устройство linux что это такое
Архитектура Linux. Детальное описание анатомии Линукса от и до
Уже с тех времен главным принципом этой ОС была поддержка открытого исходного кода. Именно это позволило развиваться Линукс-системам и дорасти до того, что сегодня имеем мы.
Любая операционная система, которая использует ядро Линукс, будет именоваться «дистрибутивом Линукс а ». И это будет полноценная ОС, как Windows или MacOS. Но дистрибутивы Линукса от других ОС отличает важная особенность — открытый исходный код. А это означает, что фактически любой пользователь способен внести туда собственные корректировки и разработать индивидуальную операционную систему или отредактировать старую под собственные нужды. При этом нужно заметить, что дистрибутивы « пингвина » бывают и платными — это когда их разработчики «закрывают» собственные наработки от стороннего вмешательства.
Архитектура Linux
Как мы уже писали, основным компонентом Линукс-системы является ядро. Ядро — это важнейшая программа в операционной системе. Именно оно:
Заключение
Архитектура Linux настолько проста и эффективна, что ее можно интегрировать в различные устройства. Линукс можно встретить в:
Мы будем очень благодарны
если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.
Операционные системы семейства Linux
Что такое операционная система Linux
Linux — операционная система, в основе которой лежат Unix-подобные системы.
Исходные коды Linux доступны для изменений и просмотров любым пользователем. На Linux распространяется авторское право Free Software Foundation, суть которого состоит в том, что все взятое бесплатно и измененное, должно бесплатно распространяться. Пользователи имеют авторские права на отдельные компоненты, но они распространяются бесплатно.
Первую версию системы ее создатель Линус Торвальдс представил в 1991 году. Он не стал разрабатывать программное обеспечение с нуля, а использовал программы проекта GNU, находящиеся в общем доступе. Символом Linux является пингвин Такс с желтыми лапами и клювом.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Где используется
В первую очередь при знакомстве с операционной системой Linux важно понять, что Linux сам по себе — это ядро. То есть основа, на которую уже будут в дальнейшем нанизываться дистрибутивы для работы с программным обеспечением. Самыми популярными в данном случае являются Ubuntu, Red Hat и Debian. В общей сложности сейчас насчитывается более 9 тысяч дистрибутивов.
Ядро Linux широко используется. В том числе для Androind и для большинства «умных» устройств на рынке, например, телевизоров и холодильников. Подавляющее количество хостингов и серверов также работают на ядре Linux. Объясняется это не только бесплатным распространением, но и тем, что Linux проста в настройке, стабильна и при отсутствии графической оболочки значительно снижает нагрузки на сервер. Встретить это ядро можно и на устройствах для чтения и там, где задачи требуют больших вычислительных кластеров и запуск баз данных.
В качестве домашней операционной системы Linux выбирают реже. Около 5% пользователей предпочитают ее конкурентам — Windows и MacOS.
Преимущества и недостатки перед другими ОС
К преимуществам Linux в сравнении с другими операционными системами можно отнести следующее:
Недостатками Linux можно назвать такие пункты как:
Основные характеристики ОС Linux
Несмотря на свою непопулярность среди рядовых пользователей, ОС Linux доказала свою жизнеспособность. О ней написано множество статей, обзоров и учебных пособий. В списке возможностей Limux есть как присущие другим реализация семейства UNIX, так и абсолютно уникальные.
Ключевые концепции, как выглядит
Пользовательская концепция — как было указано выше в списке преимуществ и характеристик Linux, эта система была разработана как многопользовательская. Linux позволяет работать одновременно любому количеству пользователей на одной машине.
Концепция «всё — файл» — концепция, позволяющая пользователю применять один интерфейс для работы с любым системным ресурсом.
Особые файлы и USB-устройства обрабатываются как файлы. Эта концепция облегчает разработку программ для ОС, потому что есть только исследованный набор операций для абстракции — «файла».
Если говорить об интерфейсах, то в этом случае есть три основные концепции:
Клоны Microsoft и MacOS
Интерфейсы, напоминающие по своей логике другие операционные системы.
Интуитивно понятный интерфейс UNIX-систем
До появления ОС Linux такие интерфейсы встречались у администраторов UNIX-серверов. Такие интерфейсы наполнены виджетами, они предполагают, к примеру, виртуальный рабочий стол, который показался слишком сложным для рядовых пользователей разработчикам других ОС.
Кроссплатформенные рабочие столы
Имеют поддержку сенсорного ввода и оптимизацией для мобильных устройств.
Перечень операционных систем на базе ядра Linux
Чтобы начать использовать Linux, необходимо в первую очередь выбрать подходящий вашим запросам дистрибутив, установить его и настроить. В сети представлены разнообразные варианты, каждый из которых создан с определенным набором доминирующих функций для решения определенных задач пользователя.
Дистрибутив — это понятие, обозначающее несколько пакетов программного обеспечения, которые включают в себя основные составляющие операционной системы, приложения, программу установки и прикладные программы.
В целом, все дистрибутивы делятся на две категории по тому, как они организуют управление программным обеспечением:
Перечень операционных систем:
Дистрибутивы Linux можно разделить по направлениям использования. Например, для творчества стоит обратить внимание на Fedora Design Suite, Ubuntu Studio, KXStudio и Iro. А если компьютер используется для обучения, то хорошим выбором станут дистрибутивы Edubuntu и Uberstudent.
Что такое Linux? История создания Linux
Обновл. 27 Июл 2021 |
Раньше компьютеры были такими большими, что могли занимать целую комнату или даже дом. Вы только представьте себе, как трудно было ими управлять. Более того, каждый компьютер имел свою собственную операционную систему, в результате чего работать с такими машинами было жутко неудобно. Программное обеспечение таких компьютеров было узкоспециализированным, и не могло работать на другом компьютере. Не говоря уже о том, что подобная техника стоила таких невообразимо больших денег, что обычные люди не могли себе этого позволить.
В качестве решения вопроса с операционной системой компанией AT&T была создана операционная система Unix, которая дала старт возникновению открытого программного обеспечения и созданию Linux. Но давайте по порядку.
История возникновения Unix
В 1969 году команда разработчиков в лице Кена Томпсона, Денниса Ритчи и Дугласа Макилроя из исследовательского центра «Bell Labs» компании AT&T начала проект по созданию единой операционной системы (сокр. «ОС») для всех компьютеров, назвав её — «Unix». Первая версия системы была написана на Ассемблере. В 1972 году для того, чтобы переписать систему на более простой язык, Деннис Ритчи создает язык программирования Си, благодаря чему, 15 октября 1973 года выходит новая версия Unix (четвертая), ядро которой было переписано на Си. А через 2 года (в 1975 году) появляется уже полностью написанная на языке Си редакция Unix (пятая).
Долгое время операционная система являлась лишь исследовательским проектом, но в 1973 году проходит конференция Ассоциации по вычислительной технике (сокр. «ACM» от «Association for Computing Machinery»), на которой создатели Unix рассказывают о своей системе, и к ним сразу же начинают обращаться люди с просьбой поделиться её копией. И тут стоит отметить одну очень важную историческую деталь, которая сыграла свою роль в дальнейшем развитии событий. Дело в том, что в 1956 году компания AT&T (являющаяся на тот момент монополистом на американском рынке местной и междугородней связи) завершает очередное разбирательство с федеральными властями и антимонопольным комитетом по поводу своего монопольного положения, результатом которого становится подписание соглашения, накладывающее на AT&T ограничения по продажи продуктов и услуг, не связанных напрямую с телефонами и телекоммуникациями. А это значит, что Unix не могла продаваться всем желающим её заполучить. В связи с этим фактом, распространение исходных кодов системы Unix происходило абсолютно бесплатно.
Первоначально Unix использовалась в основном в университетах и крупных финансовых корпорациях. К 1978 году насчитывалось около 600 машин с установленной на них системой Unix.
Появление проекта GNU
В восьмидесятые годы 20 века многие компании, в числе которых IBM и HP, начали создавать свои собственные (в том числе и коммерческие) версии системы Unix. Это привело к путанице дистрибутивов Unix. И к тому же фирмы, продающие свои дистрибутивы, прямо запрещали распространять их исходные коды. Из-за этого другие программисты не могли применять уже внедренные к тому моменту новые компоненты системы, и им приходилось писать их заново.
В 1982 году программист из Массачусетского технологического института (MIT) Ричард Столлман сталкивается с проблемой того, что существующая на тот момент коммерческая лицензия программного обеспечения, с которым он вынужден работать, ограничивает свободу своего использования и не позволяет Столлману обмениваться исходными кодами ПО даже в стенах института.
Поэтому, в 1983 году, с целью создать доступную полноценную Unix-подобную операционную систему с открытыми исходными кодами, обмениваться которой смогут все желающие, он начинает разработку проекта GNU (сокр. от «GNU is Not Unix»).
В рамках проекта GNU создаются необходимые для разработки ядра системы компоненты: текстовый редактор Emacs, набор компиляторов gcc, интерпретатор bash, архиватор gzip, утилиты sed, gawk, Autoconf и многие другие. Помимо этого, в 1988 году с целью юридически закрепить за пользователями права на копирование, модифицирование и распространение программ и исходных кодов проекта GNU, Столлманом публикуется лицензия GNU GPL (сокр. от «GNU General Public License» = «Универсальная общественная лицензия GNU»). Однако, несмотря на все его успехи, даже спустя 8 лет после старта проекта, не хватало самого важного компонента операционной системы — её ядра…
История создания Linux
В январе 1991 года, финский студент Линус Торвальдc, находясь под впечатлением от купленной им книги «Проектирование и реализация операционных систем» автора Эндрю С. Таненбаума, с целью детального изучения концепций и строения ОС Unix, решает купить новый компьютер на базе процессора Intel 80386, на который ставит разработанную Таненбаумом учебную ОС Minix.
Но учебная система — она на то и учебная, что обладает рядом недостатков. В частности, в Minix не только была плохая эмуляция терминала, но и не было возможности перевести в фоновый режим программу, которой временно не пользуешься.
И тогда в августе 1991 года Торвальдс объявляет в сети Usenet о том, что создает свою собственную (свободную) операционную систему с открытыми исходными кодами — Linux. Стоит отметить, что в тот момент речь еще не шла о полноценной системе, скорее это был её прообраз в виде ядра.
17 сентября того же 1991 года, без каких-либо особо публичных объявлений, выходит Linux версии 0.01.
Вскоре после этого, 5 октября, Торвальдс представляет версию 0.02, ставшей первой «официальной» версией своей ОС.
А уже 16 апреля 1994, когда, по мнению Линуса, система стала полностью работоспособной, вышел первый, после более чем двух лет развития, мажорный релиз системы — Linux 1.0.
Открытие исходных кодов операционной системы сыграло решающую роль в дальнейшем развитии Linux. Но необходимо все-таки помнить, что технически Linux — это только лишь ядро, без сопутствующих прикладных программ. Полноценной ОС его делает сопутствующее программное обеспечение. Пока роль такого программного обеспечения играли компоненты учебной системы Таненбаума.
Позже, когда Linux немного «окреп и встал на ноги», приложения из проекта GNU заменили соответствующие программы из Minix, так как лицензия (GNU GPL) на исходные коды программ проекта GNU была более удобна для применения в молодой операционной системе.
Таким образом, миру явилась полноценная работающая операционная система под названием «GNU/Linux», которую мы привыкли называть просто «Linux», состоящая из ядра Linux, написанного Торвальдсом, и окружающего программного обеспечения, созданного в рамках проекта Столлмана, GNU.
Что такое Linux?
Linux — это семейство Unix-подобных операционных систем, использующих ядро Linux, которое разработал финно-американский программист Линус Торвальдс. ОС, использующие ядро Linux, называются дистрибутивами Linux, и они являются такими же операционными системами как Microsoft Windows или Apple macOS, но с одной очень важной особенностью, а именно — их исходные коды являются открытыми, так как они распространяются под лицензией GNU GPL, которая подразумевает создание свободного и открытого программного обеспечения (open source software). Это означает, что у любого пользователя есть право изучать и изменять исходный код.
Примечание: Стоит отметить, что есть также и платные дистрибутивы Linux, например, Red Hat Enterprise Linux, Astra Linux Special Edition и др.
Официальным талисманом Linux с 1996 года является пингвин Tux (сокр. от «Torvalds UniX«). Идею использовать пингвина в качестве талисмана Linux выдвинул создатель этого ядра Линус Торвальдс.
Пингвин Tux — талисман Linux
GNU/Linux или Linux?
В сообществе программистов существует спор об именовании операционных систем, использующих ядро Linux и программное обеспечение, разработанное под лицензией GNU GPL. Поскольку ядро Linux само по себе не является работающей операционной системой, то многие предпочитают использовать термин «GNU/Linux».
Примечание: Поскольку статьи цикла «Уроки по Linux» имеют цель донести простыми словами о Linux-системах и их использовании для начинающих, то ради сохранения простоты и лаконичности мы будем использовать термин «Linux», обозначающий операционные системы, работающие на базе ядра Linux.
Вы же можете использовать как термин «Linux», так и термин «GNU/Linux».
Архитектура Linux-систем
На следующем рисунке показана архитектура Linux-систем:
«Железо» — аппаратное обеспечение компьютера (процессор, видеокарта, оперативная память и пр.) со всеми его периферийными устройствами.
Ядро — является основным компонентом операционной системы, взаимодействует непосредственно с аппаратным обеспечением, играя роль посредника между низкоуровневым «железом» и компонентами верхнего уровня.
Оболочка (или «shell», «командный интерпретатор») — интерфейс для взаимодействия между пользователями системы и ядром ОС, абстрагирующий внутреннее устройство системы. Принимает команды от пользователей и запускает на выполнение соответствующие функции.
Утилиты (vi, cat, sed, date, компиляторы и др.) — служебные программы, которые предоставляют пользователю большую часть функциональных возможностей операционной системы.
Ядро Linux
Ядро — это своего рода главная программа, являющаяся основной частью операционной системы. Оно выступает в роли посредника между устройствами компьютера (процессором, видеокартой, оперативной памятью и т.д.) и его программным обеспечением, абстрагируя от обычных программ и пользователей сложную, низкоуровневую работу с «железом» компьютера, предоставляя взамен простой, понятный и удобный в использовании интерфейс. Для этого в код ядра были включены драйверы устройств, которые могут как загружаться в память вместе с ядром ОС, так и подключаться по мере возникновения потребности в ресурсах необходимого устройства.
Примечание: Ядро Linux было разработано в 1991 году программистом Линусом Торвальдсом. Об этом снят документальный фильм «Revolution OS» (2001 г.).
Как вы наверняка знаете, на компьютере может быть запущено сразу несколько программ: какие-то из них работают в фоновом режиме, другие могут ожидать определенных действий от пользователя, а третьим необходимо получать информацию из другой запущенной программы. В такой ситуации именно ядро берет на себя функцию оптимального распределения ресурсов компьютера между запущенными программами и организацию параллельной работы множества различных процессов. Оно первым загружается в оперативную память компьютера и всегда находится в запущенном состоянии, постоянно взаимодействуя с его аппаратным обеспечением и установленными программами.
Как правило, большинство ядер делятся на три типа:
Микроядро — это ядро, состоящее из нескольких подгружаемых в память по мере надобности независимых модулей, выполняющихся в отдельных адресных пространствах. По сути, в таком варианте исполнения оно не сильно отличается от обычных прикладных программ. К достоинствам данного ядра можно отнести теоретически большую надежность в сравнении с другими архитектурами (в действительности же не всё так радужно и гладко) и его модульность (легкость в подключении дополнительных частей ядра). К минусам микроядерной архитектуры относится то, что ядро, построенное по такой схеме, получается очень медленным (ведь ему нужно постоянно переключаться между отдельными частями).
Монолитное ядро — это полная противоположность микроядра, т.к. в памяти компьютера всегда находится весь (или почти весь) код ядра, вследствие чего скорость его работы выше в сравнении с микроядром.
Гибридное ядро — это ядро, сочетающее в себе элементы как монолитной, так и микроядерной архитектур.
Ядро Linux хоть и относится к монолитным ядрам, но оно также заимствует и некоторые идеи из микроядерной архитектуры, что означает, что вся операционная система работает в пространстве ядра, а драйвера устройств (в виде модулей) могут быть легко загружены (или выгружены) прямо во время работы операционной системы.
Заключение
Linux поддерживает целый ряд аппаратных устройств от телефонов и до суперкомпьютеров. Каждая операционная система на базе ядра Linux имеет ядро Linux и набор ПО для управления аппаратными ресурсами компьютера.
На следующих уроках мы детально рассмотрим тему лицензии GNU GPL, сравним Linux и Windows, выполним обзор дистрибутивов Linux и продолжим наше погружение в изучение Linux.
Поделиться в социальных сетях:
Linux
Linux — это семейство операционных систем (ОС), работающих на основе одноименного ядра. Нет одной операционной системы Linux, как, например, Windows или MacOS. Есть множество дистрибутивов (набор файлов, необходимых для установки ПО), выполняющих конкретные задачи.
Кратчайшая история создания Linux
Линус Торвальдс — первый разработчик и создатель Linux. Именно в честь него и была названа ОС. В 1981 году Линус начал работу над собственной ОС семейства Unix. Через три года появилась первая версия, доступная для скачивания. Но тогда она имела очень низкий спрос — ей пользовались буквально несколько человек.
Только через 10 лет ОС Linux получила широкое распространение. Сообщество программистов подхватило идею свободного ПО, специалисты стали помогать развивать проект.
Про логотип
Логотип и талисман Linux — пингвин Tux с желтыми лапами и клювом. В 1996 году разработчики ядра Linux решили выбрать талисман. Торвальдс обмолвился о том, что ему очень нравятся пингвины. Поэтому на логотипе ОС изображен пингвин.
Где нужен Linux?
Дистрибутивы Linux практически полностью захватили рынок веб-серверов. Согласно рейтингу аналитического агентства W3Techs, на Linux-серверах развернуты 75,1% сайтов.
ОС Android работает на ядре Linux, поэтому она используется и в мобильных устройствах.
Это специализированные вычислительные машины, превосходящие по своим техническим параметрам и скорости вычислений многие обычные компьютеры.
Они уникальны, для многих из них требуется особая ОС, способная решать конкретные задачи. Благодаря открытому исходному коду разработчики могут видоизменять ОС так, чтобы она работала и на таких машинах.
Linux занял свою нишу и в игровых консолях, но ориентированных на эту ОС игр пока не так много. Компания Steam работает над исправлением ситуации — разрабатывает операционную систему SteamOS. Она будет поставляться вместе с игровой консолью Steam Machine.
Устройства IoT и умная техника
Многие из них созданы на основе Linux. Так, компания Samsung разработала операционную систему Tize, LG — WebOS, а Panasonic и Philips используют FirefoxOS.
Авиация и транспорт
Во встроенных компьютерах Tesla и машинах с автопилотами Google используется операционная система Linux. ПО для отслеживания трафика в США аналогично разработано на этой ОС, а администрация авиации Америки перешла на нее еще в 2006 году.
Читайте также: Главные профессии в IT и что для них нужно.
Какие компоненты у дистрибутива Linux?
Начинающий программист должен знать структуру Linux, чтобы понимать, как она устроена и каким образом функционирует.
На компьютере могут быть запущены сразу несколько программ. Первые работают в фоновом режиме, вторые ожидают определенных действий от пользователя, третьи получают информацию из других запущенных программ. Именно ядро распределяет ресурсы компьютера между всеми программами и организует параллельную работу множества разных процессов.
Какие есть виды ядер? Всего выделяют 3 типа: микроядра, монолитные и гибридные.
Микроядро (microkernel)
Состоит из нескольких независимых модулей, которые подгружаются в память по мере надобности.
теоретически высокая степень надежности (по сравнению с другими архитектурами);
низкое потребление памяти;
легкое подключение дополнительных частей ядра (модульность).
низкая скорость из-за постоянного переключения между отдельными частями;
доступность аппаратных средств только через драйверы.
Монолитное ядро (monolithic)
Противоположность микроядра. В памяти ПК всегда размещен весь (либо практически весь) код ядра. Поэтому скорость его работы выше в сравнении с микроядром.
прямой доступ к аппаратным средствам;
простой обмен данными между процессами;
более высокая скорость реакции процессов.
меньшая степень безопасности (по сравнению с микроядром);
занимает много оперативной памяти.
Гибридное ядро (hybrid)
Комбинация элементов двух ранее описанных архитектур. Для ускорения работы запускает модули операционной системы в пространстве ядра.
возможность выбора того, что будет функционировать в пространстве ядра и пользователя;
меньший физический размер (в сравнении монолитным ядром);
большая степень гибкости.
более медленная работа;
выпуск драйверов устройств только производителями.
Начните свой путь в IT
Попробуйте себя в программировании, аналитике данных, Data Science и других востребованных специальностях — получите все курсы для входа в IT по цене одного.
Скидка 45% по промокоду BLOG.
Ядро Linux — монолитное, при этом оно заимствует некоторые идеи из микроядерной архитектуры. Это означает, что вся ОС функционирует в пространстве ядра, а драйвера устройств могут легко загружаться (или выгружаться) непосредственно при работе операционной системы.
Железо — аппаратное обеспечение ПК с его периферийными устройствами.
Ядро — основной компонент ОС, взаимодействует с аппаратным обеспечением, выступает посредником между низкоуровневым железом и компонентами верхнего уровня.
Оболочка — интерфейс для взаимодействия между ядром ОС и пользователями, абстрагирует внутреннее устройство системы, получает команды от пользователей, запускает необходимые функции.
Утилиты — служебные программы, дающие пользователю большую часть функциональных возможностей System OS Linux. Виды утилит: sed, cat, date, vi и прочие.
Компиляторы — технические средства, преобразующие программный код в машинный.
Системные утилиты
Утилиты — вспомогательные компьютерные программы в составе общего ПО. Они нужны для выполнения типовых задач, связанных с работой оборудования и ОС. У Linux есть набор простых утилит. Они позволяют, например, редактировать данные, изменять расположение файлов.
Системные библиотеки
Системные библиотеки — это специальные программы, дающие доступ к функциям ядра. Для выполнения какой-либо задачи ядро вначале получает системный вызов, исходящий от приложений. Но у каждого ядра свой набор системных вызовов, и они должны понимать формат выполнения задачи. Поэтому программисты разработали стандартную библиотеку процедур, описывающую набор системных вызовов для конкретной ОС.
Утилиты разработки ПО
При помощи трех вышеперечисленных компонентов операционная система сможет запускаться и функционировать. Но для обновления и создания новых программ нужно иметь дополнительные библиотеки и инструменты — toolchain. Этот набор программ, инструментов и утилит поможет создавать рабочее приложение из исходных кодов.
Пользовательские программы
Они не считаются обязательными компонентами ОС. Нередко их пишут сами пользователи. Программы помогают задать конкретную работу. К таким утилитам относятся браузеры, офисные пакеты, инструменты графического дизайна, плееры и пр.
Плюсы Linux
Минусы Linux
Поддержка и помощь
Существуют разные онлайн-форумы и чат-каналы, которые можно использовать для получения помощи. Эти каналы варьируются в зависимости от дистрибутива, который используется.
Станьте универсальным специалистом по администрированию Linux с нуля и разверните собственный кластер. Дополнительная скидка 5% по промокоду BLOG.