【IT】闲话操作系统 - exp吧

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AL_shin 楼主

关于操作系统的定义，我没有找到一个权威的解释，基本上可以说，它是一个程序，一个介于计算机硬件和计算机用户/开发者之间的程序，用户通过它来操作计算机，开发者用它提供的接口来编写程序。操作系统大概可算是最重要（也可算是最复杂）的程序，基本上，它决定了我们能用电脑干什么和怎样用电脑，软件当然是千变万化，不断发展，但无论是在那一种操作系统下跑的软件，必然受限于操作系统所提供的功能，换句话说，它只能在操作系统划下的圈子里翻筋斗。　　　　　　第一代计算机是电子管（vacuum tube）计算机（大约1945~1959）是没有操作系统的，比如1945年问世的第一台电脑ENIAC，那玩意每秒只能做5000次加减法，连现在地摊上最廉价的计算器都不如，你给它写个操作系统，它也跑不动啊。所以那时操作电脑都是赤祼祼地跟主机打交道，要它干活，得一步步地按开关来告诉它（键盘是没有的，因为用的是机器语言，开关就够用了，后来出现了汇编语言，才出现打孔带这种输入方式），至于输出，它是靠两排小灯泡的闪烁来实现（跟眨眼睛差不多，闭着就是0，开着就是1，所以按照信息技术的理论，眉目岂止能传情，任何信息都可以通过眨眼睛来表达：）。蓝色巨人——IBM(国际商用机器公司)从这时就开始涉足计算机，在这个时代，他们推出的产品是700系列。　　　　　　第二代的计算机是晶体管（transistor）计算机（大约1959~1964），这个时代的计算机都是所谓的大型机，代表产品是IBM的1403机，运算能力比第一代快多了，达到了每秒几十~几百万次，这个数字看起来还不错，操作系统够简单的话，是可以跑得动的，操作系统也就是在这时候出现的（也有一种说法，说是在五十年代中期就出现了简单的操作系统，但没看到进一步的介绍，）。那时的大型机基本上是一种型号配一种操作系统，通用？没门。这时候的计算机工程师通常也是横跨硬、软件领域，非常的牛X，比如著名的CRAY巨型机，就是由Seymour Cray一手包办软硬件设计，让很多计算机FANS惊为天人，后来，苹果电脑横空出出世，Steven Wozniak也曾再现这种辉煌，这种包办一款电脑软硬件设计的壮举，搁现在，相信没人可以办到了。在文明发韧之初，类似情形比较常见，古希腊的那些大牛，亚力士多德什么的，都是学贯文理，很多领域都插上一杠子，往往还成了创始人，到了牛顿，虽然差点，文科基本没沾边（神学据说他钻研颇深，但成就如何不得而知），但在理科的好几个领域也是开宗立派、威风八面，现在的科学家大概只有高山仰止的份了。但学术的传承有好几千年，牛顿到现在也有三四百年了，而计算机的历史到今天满打满算也不过六十一年，居然就到了这份上，可见其发展之快。　　　　那时的操作系统跟我们现在所看到的其实大相径庭，当时只是把它称作Batch System，它的功能也非常单一，仅仅是把一些常用的操作指令进行了封装以供程序调用，甚至都谈不上用户界面。　　　　但就在这个时代，有一个特别值得一提的操作系统已经开始酝酿，就是大名鼎鼎的OS/360。　　　　（待续）　　　　　　这款操作系统出自蓝色巨人——IBM(国际商用机器公司)之手，IBM在电脑史上的地位堪称泰山北斗，甚至有专家说过，“电脑的历史就是IBM的历史”。而“360系统”堪称IBM历史上最重要的项目之一。　　　　　　在61年年底，IBM开始打算实施“360系统电子计算机计划”，据当时的估算，整个计划投资约需50亿美元（这可是在60年代初，十几年前的“曼哈顿工程”才花了20亿），这是不折不扣的大手笔，要知道，当时IBM的年营业额还不到这个数字。　　　　　　之所以如此花钱，是因为这项计划要做一些以前没人做过的事，这将是一个通用的系统（360就是360度的意思，表示该系统全面的应用范围），该系列不同型号的计算机将能享用同样的设备，如磁带机、打印机等，能使用同样的软件，并且可以相互连接，一起工作，这些在今天看来理所当然的事，在当时可是闻所未闻。

2006年10月27日 14点10分 1

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AL_shin 楼主

　　　　　　该项目在硬件设计上很有创新，乃至IBM不得不自己动手设计制造芯片（因为买不到），但更大的困难却是在软件方面，要让所有的软件适用于所有的电脑（当然，仅限于360系列），这个理念让IBM的软件工程师们伤透脑筋，投入到这个项目中的软件工程师超过2000人（Windows2000也只动用了1700名），花费超过5亿美元，竟然超过了硬件研发的费用，所有这些都是创纪录的。　　　　　　负责这项艰苦卓绝的开发任务的，是Frederick Brooks，当时年仅三十，他是世界上第一批获得计算机科学博士学位的人之一，有趣的是，当开发这个新型操作系统的计划提出时，Brooks本是最强硬的反对派，因为他觉得这个项目的难度骇人听闻，实在是不切实际。但当IBM的管理层拍下板来，要Brooks担当重任时，他居然慨然应允，高风亮节，实在是令人佩服。　　　　　　360操作系统的开发用了5000个人年（人年就是一个人一年的工作量），由于从未有过开发这种大型软件的经验，开发组陷入了“有史以来最可怕的软件开发泥潭”，最终也没能实现当初的设想。Brooks后来根据这次开发任务的经验，写了一本《人月神话》（The Mythical Man-Month）,成为软件工程领域内的经典著作(某种程度上是宣扬的一种失败论)。他本人更在99年获得了计算机领域的最高奖——“图灵奖”。　　　　　　尽管软件开发工作未获全胜，但360项目还是取得了辉煌的成功，IBM在籍此在计算机行业几乎是一统天下，IBM/360更被誉为人类从原子能时代进入信息时代标志。此后IBM开发的大型机系列都保持了与360系统的兼容，直到最新的z系列，在360上写的程序仍可以不经修改的运行，“兼容”这一概念从此开始深入人心。　　　　（待续）　　　　　　需要交待一下，360计划虽然是在61年开始启动，但等到完成己是1964年，它的主要部件采用了集成电路（Intergrated Circuit,IC），属于第三代计算机，它也是第三代计算机的标志产品，还有前面提到的CRAY巨型机，也属于第三代。Cray此人厉害无比，不可一世的IBM几次栽在他手上，在IBM研制360时，Cray还在CDC（控制数据公司，好象那时的计算机公司起名都很低调，象IBM、DEC都是平铺直叙，不象现在的IT公司，名字一个比一个花哨）工作，他带领的团队只花了700万美元就搞出了一台比IBM的产品快上3倍的东东，让IBM震惊不己，而他的诀窍就在于开创性地使用了并行技术（就是用多个处理器并行工作），这项技术到现在还是制造超级计算机的基础。　　　　Cray后来离开CDC自立门户，于1972年开了家用自己名字命名的公司（这好象是西方的传统，象HP、DELL都是这么来的，Microsoft也差点就叫Alan-Gates），专搞巨型机，并练就了一门叫做“向量处理”的绝技，独步天下，在80年代，他的产品一度占到世界巨型机总数的70%（“侏罗纪公园”里的恐龙DNA就是用CRAY机来处理的，呵呵），让IBM丢尽脸面。不过CRAY公司其亡也忽焉，后来渐渐没落，公司几次易手，先后被SGI和TERA收购，巨型机老大的位子不久就被IBM夺回去了。　　　　说了半天，也没提操作系统，有点跑题了，呵呵。其实是因为关于CRAY机的操作系统，我也一抹黑：（，只是听说它的操作系统都是由Cray博士用机器码（就是0101001......）写出来的，居然没出现什么BUG，我真是无语了～～　　　　（待续）　　　　　　CDC和CRAY并非唯一斩IBM于马下的公司，在小型机领域，IBM也是一败涂地，胜利者叫做DEC（数据设备公司，成立于1957年，明明是家计算机公司，招牌上却不带计算机字样，之所以如此，是因为当时IBM在计算机领域只手遮天，不敢撄其锋芒也），创始人Ken.Olsen，是计算机历史上一个颇有悲剧色彩的人物，他能力非凡，白手起家创建了长期排名世界第二的计算机公司，在1986年被《财富》杂志评选为“全美历史上最成功的企业家”，但最终却因经营不善，被他自己一手创建的公司扫地出门（Steve.Jobs倒也有此经历，不过他卷土重来了），更因为对PC的错误估计（1977年曾说“我们没有理由认为人们会需要家用电脑”）被人们引为笑柄（其实犯这种错误的名人多了，不一一列举）。

2006年10月27日 14点10分 2

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AL_shin 楼主

　　　　为了不引起IBM注意，DEC推出的第一台机器都不敢叫计算机，而是取了个暧昧的名字叫做“程序数据处理机”（PDP，呵呵，了解电脑发展史的人肯定如雷贯耳）。PDP-1于1959年推出，全晶体管构造，在当时还是电子管计算机当道的年月，可说是相当先进。相比当时的那些大块头，这台只有冰箱大的机器显得相当小巧，这台设计精良的机器让DEC发展迅速，仅仅几年功夫，DEC就从借来的七万美元起家发展到年销售额几百万美元，在六十年代初，这可是个很可观的数字。　　　　DEC坚持走小型机的道路让一些本来只能望着昂贵的计算机兴叹的单位终于可以买上一台，它独创的分时技术也为更多的人使用计算机创造了机会，在众多的受益者当中，有一个叫Ken Thompson，在操作系统的历史上值得大书特书。　　　　（待续）　　　　　　Unix可能是世界上最有影响的操作系统，它的第一版是由Ken Thompson在一台PDP-7上完成的。　　Thompson当时供职于AT&T的Bell Labs(贝尔实验室，一个资格极老、极牛的科研机构，晶体管就是在这里发明的，96年AT&T被拆分后划归朗迅)，Bell Labs曾经参与了一个叫做Multics（Multiplexed Information and Computing System）的研究联盟，该项目旨在建立一个多功能的“信息应用工具”，以支持多用户对大型机的交互式分时操作，但跟IBM的360计划一样，这个志向高远的项目不幸以失败告终，尽管也得到了几个不太成功的系统。Thompson参与了这个开发项目，散摊子的时候，他收获了一些灵感，还有一个自己编写的游戏（不务正业啊～～这个叫做《星际旅行》的游戏只比公认的史上第一款游戏《太空争霸战》(1962)晚了几年而已）。　　Thompson首先是在GE(通用电器，没错，他们那时也造计算机)的大型机上玩，糟糕的是，在这台机器上，源自Multics项目的操作系统运行的很不尽人意，玩起游戏来，响应忽快忽慢，让Thompson很是不爽（我们当然能够理解，想想你正在魔兽中杀的过瘾，机子忽然停下来狂读硬盘是何等扫兴），于是他以开发一个新的交互式操作系统的名义，向领导要求配备一台DEC-10——另外还有一个原因，据Thompson的死党Dennis Ritchie(也是个大牛人，C语言的发明者，Unix的合作发明者)透露，在Ge上玩一次游戏的费用高达75美元（当时的机时可是很贵的），想来如此挥霍公款，Thompson心下也有点惴惴，要台机子自己瞎掰，就安全的多——但刚在Multics项目上遭遇失败的领导们断然拒绝了他的无理要求（呵呵，可怜的Thompson），最后，Thompson只搞到了一台已经废弃的PDP-7。　　　　（待续）　　PDP-8是DEC的第一台采用集成电路的计算机（第三代），也就是说PDP-7还是一台晶体管计算机，这就好比，你向领导打报告要配一台酷睿2，最后却只能在仓库里翻一台286出来用，Thompson的沮丧可想而知。PDP-7的配置如何，我没查到资料，但PDP-11也只有512KB的磁盘，PDP-7想来更少得多，内存应该只几十Ｋ（别吃惊，这个数字我估计得很乐观了，几十Ｋ内存也是可以做不少事的，Gates同学写的第一个BASIC解释器可是在一台4K内存的Altair上跑），显示器当然是别想，一台电传打字机把输入输出都包了（什么？没显示器怎么玩游戏？谁告诉你是游戏一定是视频的？）。后来，Thompson在忆苦思甜的时候告诉Raymond，我那时用的机子那个惨啊，内存磁盘加一块还赶不上现在一个最便宜的手机～～　　要在这么烂的的机器上玩游戏，当然得下一番功夫，原有的系统肯定是不能支持了，得重头干，没说的，为了游戏。经过Multics项目的煅炼，Thompson对于写操作系统已很在行，反正机器烂，不可能搞什么复杂的名堂，什么项目计划书呀，都免了，就跟Ritchie两人合计合计，他一个人花了两天时间就搞出来一个原型，厉害吧？WindowsNT的主设计师（也是VMS的设计师）David Cutler曾有一句名言——“Who can't　write an OS in a week?”，固然牛气哄哄，比起Thompson似乎还颇有不如，呵呵。

2006年10月27日 14点10分 3

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AL_shin 楼主

　　　　（待续）　　　　那是1969年，Thompson搞出来的这个东西就是Unix的雏形，尽管把它称作Unix还有点勉强，但已经显示出Unix的一些基本特征——简洁、高效、比当时所有的操作系统都更注重交互性、对程序员友好（它就是程序员写出来给自己用的，是当时唯一允许程序员边写代码边测试的系统），也许，还有那么一点散漫，而且，即使如此恶劣的硬件条件下，它仍然具备一个简陋的文件系统，有特殊的文件类型以支持目录和设备，甚至，可以支持多任务（想想晚它十几年问世的DOS还只能支持单任务，就知道Thompson有多牛了，当然，DOS可以用变通的方式支持多任务，但毕竟不是原生的）。当然，还有很多Unix的特性它还不具备，比如，它的核心是用汇编写的（汇编器也是Thompson自己写的），当然不具备可移植性，并且，只支持两个用户（想来就是Thompson和Ritchie，呵呵）。　　有一点值得一提，这个系统除了用汇编以外，还用到了另外一种语言，就是解释型的B语言（也是Thompson自己发明的，这家伙真是自力更生模范的说~~），主要用来写应用程序。B语言是Thompson在一种叫作BCPL(Basic Combined Programming Language，由剑桥大学的Matin Richards在CPL语言的基础上简化而来，CPL是在ALGOL 60语言上发展而来，至于ALGOL 60可就牛了，它被称作是“计算机科学诞生的标志”，这些语言通通源自剑桥)的语言的基础上简化改进而来（之所以叫B语言，就是把BCPL精简提炼的意思），它非常简单（不支持数据类型和结构，放在今天真难以想像），并且极亲近硬件，可以把它看作是一种稍微高级了一点的汇编语言。后来，Ritchie给B语言加上了数据类型和结构的支持，推出了一代王者——C语言（意思是“BCPL”中排在B之后，在TIOBE语言排行榜上至今在一、二名徘徊），并将Unix用C语言重写，那就是后话了。　　　　（待续）　　　　经过一番鼓捣，Thompson的游戏终于可以在PDP-7上跑起来了，但这台机子毕竟太烂，而且还是借来的，Thompson他们一直期待着能搞台更好的机器用，在1970年，这个机会来了，Bell Labs的专利部门需要一套“文字处理系统”（他们的专利可是很多的），当时可没有现成的Word，Thompson就把这活接下来了，并名正言顺地买了一台PDP-11/20（比当初申请的DEC-10还是便宜多了）。　　他们首先把Unix从PDP-7上移植了过来，汇编写的代码没什么可移植性，所以基本上就是在PDP-11上重写了一次，这种没多大创造性的工作想来做起来并不怎么愉快，给后来Thompson下定决心，用高级语言（C语言）来写操作系统增加了动力（MULTICS可能是最早用高级语言写操作系统的尝试，当时用的是PL/I，以失败告终，那时的普遍观念，操作系统是不宜用高级语言来写的）。　　在PDP-7上，他们曾经写过一个叫做roff的文本格式化程序，再配上一个编辑器，一个“文字处理系统”基本上就齐活了，于是Bell Labs的专利局成了Unix的第一个商业用户，这是在1971年11月，在与系统配套的手册中，该版本被称做“First Edition”，有些史料就把这一年作为Unix的诞生之日。　　顺便说一下，Unix这个名字是Thompson在Bell Labs的同事Brian Kernighan取的，在1970年，Kernighan开玩笑地把Thompson在PDP-7上的那个简陋系统称为“UNICS”，意思是“UNiplexed Informationand Computinig System”，这是相对于MULTICS来的， MULTICS是“Multiplexed Information and Computing System”的意思，后来，UNICS变成了Unix并且流传开来（这种简化应该是出自一种黑客趣味）。　　　　（待续）　　1972年Unix发布了第二版，最大的改进是添加了后来成为Unix标志特征之一的管道功能，所谓管道，就是程序之间交流数据的通道。这一设计，对鼓励简洁、小巧、灵活，而又注重通用和协作的Unix程序设计风格意义重大，与此相关的，还有过滤器这一设计，Unix下的程序大多小而精，但相互之间的协作性极好，与WINDOWS下推崇大而全的程序设计风格大异其趣，这是在系统设计之初就埋下了种子的。这一年，Unix的装机数达到10台，都是Bell Labs内部的机器。

2006年10月27日 14点10分 4

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AL_shin 楼主

最早散布出去的UNIX几乎都是装在DEC的PDP机器上，在1976年前后，开始有好事者将其移植到其他种类的机器上，包括Interdata系列、IBM的Series1系列以及VM/370。这时，Thompson和Ritchie用C语言编写系统的苦心开始得到回报——即使是设计大不相同的异构机器，移植工作也进行的相当顺利（当然，是相对的），Ritchie甚至宣称，将UNIX移植到别的机器上比把一个应用程序移植到另一个操作系统中还要简单。1978年，DEC公司推出新的拳头产品VAX后，UNIX很快就被移植到上面，尽管没有支持VAX特有的换页功能（一种内存管理的技术），但仍然很快流行开来，对DEC苦心开发的专门用于VAX机器的VMS构成了重大威胁。　　UNIX在初期主要是用于DEC的机器，尽管没有正规的技术支持，但仗着灵活、快捷、容易修改和扩充以及资源丰富（包括支持的硬件设备更丰富，DEC的操作系统只支持自己的系列产品）的强大优势，很快就严重影响到DEC自身的软件推广。碰上这样的飞来横祸，DEC当然是非常恼火，他们对使用UNIX而带来的硬件问题拒不提供支持，但尽管如此也不能阻挡大家对UNX的热情。而VAX/VMS乃是DEC寄予厚望的战略级产品，技术那是相当的优秀，居然甫一推出，就又遭到UNIX的追杀，也难怪老板Olsen会口出恶言，讥讽UNIX是“蛇油”（意为“骗人的万用药”）了。DEC苦撑了几年之后，终于不支，改变态度，于1982年推出了自己的UNIX变种——DEC ULTRIX，但在推广策略上，仍是以自家的VMS为主导。DEC公司的保守作风终于酿成大祸，在别的公司推出专门针对UNIX设计的机器后，DEC的江湖地位每旷愈下，在PC问世后，更是一蹶不振，后来连年亏损，1992年把Olsen赶下台也没解决问题，终于在1998年，这个曾经的传奇——一度排名世界第二的计算机公司被后起之秀COMPAQ并购，不过96亿美元的天价也算是对它价值的承认。COMPAQ后来被HP以260亿美元收购，HP后来被……HP这么大的块头，估计一时半会也没人吞得下它，呵呵。　　DEC的机器曾是UNIX诞生的温床，但DEC的没落UNIX却起到了相当重要的推波助澜的作用，如果DEC当时采取拥抱UNIX的策略，也许计算机产业又是另一番格局了。当然，世事难料，这种推测也只是扯淡罢了。 VAX是一种32位的小型机，因为它惊人的寻址能力（达4GB，尽管由于成本关系，大多数VAX机器也只配备了1M内存），DEC为它设计了革命性的换页技术，的确让Unix有点赶不上趟，但这项让DEC引以为傲的优势并没有保持多久，仅仅一年之后，一个叫做Bill Joy的来自Berkeley（加州大学伯克利分校，University of California at Berkeley）的学生就在Unix上实现了这一技术。　　Berkeley是一所很牛的大学，做为一所州立大学，它在很多领域都能和那些财大气粗的私立学校相抗衡，它不仅拥有数以十计的诺奖得主，而且还是许多社会潮流的源头，比如嬉皮文化、反越战运动等。在九十年代末的一次美国大学评比中，它的不少专业都名列前茅，比如文学、新闻等，当然，更值得说的是，它的电脑和电子工程技术专业名列全美第一，甚至把更鼎鼎大名的MIT、Stanford都甩到了后面。Berkeley与Bell Labs似乎关系不错，早在Thompson发表那篇宣言般的论文之前，就搞了一份Unix来用，还专门为此买了一台PDP-11/45，比较丢人的是，他们鼓捣了几天也没把Unix装上去，最后还得劳动Thompson亲自出马，呵呵（Thompson后来还曾在Berkeley教过一段时间的操作系统课程）。其实原因是出在Unix自身，因为他们买的那台PDP太高级，竟然配备了双硬盘，Unix那时还不支持。　　其实早在此之前，Joy就已经致力于Unix的研发。在1977年年初，Joy就编写并发布了一个以BSD（Berkeley Software Distribution）命名的Unix版本（Joy当时的身份是发行组的秘书，据传说，他用三天时间就写成了一个简陋但可用的Unix，忍不住怀疑搞操作系统的都是一伙超人~~~~：），BSD后来影响如此之大，足可与AT&T的原版相提并论。

2006年10月27日 14点10分 6

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AL_shin 楼主

　　 Sun在创业初期的产品策略定位在以低价高性能的工作站（Workstation）与当时流行的小型机（Mini Computer）竞争，性价比高的夸张，业绩辉煌一时。后来时过境迁，PC发展迅猛，性能直追Sun的工作站，价格更是便宜一大截，成为Sun的主要竞争对手，Sun意识到不能在一颗树上吊死，开始发布一些低价产品与PC竞争（后来Dell之类的价格杀手横行，竞争日益残酷，Sun的一些低端产品干脆采用AMD的CPU，服务器几百美元就开卖，IBM、HP也大抵如此），Solaris也开始支持X86架构（1994年开始，最早的版本是Solaris X86/2.4，与Sprac版本源码级兼容，程序可通用；Sun一度还曾开发支持PowerPC的版本，不过后来出于商业上的考虑未正式发布）。　　因为Sun的产品主要是服务器和高性能工作站，所以对64位技术尤其重视（Sun自己的处理器从1999年的UltraSparc III起就步入了64位时代，Solaris则是从2000年发布的Solaris7开始支持64位），Solaris可以支持包括Intel的IA64、EMT64以及AMD64的全部X86-64架构，Sun在这方面甚至比Microsoft还显得积极。　　尽管McNealy 声称最烦什么“战略性投资”的屁话，一切行动都要落实到赚钱，但Sun对开源（Open source）倒一直表现的很热心。OpenOffice是他们搞出来的，Solaris开源了，现在连Java也打算开源了，虽然作为一家商业公司，他们的目标无疑是营利，但贡献也是明摆着的。有Linux的支持者嘲讽Sun是撑不住了（曾连续十几个季度亏损），才走开源这条道，恐怕也有道理，OpenOffice和Java都不怎么赚钱（甚至StarOffice比起Microsoft的东西来也太缺乏竞争力，而Java，虽说是席卷全球，风头无两，但据说Sun也就是在J2ME的授权上赚了点钱，要说起来，Microsoft的那笔近20亿美元的赔偿可能是Sun在Java身上赚的最大一笔，McNealy在那以后对Microsoft的态度也似乎也变的温和了一点：），但Solaris可是Sun赖以安身立命的家底，竞争力又是超强，Sun竟然把它也贡献出来，十九是被Linux还有“Free”的BSD系列给逼急了：）。　　其实Sun虽然很早就拿开源说事（声称崇尚开放是公司一以贯之的信念，若果真如此，在Sun成立之初就把操作系统开源，恐怕世界上就没Linux这么个东西了：），但行动上却总是吞吞吐吐、犹豫不决。拿Solaris来说，在Solaris7推出的时候，Sun就提供个人免费版下载，但限制多多，后来又说开放源码，也是有选择的开放，而且还只准看不准动。经过这些试探，大概觉察到效果不佳，不容易糊弄过关，到Solaris10发布的时候，才痛下决心、正儿八经开源了一回。

2006年12月05日 15点12分 19