AIX

定义

AIX 是 IBM 面向自家计算机平台研发的一套专有 Unix 操作系统,名称取自英文 Advanced Interactive eXecutive 的首字母缩写,读音为「a-i-ex」^[1]。它的技术基础来自 UNIX System V,并吸收了 4.3BSD 的兼容性扩展,因此既保留了 System V 的系统调用风格,也支持 BSD 的一部分工具与语义^[5]。

AIX 的适用硬件范围在其历史上多次扩展,涵盖 IBM RT PC、PS/2 个人计算机、RS/6000、PowerPC 与 POWER 服务器,以及 System/370 大型机和苹果的网络服务器产品线^[1]。进入 21 世纪后,它主要与 IBM Power Systems 绑定,与该平台上的 IBM i 和 Linux 并存^[5]。

原理

AIX 的核心由内核、逻辑卷管理器和日志文件系统三层构成。内核负责进程调度、内存管理与设备驱动,并提供抢占式多任务和动态内核扩展能力;逻辑卷管理器在物理磁盘与文件系统之间建立可动态调整的映射层,使存储空间能够在线扩容或镜像^[6]。文件系统采用日志式设计,文件系统元数据的修改先写入日志再落盘,系统非正常关机后可以依据日志快速恢复一致性,而不必对整块磁盘做全面检查^[4]。

在文件系统之上,AIX 通过工作负载分区(WPAR)与逻辑分区(LPAR)两种机制实现资源隔离。LPAR 在固件层把一台物理服务器切分为多个独立系统映像,每个映像可运行各自的 AIX 实例;WPAR 则在单个 AIX 内核内部划分出彼此隔离的应用运行环境,共享同一内核但拥有独立的文件视图与进程空间^[4]。系统管理主要通过命令行与 SMIT 完成,后者把管理任务组织成菜单树,用户逐级选择后即可生成并执行相应命令^[7]。

AIX 7.2 引入的内核热更新机制把运行中的工作负载临时迁移到替代分区,原分区的内核被打补丁后再迁回,从而在不中断应用的情况下替换整个内核^[2]。AIX 7.1 起内置的集群感知功能让多个分区通过处理器间的高速通路互联,开发者可以把一组节点当作单一系统来编程,而不必显式编写消息传递代码^[2]。

发展历程

1986 年 1 月,IBM 推出面向 RT PC 工作站的 AIX 初版,该版本由 IBM 与交互系统公司(Interactive Systems Corporation)合作开发,源代码规模约 100 万行,以 8 张 1.2 MB 软盘作为安装介质^[2]。RT PC 使用 IBM ROMP 微处理器,是较早实现商用的 RISC 芯片之一,AIX 因此成为首个支持商用 RISC 平台的 Unix 系统^[2]。此后 IBM 还把 AIX 移植到 PS/2 个人计算机(又称 AIX/386)、System/370 大型机和苹果的 Apple Network Server 上,其中大型机版本只能作为 VM 的客户系统运行^[8]。

1990 年 2 月发布的 AIX 第 3 版与首批基于 POWER1 的 RS/6000 服务器同期推出,标志着 AIX 从工作站平台转向服务器平台^[2]。这一版本首次引入日志文件系统 JFS 与共享库机制,前者缩短了重启时的文件系统检查时间,后者使可执行文件不必再静态链接 C 库,体积从兆字节级降到数十千字节级^[4]。1994 年的第 4 版加入对称多处理支持并适配 PowerPC 架构与 PCI 总线,1997 年的 4.3 版开始支持 64 位体系结构^[8]。

2001 年 5 月发布的 AIX 5L 引入 64 位内核与静态逻辑分区,名称中的 L 表示与 Linux 的亲和性;2002 年的 5.2 版增加动态逻辑分区,2004 年的 5.3 版在 POWER5 上实现微分区,允许以小于一整颗处理器的粒度分配计算资源^[8]。同期 IBM 与圣克鲁斯作业系统公司在 Monterey 项目中尝试把 AIX 与 UnixWare 合并为面向 IA-64 架构的通用 Unix,该项目在 2002 年终止,此前售出的许可不足 40 份^[2]。

2007 年 5 月 IBM 公布 AIX 6,同年 11 月 9 日正式发布 6.1 版,新增基于角色的访问控制、工作负载分区和实时分区迁移等能力^[2]。AIX 7.1 于 2010 年 9 月发布,2015 年 12 月发布的 7.2 版只支持 POWER7 及以后的处理器,并把内核热更新作为主要特性^[2]。2021 年 10 月 IBM 公布 AIX 7.3,同年 12 月 10 日正式提供,该版本要求 POWER8 或更新的处理器,默认采用 SHA256 口令算法并内置 bash 与 NTP 第 4 版^[9][10]。

2003 年,SCO 集团起诉 IBM,指称 AIX 中不当使用了 UNIX System V 的源代码,并试图撤销 IBM 的开发和销售许可;IBM 主张其许可不可撤销,继续销售该产品,2010 年 3 月陪审团裁定 Unix 相关权利归 Novell 而非 SCO 集团^[2]。

应用

AIX 的典型部署场景是需要长时间连续运行的关键业务系统,包括银行与电信的计费系统、税务系统、大型企业资源计划系统以及各类关系数据库^[11]。这一取向与 IBM 对 AIX 的定位有关:其客户群把系统支持、稳定性与可靠性置于首位,IBM 也因此长期不把 AIX 移植到 POWER 以外的平台^[11]。

在高性能计算与高端服务器领域,AIX 曾被用于运行 IBM 的深蓝系统以及集群环境,2001 年之后的版本借助逻辑分区与微分区把一台服务器的资源分割给多个彼此隔离的系统映像^[12]。AIX 5L 还可通过随系统提供的工具箱运行大量源自 Linux 的开源软件,使原本为 Linux 编写的应用在同平台上重新编译后即可使用^[13]。

AIX 的应用也可以延伸到 IBM i 环境:在该操作系统下,AIX 程序能够运行于 PASE 子系统之中^[14]。此外,AIX 通过了 The Open Group 的 UNIX 03 认证,AIX 5L for POWER 5.3 于 2006 年 9 月完成登记,这意味着在其上编写的符合标准的应用具备跨 Unix 平台的可移植性^[3]。

局限

AIX 是闭源商业软件,其使用需要与特定服务器绑定的软件维护协议,用户在源码层面的可改造空间和成本结构都不同于开源系统^[15]。与这种商业模式相伴的是硬件绑定:AIX 7.2 只支持 POWER7 及更新的处理器,AIX 7.3 则要求 POWER8 或更新型号,旧硬件无法通过升级继续使用新版本^[2][15]。

在平台覆盖面上,AIX 历史上虽曾扩展到 x86、大型机与苹果硬件,但这些分支大多没有延续;面向 IA-64 架构的版本停留下测试阶段,Monterey 项目也在商业上失败^[8]。文件系统方面,JFS2 支持的最大文件与文件系统容量为 128 TB,超过该规模的数据需要借助其他存储方式处理^[6]。

此外,AIX 的生态与 IBM 自家硬件和虚拟化方案紧密耦合,逻辑分区等功能依赖 PowerVM 与企业级管理工具才有意义,迁移到其他平台通常意味着重新设计部署架构^[15]。在 Unix 服务器整体市场收缩、Linux 与 Windows 在低端扩张的背景下,AIX 的适用范围主要限于既有 IBM 关键业务用户群^[16]。

参见

• IBM —— 开发并长期销售 AIX 的公司,同时提供运行它的 Power 系列服务器。

• Unix —— AIX 所属的操作系统家族,其商标与规范由 The Open Group 管理。

• Linux —— 与 AIX 在同一硬件平台上并存的开源操作系统,AIX 5L 曾在工具层面与其保持亲和性。

• PowerVM —— IBM 的服务器虚拟化方案,AIX 的逻辑分区与微分区功能依托其实现。

• 日志文件系统 —— AIX 第 3 版率先引入的文件系统设计思路。