Das UNIX-Betriebssystem wurde in den sechziger Jahren von Bell Laboratories entwickelt. Ein Großteil der heute populären Betriebssysteme wie GNU/Linux oder Mac OS X verwenden grundlegende Konzepte, die aus dem ursprünglichen UNIX-Betriebssystem stammen. Die BSD Familie oder Solaris sind direkte UNIX-Nachfolger. Man bezeichnet diese Systeme daher als unixoide Betriebssysteme. Es ist kein Zufall, dass die effizientesten, sichersten und fortschrittlichsten Betriebssysteme UNIX-Derivate sind. Unix-Systeme sind ideal für die Zukunft gerüstet, da sie die Grundannahme haben, dass sich alles ständig ändert. Der Aufbau ist deshalb äußerst flexibel gehalten.
Mit der Unix-Philosophie bezeichnet man die Konzepte, die beim Erstellen des ursprünglichen Unix-Systems von den Entwicklern angewandt wurden. UNIX wurde als System für Experten entworfen. Für Leute, die wissen was sie tun und was sie wollen. Auf Einsteigerfreundlichkeit wurde keinen Wert gelegt. Die Benutzerschnittstelle zur Interaktion mit dem Betriebssystem ist die Shell.
Es gibt einige Konzepte, die allgemein unter die Unix-Philosophie fallen. Ich möchte in diesem Beitrag einige der wichtigsten herausgreifen um einen Einblick zu geben.
Make each program do one thing well.
Anstatt ein großes monolithisches Programm zu entwickeln sollte ein Programm genau eine Sache tun — und das richtig! Ein solches Programm hat viele Vorteile:
Programme die genau eine Sache tun können speziell für diese Aufgabe konzipiert werden.
Viele einzelne Programme, die genau eine Sache machen, können sehr einfach kombiniert werden! Aus der Kombination von vielen einzelnen Dingen ergibt sich leicht etwas neues, viel größeres. Wie in einem Werkzeugkasten ist es sehr einfach sich die richtigen Programme für eine Aufgabe zu suchen und diese passend zu kombinieren. All das ermöglicht einen hohen Grad an Abstraktion, der es ermöglicht sehr schnell und effizient ein Ziel zu erreichen.
Um etwa herauszufinden, wie viele verschiedene Dateien in einem Verzeichnis liegen und welchen Typ diese haben können folgende Kommandos in der Shell kombiniert werden: file -b * | sort | uniq -c.
Pipes | sind ein effizientes Konzept um die Programmausgabe direkt als Eingabe an ein anderes Programm weiterzuleiten. Das Programm, an das weitergeleitet wird, beginnt mit der Verarbeitung sobald eine Eingabe vorliegt.
Summiert man die Quelltexte der einzelnen Programme auf kommt man auf mehrere tausend Zeilen Quelltext, die in dieser einen Zeile verwendet werden. Jedes dieser Programme wurde für genau eine Aufgabe entworfen, über Jahre konstant verbessert, ausgebessert und angepasst.
Bei unixoiden Systemen zieht sich dieser Aufbau durch, so sind viele Benutzeroberflächen oft einfach nur grafische Frontends für Kommandozeilentools (diskutil/Festplattendienstprogramm unter Mac OS X oder tcpdump/Wireshark etwa).
Small programs are beautiful.
Programme sollten klein sein. Das macht es einfach sie zu entwickeln, zu pflegen und zu verstehen. Für neue Entwickler ist es leichter sich in das Programm einzuarbeiten, die Funktionalität des Quelltextes ist überschaubar. Die Komplexität eines Programms wird so klein gehalten. Es fällt leichter Fehler zu finden und zu beheben.
Ein weiterer Vorteil ist, dass kleine Programme ressourcenschonend sind: Sie können vom Betriebssystem schnell geladen werden, swapping und paging sind seltener nötig. Im Endeffekt ergibt sich so ein schnelleres Gesamtsystem.
Wie aber legt man fest was ein “kleines” Programm ist? Mike Gancarz gibt in seinem Buch “The UNIX Philosophy” einige Anhaltspunkte: Funktionsdeklarationen, die aufgrund von vielen Parametern umgebrochen werden müssen oder auftretende Probleme, die nicht mehr augenblicklich einem Kontext zugeordnet werden können sind Warnsignale. Strikt der Unix-Philosophie folgend sollte ls keinen Flag zur Formatierung oder Sortierung der Ausgabe haben — hierfür gibt es andere Programme (column, sort, …).
Dieser Aufbau von vielen verschiedene kleinen Programmen die zusammenarbeiten, lässt sich dem Konzept “Divide & Conquer” zuordnen: Dadurch, dass große, komplexe Probleme in einfachere, kleine zerlegt werden wird es einfach diese einzeln zu lösen.
Avoid captive user interfaces.
Programme sollten so geschrieben sein, dass sie problemlos in einem Skript verwendet werden können. Die Schnittstelle muss für Maschinen entworfen sein — nicht für Menschen. Das bedeutet beispielsweise, dass Programme nach dem Aufruf nicht noch auf Benutzereingaben angewiesen sein sollten (“Sind Sie sicher, dass Sie …? y/n”), sondern nur über die Kanäle STDIN, STDOUT & STDERR kommunizieren sollten.
Das macht Automatisierung einfacher, es ist sehr einfach Programme miteinander zu verknüpfen, die eben nicht irgendwann auf eine Benutzereingabe warten und deswegen blocken. Das UNIX-Konzept macht es sehr einfach, Programme zu kombinieren.
Zum Vergleich: Befehle wie dir erzeugen unter Windows-Systemen auf ein leeres Verzeichnis angewandt eine Ausgabe mit mehreren Zeilen — ohne relevanten Informationen. Diese Ausgabe weiterzuverarbeiten oder zu parsen ist nicht ohne weiteres machbar. Programme, die strikt der Unix-Philosophie folgen verhalten sich dagegen nach dem Grundsatz “Silence is golden”.
Build a prototype as soon as possible.
In der Unix-Philosophie nehmen Prototypen eine zentrale Rolle ein. Die Sichtweise ist hier, dass viele traditionelle Softwareentwicklungsprozesse durch Anforderungsanalyse, Spezifikationen, etc. darauf abzielen von Anfang an das ideale System zu den Anforderungen zu bauen. Oder anders ausgedrückt: Beim ersten Mal alles richtig zu machen.
Die Sichtweise der Unix-Philosophie ist hier, dass sich ein solches System nie in einem Zyklus bauen lässt. Systeme müssen verschiedene Phasen durchlaufen und konstant, iterativ verbessert werden um Anforderungen ideal zu erfüllen. In jeder Phase muss dazu gelernt werden. Die Alternative ist einen Prototypen zu bauen und diesen iterativ auszubauen. Da Programme klein und überschaubar sein sollen fällt der Prototypenbau leichter.
Automate everything
Aufgaben, die heute von Hand ausgeführt werden, obwohl sie auch das System übernehmen könnte, sind nüchtern betrachtet Zeitsverschwendung. Da unter unixoiden Systemen Programme darauf ausgelegt sind mit anderen Programmen zu interagieren — und nicht mit Menschen, können Abläufe beispielsweise mittels Shellskripten einfach automatisiert werden. In Shellskripten können Programme und Kommandos wie Funktionen verwendet werden. Die Ausgabe kann direkt in den Programmfluss integriert weren.
Fazit
Die wichtigsten Konzepte zusammengefasst: Dinge einfach halten, Komplexität vermeiden. Eine Sache richtig machen. Programme miteinander kombinieren.
Das war jetzt lediglich ein kleiner Einblick in die Unix-Philosophie. Es gibt noch deutlich mehr Konzepte und man kann die Ideen auch nicht nur auf Betriebssysteme anwenden. Für weitere Informationen kann ich folgende Quellen sehr empfehlen:
Natürlich gibt es auch Probleme eines solchen Systemaufbaus. Diese habe ich hier absichtlich nicht thematisiert. Wer sich hierfür interessiert sollte sich etwa zu Plan 9 oder Kernelproblemen informieren.
