Семейство ОС Unix. ОС Linux

Семейство ОС Unix. ОС Linux. Операционная система- это комплекс программ, который обеспечивает управление аппаратными средствами компьютера, организует работу с файлами в том числе запуск и управление выполнением программ, реализует взаимодействие с пользователем, т.е. интерпретацию вводимых пользователем команд и вывод результатов обработки этих команд.

Наиболее известными операционными системами для компьютеров являются семейства операционных систем Microsoft Windows и UNIX. Первые ведут свою родословную от операционной системы MS-DOS, которой оснащались первые персональные компьютеры фирмы IBM. Операционная система UNIX была разработана группой сотрудников Bell Labs под руководством Денниса Ричи, Кена Томпсона и Брайана Кернигана Dennis Ritchie, Ken Thompson, Brian Kernighan в 1969 году. В конце 70-х годов сотрудники Калифорнийского университете в Беркли внесли ряд усовершенствований в исходные коды UNIX, включая работу с протоколами семейства TCP IP. Их разработка стала известна под именем BSD Berkeley Systems Distribution. Она распространялась под лицензией, которая позволяла дорабатывать и усовершенствовать продукт, и передавать результат третьим лицам с исходными кодами или без них при условии, что будет указано, какая часть кода разработана в Беркли.

Операционные системы типа UNIX, в том числе и BSD, изначально разрабатывались для работы на больших многопользовательских компьютерах- мейнфреймах.

Но персональные компьютеры постепенно наращивали мощь своего аппаратного обеспечения, и в наши дни они уже превосходят по возможностям те мейнфреймы, для которых в 70-х годах разрабатывалась ОС UNIX. В начале 90-х годов студент хельсинкского университета Линус Торвальдс Linus Torvalds приступил к разработке UNIX-подобной ОС для IBM-совместимых персональных компьютеров.

Основные характеристики ОС LinuxНа сегодняшний момент Linux- самая современная, устойчивая и быстроразвивающаяся система, почти мгновенно вбирающая в себя самые последние технологические новшества. Исходные коды Linux распространяются свободно и общедоступны. Linux обладает всеми возможностями, которые присущи современным полнофункциональным операционным системам типа UNIX, такими как 1 . Реальная многозадачность Ядро осуществляет режим разделения времени центрального процессора, поочередно выделяя каждому процессу интервалы времени для выполнения. 2 . Многопользовательский доступ Linux поддерживает возможность одновременной работы многих пользователей. При этом Linux может предоставлять все системные ресурсы пользователям, работающим с хостом через различные удаленные терминалы. 3 . Свопирование оперативной памяти на диск Свопирование оперативной памяти на диск позволяет работать при ограниченном объеме физической оперативной памяти для этого содержимое некоторых частей страниц оперативной памяти записываются в выделенную область на жестком диске, которая трактуется как дополнительная оперативная память. Это несколько снижает скорость работы, но позволяет организовать работу программ, требующих большего объема ОЗУ, чем фактически имеется в компьютере. 4 . Страничная организация памяти Системная память Linux организована в виде страниц объемом 4K. Если оперативная память полностью исчерпана, ОС будет искать давно не использованные страницы памяти для их перемещения из памяти на жесткий диск. Если какие-либо из этих страниц становятся нужны, Linux восстанавливает их с диска.

Некоторые старые Unix-системы и некоторые современные платформы включая Microsoft Windows переносят на диск все содержимое ОП, относящееся к неработающему в данный момент приложению, т.е. ВСЕ страницы памяти, относящиеся к приложению, сохраняются на диске при нехватке памяти что менее эффективно. 5 . Загрузка выполняемых модулей по требованию Ядро Linux поддерживает выделение страниц памяти по требованию, при котором только необходимая часть кода исполняемой программы находится в оперативной памяти, а не используемые в данный момент части остаются на диске. 6 . Совместное использование исполняемых программ Если необходимо запустить одновременно несколько копий какого-то приложения либо один пользователь запускает несколько идентичных задач, либо разные пользователи запускают одну и ту же задачу, то в память загружается только одна копия исполняемого кода этого приложения, которая используется всеми одновременно исполняющимися идентичными задачами. 7 . Общие библиотеки Библиотеки- наборы процедур, используемых программами для обработки данных.

Существует некоторое количество стандартных библиотек, используемых одновременно более чем одним процессом.

В старых системах такие библиотеки включались в каждый исполняемый файл, одновременное выполнение которых приводило к непродуктивному использованию памяти.

В новых системах в частности, в Linux, обеспечивается работа с динамически и статически разделяемыми библиотеками, что позволяет сократить размер отдельных приложений. 8 . Динамическое кэширование диска Кеширование диска- это использование части оперативной памяти для хранения часто используемых данных с диска, что существенно ускоряет доступ к часто используемым программам и задачам.

Пользователи MS-DOS работают со SmartDrive, который резервирует фиксированные области системной памяти для кеширования диска.

Linux использует более динамичную систему кеширования память, зарезервированная под кеш, увеличивается, когда память не используется, и уменьшается, если системе или процессу пользователя требуется больше памяти. 9 . 100 -ное соответствие стандарту POSIX 1003.1. Частичная поддержка возможностей System V и BSD POSIX 1003.1 Portable Operating System Interface- интерфейс мобильной операционной системы задаeт стандартный интерфейс Unix-систем, который описывается набором процедур языка Си. Сейчас он поддерживается всеми новыми ОС. Microsoft Windows NT также поддерживает POSIX 1003.1. Linux 100 -но соответствует POSIX. Дополнительно поддерживаются некоторые возможности System V и BSD для увеличения совместимости. 10 . System V IPC Linux использует технологию IPC InterProcess Communication для обмена сообщениями между процессами, использования семафоров и общей памяти. 11 . Возможность запуска исполняемых файлов других ОС Linux не является первой в истории операционной системой. Для ранее разработанных ОС, включая DOS, Windows 95, FreeBSD или OS 2, разработана масса различного, в том числе очень полезного и очень неплохого программного обеспечения.

Для запуска таких программ под Linux разработаны эмуляторы DOS, Windows 3.1 и Windows 95. Более того, фирмой Vmware разработана система виртуальных машин, представляющая собой эмулятор компьютера, в котором можно запустить любую операционную систему. Имеются аналогичные разработки и у других фирм. ОС Linux способна также выполнять бинарные файлы других Intel-ориентированных Unix-платформ, соответствующих стандарту iBCS2 intel Binary Compatibility . 12 . Поддержка различных форматов файловых систем Linux поддерживает большое число форматов файловых систем, включая файловые системы DOS и OS 2, а также современные журналируемые файловые системы.

При этом и собственная файловая система Linux, которая называется Second Extended File System ext2fs, позволяет эффективно использовать дисковое пространство. 13 . Сетевые возможности Linux можно интегрировать в любую локальную сеть. Поддерживаются все службы Unix, включая Networked File System NFS , удалeнный доступ telnet, rlogin, работа в TCP IP сетях, dial-up-доступ по протоколам SLIP и PPP, и т.д Также поддерживается включение Linux-машины как сервера или клиента для другой сети, в частности, работает общее использование sharing файлов и удаленная печать в Macintosh, NetWare и Windows. 14 . Работа на разных аппаратных платформах Хотя ОС Linux первоначально была разработана для ПК на базе Intel 386 486, сейчас она может работать на всех версиях Intel-овских микропроцессоров, начиная с 386 и кончая многопроцессорными системами на Pentium III с Pentium IV возникли определенные трудности, но, судя по сообщениям в Интернете, они были вызваны ошибками в реализации процессора. Так же успешно Linux работает на различных клонах Intel от других производителей в Интернете встречаются сообщения о том, что на процессорах Athlon и Duron от AMD Linux работает даже лучше, чем на Intel. Кроме того, разработаны версии для других типов процессоров- ARM, DEC Alpha, SUN Sparc, M68000 Atari и Amiga , MIPS, PowerPC и других отметим, что в настоящей книге рассматривается только вариант для IBM-совместимых компьютеров. Дистрибутивы LinuxВ любой операционной системе можно выделить 4 основных части ядро, файловую структуру, интерпретатор команд пользователя и утилиты.

Ядро- это основная, определяющая часть ОС, которая управляет аппаратными средствами и выполнением программ.

Файловая структура- это система хранения файлов на запоминающих устройствах. Интерпретатор команд или оболочка- это программа, организующая взаимодействие пользователя с компьютером.

И, наконец, утилиты- это просто отдельные программы, которые, ничем не отличаются от других программ, запускаемых пользователем, за исключением их основного назначения- они выполняют служебные функции.

Слово Linux обозначает только ядро. Поэтому правильнее было бы говорить операционная система, основанная на ядре Linux. Ядро ОС Linux разрабатывается под общим руководством Линуса Торвальдса и распространяется свободно на основе лицензии GPL , как и огромное количество другого программного обеспечения, утилит и прикладных программ.

Одним из следствий свободного распространения ПО для Linux явилось то, что большое число разных фирм и компаний, а также просто независимых групп разработчиков стали выпускать так называемые дистрибутивы Linux. Дистрибутив- это набор программного обеспечения, включающий все 4 основные составные части ОС, т. е. ядро, файловую систему, оболочку и совокупность утилит, а также некоторую совокупность прикладных программ.

В мире существует уже более сотни различных дистрибутивов Linux, и все время появляются новые.

На сегодняшний день заслуживают внимания только три дистрибутива Red Hat Linux Cyrillic Edition, Linux Mandrake Russian Edition и его потомок ALTLinux и ASPLinux. Для данных дистрибутивов характерно принадлежность к семейству дистрибутивов, строящихся на основе Red Hat Linux Red Hat- это самый распространенный в мире дистрибутив. Эти дистрибутивы изначально русифицированы.

В каждом из них имеется достаточно отлаженная процедура установки, автоматически распознающая большинство компонент аппаратного обеспечения, что очень облегчает процедуру инсталляции системы.

Легко устанавливается добавляется дополнительное программное обеспечение, так как оно поставляется в RPM-пакетах технология распространения ПО, аналог программы setup под Windows. Эти дистрибутивы поддерживаются сформировавшимися командами разработчиков и постоянно обновляются.

Нумерация версий. Различают номера версий дистрибутивов и номера версий ядра. Обычно под версией Linux имеют в виду версию ядра версии ядра развиваются последовательно, а не ветвятся и множатся, как дистрибутивы. Версии ядра Linux принято обозначать тремя числами, разделенными точкой.

Например, дистрибутив Black Cat версии 5.2 был построен на основе ядра версии 2.0.36, т. е. это был Linux версии 2.0.36. Версии ядра с нечетным значением второй цифры обычно не используются для создания дистрибутивов, потому что являются экспериментальными отладочными. Версии с четной второй цифрой являются считаются устойчиво работающими. Тема 1.2.