ระบบปฏิบัติการ UNIX คืออะไร ? แตกต่างจาก Linux อย่างไร ? พร้อมประวัติ

ระบบปฏิบัติการ UNIX คืออะไร ?

ในโลกของเทคโนโลยี และการประมวลผลของระบบคอมพิวเตอร์ไม่ได้ทำงานได้ด้วยฮาร์ดแวร์ล้วน ๆ เพียงอย่างเดียว แต่ต้องอาศัย ระบบปฏิบัติการ (OS) เป็นตัวกลางในการบริหารจัดการทรัพยากร และเชื่อมต่อการทำงานระหว่างมนุษย์ กับเครื่องจักร ซึ่งหนึ่งในระบบปฏิบัติการที่มีอิทธิพล และทรงคุณค่าที่สุดในประวัติศาสตร์คอมพิวเตอร์คือ ยูนิกซ์ (UNIX)

UNIX ไม่เพียงแต่เป็นระบบปฏิบัติการที่ใช้ในเครื่องเมนเฟรม หรือ เซิร์ฟเวอร์ (Server) ขนาดใหญ่ในอดีต แต่ยังเป็น "รากฐานความคิด" ทางสถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ที่ส่งผลมาถึงระบบปฏิบัติการยุคปัจจุบันที่เราใช้อยู่ทุกวัน ไม่ว่าจะเป็น Linux, macOS, iOS ไปจนถึง Android บทความนี้จะพาทุกท่านไปเจาะลึกระบบปฏิบัติการ UNIX ตั้งแต่ความหมาย, สถาปัตยกรรม, ข้อดี-ข้อเสีย, ประวัติความเป็นมา ตลอดจนอิทธิพลที่มันมีผลต่อโลกไอทีเป็นอย่างมาก

ภาพจาก : https://en.wikipedia.org/wiki/Unix#

ระบบปฏิบัติการ UNIX คืออะไร ? (What is UNIX OS ?)

ยูนิกซ์ (UNIX) คือ ระบบปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ที่มีแนวคิดการทำงานแบบ Multi-User รองรับผู้ใช้หลายคนพร้อมกัน และ Multi-Tasking ทำงานหลายโปรแกรมพร้อมกัน โดยถูกออกแบบให้มีความเสถียร, ประสิทธิภาพสูง และปลอดภัย เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานระดับองค์กร, เซิร์ฟเวอร์ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

สิ่งที่ทำให้ UNIX แตกต่างจากระบบปฏิบัติการอื่นในยุคเดียวกัน คือ ปรัชญาในการออกแบบที่เรียบง่ายแต่ทรงพลัง ซึ่งมีแนวคิดหลักดังนี้

• เขียนโปรแกรมขนาดเล็กที่ทำงานเฉพาะทางให้ดีที่สุดเพียงอย่างเดียว
• ให้โปรแกรมต่าง ๆ สามารถทำงานร่วมกันได้ ผ่านกลไกการส่งต่อข้อมูลที่เรียกว่า Pipes (|)
• เก็บข้อมูล และไฟล์การตั้งค่าต่าง ๆ ในรูปแบบข้อความธรรมดา (Plain Text) เพื่อให้มนุษย์อ่านเข้าใจ และโปรแกรมอื่นนำไปประมวลผลต่อได้ง่าย
• มองทุกอย่างเป็นไฟล์ ไม่ว่าจะเป็นข้อมูลในดิสก์, อุปกรณ์ต่อพ่วง หรือช่องทางการสื่อสารระหว่างโปรเซส (IPC)

โครงสร้างการทำงานของ ระบบปฏิบัติการ UNIX OS (UNIX OS Architecture Overview)

สถาปัตยกรรมของ ระบบปฏิบัติการ UNIX นั้น ได้ถูกออกแบบในลักษณะ เป็นชั้น ๆ (Layered Architecture) เพื่อแบ่งหน้าที่ความรับผิดชอบอย่างชัดเจน ทำให้ระบบมีความเสถียร, ปลอดภัย และขยายตัวได้ง่าย โดยแบ่งออกเป็น 4 ชั้นหลัก ดังนี้

1. ชั้นฮาร์ดแวร์ (Hardware Layer)

ประกอบด้วยฮาร์ดแวร์ของคอมพิวเตอร์ทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็น หน่วยประมวลผลกลาง (CPU), หน่วยความจำหลัก (RAM), ฮาร์ดดิสก์ (HDD), โซลิดสเตตไดรฟ์ (SSD) และอุปกรณ์รับ-แสดงผลข้อมูล (I/O Devices)

2.แกนหลักของระบบ (Kernel Layer)

เคอร์เนล (Kernel) คือหัวใจสำคัญที่สุดของ UNIX ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการปฏิสัมพันธ์ระหว่างฮาร์ดแวร์ และโปรแกรม โดยมีสิทธิพิเศษสูงที่สุดในการเข้าถึงทรัพยากร หน้าที่หลักของ Kernel ได้แก่

• Process Management: จัดสรรเวลา และคิวการทำงานของ CPU ให้แก่โปรเซสต่าง ๆ
• Memory Management: จัดสรร และคืนพื้นที่หน่วยความจำ (RAM) อย่างปลอดภัย
• File Subsystem: จัดเก็บ, ค้นหา และควบคุมสิทธิ์การเข้าถึงไฟล์ข้อมูล
• Device Drivers: ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ผ่าน ไดร์เวอร์ (Driver)

3. คำสั่ง และตัวแปลคำสั่ง (Shell & System Utilities Layer)

• Shell ทำหน้าที่เป็นตัวกลางปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้ใช้กับ Kernel โดยทำหน้าที่รับคำสั่งในรูปแบบ ส่วนติดต่อผู้ใช้แบบบรรทัดคำสั่ง (CLI) มาตีความ แล้วส่งไปให้ Kernel ประมวลผล เช่น
  • Bourne Shell (sh)
  • Korn Shell (ksh)
  • C Shell (csh)
• ยูทิลิตีและโปรแกรมคำสั่งพื้นฐานที่ติดมากับ UNIX เช่น
  • เครื่องมือจัดการไฟล์ (ls, cp, mv)
  • เครื่องมือประมวลผลข้อความ (grep, sed, awk)
  • Text Editor (vi, ed)

4. ชั้นโปรแกรมประยุกต์ (Application Layer)

ชั้นนอกสุดซึ่งเป็นซอฟต์แวร์ หรือโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นโดยผู้ใช้ หรือผู้พัฒนาภายนอก เช่น ระบบจัดการฐานข้อมูล (DBMS), เว็บเซิร์ฟเวอร์, และโปรแกรมทางธุรกิจ ซึ่งจะเรียกใช้บริการผ่าน System Calls และ Shell เพื่อประมวลผล

ภาพจาก : https://computertechinfo.com/unix-architecture-diagram-components/

ข้อดี-ข้อเสียของ ระบบปฏิบัติการ UNIX (Pros and Cons of UNIX OS)

ประวัติความเป็นมาของ ระบบปฏิบัติการ UNIX OS (History of UNIX OS)

วิวัฒนาการของ UNIX สามารถแบ่งออกเป็นช่วงเวลาสำคัญดังนี้

จุดเริ่มต้น และการก่อกำเนิด ค.ศ. 1969-1971 (พ.ศ. 2512-2514)

• ในช่วงกลางปี ค.ศ. 1960 (พ.ศ. 2503) สถาบัน MIT, Bell Labs และ General Electric ร่วมกันพัฒนาระบบปฏิบัติการ Multics แต่เนื่องจากโปรเจกต์มีความซับซ้อนเกินไป Bell Labs จึงถอนตัวออกมารวมกลุ่มกันเอง
• ทีมผู้สร้าง Ken Thompson และ Dennis Ritchie ร่วมกับ Brian Kernighan, Douglas McIlroy และ Joe Ossanna เริ่มสร้างระบบปฏิบัติการขนาดเล็กขึ้นมาบนเครื่อง PDP-7 โดยใช้ภาษา แอสเซมบลี (Assembly)
• เริ่มแรกใช้ชื่อว่า Unics ซึ่งย่อมาจากคำว่า Uniplexed Information and Computing Service เพื่อล้อเลียน Multics ก่อนจะเปลี่ยนการสะกดเป็น UNIX ในเวลาต่อมา

2. การปฏิวัติด้วยภาษา C ค.ศ. 1973 (พ.ศ. 2516)

ในปี ค.ศ. 1973 (พ.ศ. 2516) Dennis Ritchie ได้พัฒนา ภาษา C ขึ้นมา และทำการเขียน Kernel ของ UNIX ขึ้นใหม่ด้วยภาษา C ทั้งหมด เหตุการณ์นี้ทำให้ ระบบปฏิบัติการ UNIX กลายเป็น ระบบปฏิบัติการแรกของโลกที่ย้ายสถาปัตยกรรมได้ง่าย ไม่ยึดติดกับฮาร์ดแวร์ชนิดใดชนิดหนึ่งเหมือนในอดีต

3. การขยายตัว และความแตกแยกเป็น 2 สายหลัก ค.ศ. 1970-1980 (พ.ศ. 2513-2523)

UNIX ถูกส่งไปยังมหาวิทยาลัย และสถาบันวิจัยต่าง ๆ ทำให้เกิดการพัฒนาแยกออกเป็นสองสายใหญ่

• Berkeley Software Distribution (BSD) พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ นำเสนอแนวคิดสำคัญ ๆ เช่น สแตก, โปรโตคอล (Protocol) TCP/IP สำหรับเครือข่าย อินเทอร์เน็ต (Internet)
• UNIX System V พัฒนาและจัดจำหน่ายเชิงพาณิชย์โดย AT&T Bell Labs ซึ่งกลายมาเป็นมาตรฐานหลักในฝั่งการค้า

4. สงคราม UNIX และการจัดทำมาตรฐาน ค.ศ. 1980-1990 (พ.ศ. 2523-2533)

• เกิด "UNIX Wars" หรือการแข่งขันระหว่างค่ายผู้ผลิตฮาร์ดแวร์ที่นำ UNIX ไปปรับแต่งเป็นของตนเอง เช่น SunOS/Solaris (Sun Microsystems), HP-UX (HP), AIX (IBM)
• เพื่อแก้ปัญหาความไม่เข้ากันของคำสั่งและโปรแกรม จึงเกิดองค์กรกำหนดมาตรฐานกลาง ได้แก่ POSIX (IEEE) และ Single UNIX Specification (SUS) ควบคุมดูแลโดย The Open Group

5. ยุคแห่ง UNIX-Like และอิทธิพลในปัจจุบัน ค.ศ. 1990 (พ.ศ. 2533)-ปัจจุบัน

• Linux (1991): Linus Torvalds ได้เขียน Kernel ของ Linux ขึ้นมาใหม่ตามสถาปัตยกรรมแบบ UNIX และแจกจ่ายเป็น Open Source เมื่อนำมารวมกับระบบ GNU จึงกลายเป็น Linux ที่ใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน
• macOS & iOS: Apple พัฒนาระบบปฏิบัติการ Darwin ซึ่งมีพื้นฐานมาจาก BSD/Mach กลายเป็นแกนหลักของ macOS, iOS และ iPadOS ในปัจจุบัน

ระบบปฏิบัติการ UNIX ต่างกับ Linux อย่างไร ? (What is the difference between UNIX OS and Linux OS ?)

ตารางสรุปความแตกต่างระหว่าง Unix และ Linux

สรุปความสัมพันธ์ง่ายๆ:

สรุปเกี่ยวกับ ระบบปฏิบัติการ UNIX OS (Unix OS Conclusion)

UNIX ไม่ใช่เพียงแค่ระบบปฏิบัติการในอดีต แต่เป็นเหมือนบรรพบุรุษของระบบปฏิบัติการสมัยใหม่ ด้วยการออกแบบสถาปัตยกรรมแบบแบ่งชั้น แยก Kernel, Shell, Hardware และ Applications นำเสนอปรัชญาการทำงานที่เน้นความเรียบง่ายแ ละยืดหยุ่น ตลอดจนการพัฒนาภาษา C เพื่อเพิ่มความสามารถในการย้ายสถาปัตยกรรม (Portability)

แม้ว่าระบบปฏิบัติการ UNIX แบบดั้งเดิม ปัจจุบันนี้จะถูกลดบทบาทลงในตลาดผู้ใช้งานทั่วไป แต่รากฐาน และปรัชญาของ UNIX ยังคงมีชีวิตอยู่อย่างเข้มแข็งผ่าน ลีนุกซ์ (Linux), แมคโอเอส (macOS), Android และระบบเซิร์ฟเวอร์โครงสร้างพื้นฐานระดับโลก ทำให้ UNIX ยังคงเป็นหนึ่งในนวัตกรรมทางซอฟต์แวร์ที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์