Лекция. Операционная система Linux Семейство unix
Операционная система UNIX была разработана группой сотрудников Bell Labs под руководством Д. Ричи, К. Томпсона и Б. Кернигана в 1969 году. Но в наши дни, когда говорят об операционной системе UNIX, чаще всего имеют в виду не конкретную ОС, а скорее целое семейство UNIX-подобных операционных систем.
Вот некоторые представители семейства UNIX: System V UNIX, BSD UNIX, OSF/1, Solaris, Linux, freeBCD и др.
Рассмотрим причины 40-летней популярности ОС семейства UNIX.
- UNIX — многозадачная многопользовательская система с широким спектром услуг. Один мощный сервер может обслуживать запросы большого количества пользователей. Система может выполнять различные функции – работать как вычислительный сервер, обслуживающий сотни пользователей, как сервер базы данных, как сетевой сервер, поддерживающий важнейшие сервисы сети (telnet, ftp, электронную почту, службу имен DNS и т. д.), как сетевой маршрутизатор.
- UNIX относится к классу наиболее надежных и безопасных ОС.
- Переносимость. Код системы написан на языке высокого уровня Си, что сделало ее простой для понимания, изменений и переноса на другие аппаратные платформы. Все части системы, не считая ядра, являются полностью машинно-независимыми. Эти компоненты написаны на языке Си, и для их переноса на новую платформу требуется только перекомпиляция исходных текстов в коды целевого компьютера.
- Стандартизация. Несмотря на многообразие версий UNIX, основой всего семейства являются принципиально одинаковая архитектура и ряд стандартных интерфейсов. Опытный администратор без большого труда сможет обслуживать другую версию системы.
- Очень большое количество приложений, в том числе свободно распространяемых, начиная от простейших текстовых редакторов и заканчивая мощными системами управления базами данных.
Краткая история Linux
Операционные системы типа UNIX изначально разрабатывались для работы на больших многопользовательских компьютерах – мейнфреймах. В начале 90-х годов студент хельсинкского университета Линус Торвальдс приступил к разработке UNIX-подобной ОС для IBM-совместимых персональных компьютеров. Файлы первого варианта Linux (исходные коды) были опубликованы в Интернете в 1991 года. Л.Торвальдс не стал патентовать или иным образом ограничивать распространение новой ОС. С самого начала Linux распространяется на условиях, определяемых лицензией General Public License (GPL), принятой для программного обеспечения, разрабатываемого в рамках движения Open Source и проекта GNU. Разработка Линуса Торвальдса представляла собой только ядро операционной системы. Ядро – это основная, определяющая часть ОС, которая управляет аппаратными средствами и выполнением программ. Утилиты выполняют служебные функции. К 1991 году в рамках проекта GNU уже было разработано большое количество разного рода утилит. Но для превращения GNU в полноценную ОС не хватало ядра. Разработка ядра также велась, но по разным причинам задерживалась. Поэтому появление разработки Л. Торвальдса было очень своевременным. Таким образом, более правильным было бы называть операционную систему Linux – GNU/Linux.
Краткая история Linux
Говоря «Linux», люди чаще всего подразумевают группу операционных систем, разработанных на базе Linux. Хотя, по сути, Linux – это только ядро операционной системы, и для разработки полноценной операционной системы используются различные инструменты и библиотеки GNU других ресурсов. Кроме того, все больше разработчиков используют Linux для разработки и запуска мобильных приложений. Кроме того, Linux играет ключевую роль в разработке таких устройств, как Хромбуки (портативные устройства под управлением операционной системы Chrome, которая в качестве ядра использует гибрид ядра Linux и сервисов, разработанных компанией Google).
Linux стал популярен по следующим причинам:
- актуальность дистрибутивов и активная поддержка сообществами разработчиков;
- возможность запускаться на самом разном оборудовании;
- низкие требования по части ресурсов;
- возможность установить программы из существующих репозиториев.
Но список причин, конечно, только этими не исчерпывается; существуют не только практические, но и этические причины. Например, многие разработчики воспринимают Linux как выражение открытости, самовыражения и доступности.
История разработки
Корни Linux уходят в два других проекта: Unix и Multics, которые ставили своей целью разработать многопользовательскую операционную систему.
Что такое Unix?
Unix – это собрание кроссплатформенных многопользовательских и многозадачных операционных систем.
Можно сразу сказать, что в данный момент Unix-системы являются одними из самых важных операционных систем. Влияние Unix распространилось и на языки программирования: язык C был разработан во время разработки Unix-систем.
Разработкой Unix занималась корпорация Bell Laboratories – в 1969 году они показали первую систему Unix. Чем дальше, тем большую популярность обретали системы Unix – в 70-х их начали устанавливать на компьютеры в учебных заведениях.
При создании Unix разработчики поставили перед собой три основные задачи:
- Использование минимального количества функций, сохранение простоты.
- Общность: одинаковые методы и механизмы в разных случаях.
- Комбинирование программ для решения задач, а не разработка новых программ с нуля.
Что касается отличительных особенностей Unix, то это:
- Практически постоянное использование командной строки.
- Использование конвейнеров.
- Настройка системы через использование простых (зачастую текстовых) файлов.
Unix имеет свою собственную философию. Программист Дуглас Макилрой, который разработал конвейнер в Linux, определил следующие правила:
Пишите программы, которые делают что-то одно и делают это хорошо.
Пишите программы, которые бы работали вместе.
Пишите программы, которые бы поддерживали текстовые потоки, поскольку это универсальный интерфейс.
Одна из проблем, коснувшаяся Unix, – наличие разных версий и множества программ, которые писали разработчики под свои нужды. Из-за низкой совместимости программы, работающие с одной версией Unix, могли не работать на машинах с другими версиями. В итоге было решено создать общий документ со стандартами, которым должны следовать разработчики.
В 1983 году было объявлено о создании GNU (GNU’s Not UNIX), Unix-подобной операционной системы. Произошло это под влиянием идеи основателя проекта Ричарда Столманна о необходимости создания свободно распространяемой операционной системы и программного обеспечения с открытым исходным кодом.
Ричард Столманн также основал движение свободного программного обеспечения и сформулирован четыре права, которыми должен обладать пользователь: он может запускать программу для любых целей, он может изучать программы и изменять их согласно своим потребностям, он может распространять программу, чтобы помочь другим, и он может публиковать улучшения программы, чтобы помочь сообществу в целом. Все это говорило о том, что исходный код программы должен быть доступен всем.
Именно эта мысль вдохновила Линуса Торвальдса, создателя Linux, начать в 1991 году работу над своей операционной системой. Linux, как и GNU, это Unix-подобная система, то есть система, появившаяся под влиянием Unix.
В дальнейшем именно система GNU/Linux станет той системой, которую сейчас называют просто Linux.
Что такое Multics?
Multics – Multiplexed Information and Computing Service («Мультиплексная информационная и вычислительная служба») – это одна из самых первых операционных систем, в которой была реализована плоская модель хранения данных и четко разделена концепция файлов (сегментов). Создание Multics началось в 1964 году. Над системой работали разработчики компании Bell Laboratories – через несколько лет часть разработчиков начнет работу над созданием Unix.
Multics разрабатывали для того, чтобы, во-первых, дать возможность использовать ресурсы ЭВМ большому количеству пользователей одновременно, во-вторых, дать пользователям возможность совместно использовать данные, в-третьих, обеспечить хорошую скорость работы с данными.
Однако главные вычислительные задачи не были достигнуты при выпуске первой версии системы, и компания Bell Laboratories перевела свой интерес на другой проект, в результате которого на свет появился Unix.
Истоки Linux
История Linux начинается в 1991 году, когда финский программист Линус Торвальдс стал разрабатывать ядро операционной системы для своего компьютера. Свои наработки он выложил на сервере, и это стало ключевым событием в истории Linux. Сначала десятки, потом сотни и тысячи разработчиков поддержали его проект – общими усилиями на свет появилась полноценная операционная система.
Как уже было сказано, на Linux значительно повлияла система Unix, это заметно даже по названию. Впрочем, изначально проект назывался Freax, от слов «free» (бесплатный) и «freak» (странный), но в дальнейшем название было изменено на гибрид имени создателя (Линус) и Unix.
Эмблемой Linux стал Такс (Tux) – пингвин, нарисованный в 1996 году программистом и дизайнером Ларри Юингом. Впрочем, идею использовать именно пингвина придумал сам Линус Торвальдс. Теперь Такс является символом не только Linux, но и свободного программного обеспечения в целом.
Первая официальная версия Linux 1.0 вышла в 1994 году, вторая – в 1996 году. Товарный знак Linux был зарегистрирован на год раньше – в 1995.
С самого начала и по сей день Linux распространяется как свободное программное обеспечение с лицензией GPL. Это значит, что исходный код операционной системы может увидеть любой пользователь, и не только увидеть, но и доработать его. Единственное условие – измененный, модифицированный код должен быть доступен всем и распространяться по лицензии GPL. Это важно, так как дает возможность разработчикам использовать код и в то же время не бояться проблем из-за авторских прав.
Своему успеху Linux во многом обязан GNU: на момент выхода Linux существовало уже много свободных утилит, которые можно было использовать с разработанным ядром.
По факту Linux до сих представляет собой ядро Unix-подобной операционной системы, которое выполняет различные низкоуровневые задачи. В то же время проект GNU нуждался в ядре – разработка Линуса Торвальдса была очень своевременной.
Сейчас благодаря своей гибкости Linux используется на множестве разных устройств, начиная с компьютеров и заканчивая серверами и мобильными устройствами.
Популярные дистрибутивы Linux
Дистрибутив Linux – это определение операционной системы, которая использует ядро Linux и которую можно установить на машину пользователя. В дистрибутивах обычно содержатся не только ядро и сама операционная система, но и полезные приложения: редакторы, проигрыватели, инструменты для работы с базами данных и другое программное обеспечение.
То есть, как уже было сказано в начале статьи, дистрибутив Linux – это операционная система, состоящая из ядра Linux и утилит, которые разрабатываются в рамках GNU.
Количество существующих дистрибутивов Linux превышает 600 штук, более 300 из которых постоянно дорабатываются и обновляются.
Ubuntu
Ubuntu – один из самых распространенных дистрибутивов, легко устанавливается и интуитивно понятен в работе. Отлично подходит для персональных компьютеров, ноутбуков и серверов. Разрабатывается и спонсируется компанией Canonical Ltd, но имеет активную поддержку и со стороны свободного сообщества. Самая популярная операционная система для веб-серверов.
Debian
Debian – еще один популярный дистрибутив GNU/Linux, который оказал существенное влияние на развитие всех GNU/Linux-операционных систем в целом. Основные черты Debian: широкие возможности, наличие множества репозиториев, высокое качество версий. Это самый стабильный дистрибутив из всех существующих.
Linux Mint
Linux Mint – дистрибутив, основанный на Ubuntu и Debian. Linux Mint обладает красивым и удобным дизайном и подойдет даже начинающим пользователям. Поэтому его часто устанавливают на домашние компьютеры для того, чтобы иметь простую и удобную систему. Дистрибутив имеет поддержку различных мультимедийных форматов, в том числе включает проприетарные программы (Adobe Flash), поэтому хорошо подходит для работы с мультимедиа.
Manjaro
Manjaro – дистрибутив, основанный на Arch Linux. Благодаря большому количеству предустановленных программ (например, для офисной работы) он достаточно дружественен к новичкам, но в то же время может быть тонко настроен.
Arch
Arch – мощный дистрибутив, базирующийся на принципах простоты, современности, прагматизма, гибкости и идеи, что в центре внимания должен быть пользователь. Однако принцип простоты распространяется не на использование системы, а на ее внутреннюю организацию (принципы KISS и Unix-way). Поэтому Arch рассчитан на опытных пользователей, которые самостоятельно настроят и установят необходимые им утилиты.