“南下”：英国南极考察队
寒冷多风的九月午后，标志着英国南极考察队 (BAS) 研究船 RRS 詹姆斯·克拉克·罗斯号第五次大西洋经向断面 (AMT) 实验的开始。每年九月，这艘船都会从英国航行到福克兰群岛，途中为英国南极研究基地提供服务。吉姆（我们的 UNIX 支持工程师）正忙着将他可靠的东芝笔记本电脑（Tecra 730XCDT，配备 48MB 内存）固定在他在 詹姆斯·克拉克·罗斯号上的船舱里，以应对不可避免的恶劣天气。在我们面前的是为期六周的精确海洋-大气测量、近实时数据处理、激烈的辩论、故障排除，以及希望获得一些科学发现。幸运的是，我们都选择了手头最通用、最可靠的操作系统之一，以最大限度地提高我们在此实验期间的产出——Linux。本文讨论了 Linux 的影响，Linux 现在已在 BAS 和 AMT 实验中常规使用。（有关 AMT 项目的更多信息，请参见 http://www1.npm.ac.uk/amt/。）
图 1. 用于 AMT 实验的英国南极考察队研究船 RRS 詹姆斯·克拉克·罗斯号（照片：Tony Bale）
RRS 詹姆斯·克拉克·罗斯号（如图 1 所示）于 1990 年下水，是世界上最复杂的海洋研究船之一，拥有超过 400 平方米的科学实验室空间。它以科学家和极地探险家海军上将詹姆斯·克拉克·罗斯爵士，RN (1800-1862) 的名字命名，他于 1842 年 2 月到达南纬 78.9 度——这一记录一直保持到 20 世纪。
图 2 显示了 詹姆斯·克拉克·罗斯号在 AMT-5 航行期间的航迹，叠加在由 SeaStar 航天器上搭载的海洋观测广角视场传感器 (SeaWiFS) 衍生的月度合成叶绿素 a 卫星图像上。不同类型的浮游植物具有特征性不同的叶绿素浓度，因此颜色也不同。通过使用 SeaWiFS 仪器测量海洋的颜色，可以估算特定区域中浮游植物的数量和一般类型，如图 2 所示。一个内容丰富的网站提供了有关 SeaWiFS 任务的大量信息，网址为 http://seawifs.gsfc.nasa.gov/SEAWIFS.html。
在 AMT 航行期间进行的海洋-大气测量对于遥感观测的校准、验证和解释至关重要，包括海面温度、风速、大气水汽和海洋颜色（可以与生物光学过程相关联）——所有这些对于正在进行的气候研究都至关重要。图 3 显示了安装在 詹姆斯·克拉克·罗斯号前桅杆上的仪器群，该仪器群除其他外，还测量海面温度（使用红外辐射计）、太阳辐射、风速和风向、气温、雷达后向散射（表面粗糙度的量度）和湿度。所有这些测量都用于调查发生在空气-海洋界面上的过程，这些过程在许多情况下定义了卫星仪器实际测量的信号。（有关 AMT 项目的更多信息，请参见 http://www1.npm.ac.uk/amt/。）
从系统工程师的角度来看，操作系统的主要要求是它能与现有计算基础设施集成，包括 BAS 船舶上、南极基地以及总部。由于大多数仪器都记录到 Sun SPARC 工作站，因此运行允许 NFS 挂载到工作站创建的数据区域的操作系统是有意义的。许多用户需要本地执行数据处理的能力，而无需给数据记录工作站增加额外的压力。由于大部分数据处理是使用 shell 脚本或编译后的 C 源代码进行的，因此在本地运行某种形式的 UNIX 是有意义的。这使得 shell 脚本无需修改即可运行，并且 C 代码可以轻松重新编译。其他用户驱动的考虑因素包括访问备份硬件、硬拷贝输出、实时数据显示以及访问通用软件包库。
图 4. 在 AMT 实验期间，RRS 詹姆斯·克拉克·罗斯号上 Linux 工作站占据的主要实验室空间。
在考虑了这些要求之后，我们的选择变得简单：必须是 Red Hat Linux。对于我们的目的而言，Linux 提供了一个极其通用的操作系统，能够轻松无缝地高效集成到任何现有网络系统中。大量的硬件支持使在吉姆的笔记本电脑和我们的台式机上安装变得轻松自如，我们对即使是默认安装也能完全满足我们的需求感到高兴。正是这种硬件支持和用户友好的安装界面首先吸引了我们的眼球，当时我们正在考虑用于 Intel 处理器的各种 UNIX 系统。
在拆开我们全新的 PC（Intel DX 120；32MB RAM）并移除预装的操作系统（我们确实要求安装 Linux）后，整个安装过程不到一个下午就完成了。我们现在拥有了一个完全正常工作的 UNIX 工作站，该工作站配置在 詹姆斯·克拉克·罗斯号 NIS 域内，并在需要时自动挂载文件系统。吉姆在他的笔记本电脑上更进一步。使用 Caldera Wabi 2.0，他能够运行 BAS 标准字处理器和电子邮件软件包（基于 MS Windows）。能够使用免费或廉价的软件完成所有这些工作证明了 Linux 是一款多么专业的产品。Linux 被认为是黑客的“玩具 UNIX”的日子已经一去不复返了——它现在是一个功能齐全的 UNIX 环境，其稳定性和市场上各种商业 UNIX 系统一样（甚至更高）。
对 Linux 的软件支持已经非常广泛，并且还在迅速增长。特别重要的是我们需要使用 RSI Inc. 的交互式数据语言 (IDL) 来开发处理工具并近乎实时地可视化我们的数据。IDL 是一款强大的数据可视化工具，RSI Inc. 多年前就认识到 Linux 的强大功能，并选择支持它。使用 Linux IDL，为在 AMT 期间部署的两台新仪器开发了一套完整的数据处理套件，至今仍在使用中。我们还需要在海上期间有效地沟通和处理集体文档。大多数用户为此目的选择 MS Word，使用 Caldera Wabi 2.0，我们可以轻松地提供此应用程序。这与 Linux 挂载 Novell Netware 卷的能力相结合，意味着我们真正拥有两全其美的优势：访问我们所有的 UNIX 文件系统以及 Netware 卷和相关应用程序。事实上，我们发现某些应用程序在 Wabi 下运行比在其原生操作系统下运行更可靠。
例如，Wabi 界面允许我们（独立于船舶的记录系统）通过连接到 Linux 桌面的短程调制解调器通信来操作位于前桅杆上的 Campbell Scientific 数据记录器。在使用 Windows 95 下 Campbell 自己的数据记录器软件时，我们发现系统日期-时间戳每天漂移 10 分钟，这会使数据记录器感到困惑，数据记录器会自动调整以使数据记录器时间与 PC 时间同步。唯一的解决方案是每 6 小时左右重启一次系统，以便 Windows 95 在启动时获取正确的时间。我们发现，在 Linux Wabi 下，这些问题不再存在。
英国南极考察队编写了自定义软件，使其船舶和基地能够使用标准 Internet 电子邮件地址与世界其他地方发送和接收电子邮件。决定编写自定义软件，以便比使用标准协议时更有效地压缩邮件，这反过来又降低了成本，因为它减少了昂贵的卫星空中时间的需求量。
在考虑了所有要求后，很明显，围绕在 UNIX 工作站上运行 Sendmail 的系统几乎是理想的解决方案。这种解决方案可以轻松地在我们的船舶和已经拥有 Sun SPARC 工作站的基地上实施。至于两个较小的基地，决定发送运行 Debian Linux 的 PC。同样，Linux 被证明是解决问题的廉价但专业的解决方案。为较小的基地证明 Sun SPARC 的费用是合理的将是困难的，而在几台仍然运行良好的旧 PC 上安装 Linux 则相对便宜。BAS 选择使用 Linux 与其两个基地进行南极通信的事实表明了其对 Linux 稳定性的信任，因为通信系统对于基地的正常运行至关重要。
如果没有 Linux，这些类型操作的计算选项很简单：要么为专有系统支付大量资金，要么忍受功能较差的操作系统。Linux 改变了这一切。我们能够以最低的成本在专业水平上运作，并拥有 Linux 提供的所有连接性、可靠性、软件选择和通用性。英国南极考察队和科罗拉多天体动力学研究中心对 Linux 的支持正在增加。事实上，它在两个机构都是官方支持的操作系统，而不是 IT 黑客玩弄的玩具。
越来越多的用户要求使用 Linux，原因各不相同，从希望在南大西洋的偏远岛屿上运行地球物理处理软件，到仅仅希望将他们的 PC 作为智能 X 终端运行。今天，Linux 为我们所有的需求提供了一个真正经济高效的现成解决方案，可以与市场上任何其他解决方案相媲美。Linux 现在正被认可为它本来的面目——一个真正出色的操作系统，在过去几年中，由于敬业的个人和团体与他人合作，它已经取得了巨大的发展。
