21世紀

現代作業系統通常都有一個使用的繪圖設備的圖形使用者介面(GUI),並附加如滑鼠或觸控面版等有別于鍵盤的輸入設備。舊的OS或性能導向的伺服器通常不會有如此親切的介面,而是以命令行介面(CLI)加上鍵盤為輸入設備。以上兩種介面其實都是所謂的殼,其功能為接受並處理使用者的指令(例如按下一按鈕,或在命令提示列上鍵入指令)。

選擇要安裝的作業系統通常與其硬體架構有很大關系,隻有Linux與BSD幾乎可在所有硬體架構上運行,而Windows NT僅移植到了DEC Alpha與MIPS Magnum。在1990年代早期,個人電腦的選擇就已被局限在Windows家族、類Unix家族以及Linux上,而以Linux及Mac OS X為最主要的另類選擇,直至今日。

大型機與嵌入式系統使用很多樣化的作業系統。在伺服器方面Linux、UNIX和WindowsServer佔據了市場的大部分份額。在超級電腦方面,Linux取代Unix成為了第一大作業系統,截止2012年6月,世界超級電腦500強排名中基于Linux的超級電腦佔據了462個席位,比率高達92%。隨著智慧型手機的發展,Android和iOS已經成為目前最流行的兩大手機作業系統。[1]

2012年,全球智慧型手機作業系統市場份額的變化情況相對穩定。智慧型手機作業系統市場一直被幾個手機製造商巨頭所控製,而安卓的壟斷地位主要得益于三星智慧型手機在世界範圍內所取得的巨大成功。2012年第三季度,安卓的市場份額高達74.8%,2011年則為57.4%。2013年第一季度,它的市場份額繼續增加,達到75%。雖然 Android 佔據領先,但是蘋果iOS使用者在套用上花費的時間則比 Android 的長。雖然在這方面 Android 的數位一度接近蘋果,但是像 iPad 3 這樣的設備發布之後,蘋果的數位還是會進一步成長。Windows Phone 系統在 8.1 版發布後市場份額穩步提高,套用生態正在改善,眾多必需套用不斷更新,但是速度還略嫌遲緩。微軟收購了諾基亞,發展了許多OEM廠商,並不斷發布新機型嘗試扭轉WP的不利局面,小有成效。

分類

Windows Server

重要版本Windows NT Server 4.0、Windows 2000 Server、Windows Server 2003、Windows Server 2003 R2、Windows Server 2008 、Windows Server 2008 R2 、Windows Server 2012。Windows伺服器作業系統派套用,結合.NET開發環境,為微軟企業使用者提供了良好的套用架構。

Netware

在一些特定行業和事業單位中,NetWare優秀的批處理功能和安全、穩定的系統性能也有很大的生存空間。NetWare常用的版本有Novell的3.11、3.12、4.10、5.0等中英文版。

Unix

Unix伺服器作業系統由AT&T公司和SCO公司共同推出,主要支持大型的檔案系統服務、資料服務等套用。市面上流傳的主要有SCO SVR、BSD Unix、SUN Solaris、IBM-AIX、HP-U、FreeBSDX 。

Linux

Linux作業系統雖然與UNIX作業系統類似,但是它不是UNIX作業系統的變種。Torvald從開始編寫核心代碼時就仿效UNIX,幾乎所有UNIX的工具與外殼都可以運行在LINUX上。

相關詞條