3 Основные характеристики ОС Linux
В силу того, что исходные коды Linux распространяются свободно и общедоступны, к развитию системы с самого начала подключилось большое число независимых разработчиков. Благодаря этому на сегодняшний момент Linux — самая современная, устойчивая и быстроразвивающаяся система, почти мгновенно вбирающая в себя самые последние технологические новшества. Она обладает всеми возможностями, которые присущи современным полнофункциональным операционным системам типа UNIX. Приведем краткий список этих возможностей.
Реальная многозадачность
Все процессы независимы; ни один из них не должен мешать выполнению других задач. Для этого ядро осуществляет режим разделения времени центрального процессора, поочередно выделяя каждому процессу интервалы времени для выполнения. Это существенно отличается от режима "вытесняющей многозадачности", реализованной в Windows 95, когда процесс должен сам "уступить" процессор другим процессам (и может сильно задержать их выполнение).
Многопользовательский доступ
Linux — не только многозадачная ОС, она поддерживает возможность одновременной работы многих пользователей. При этом Linux может предоставлять все системные ресурсы пользователям, работающим с хостом через различные удаленные терминалы.
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.
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.
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.
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.
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.
Динамическое кеширование 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.
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.
System V IPC
Linux использует технологию IPC (InterProcess Communication) для обмена сообщениями между процессами, использования семафоров и общей памяти.
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).
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.
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.
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). (Примеч.3) 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).
Количество частных пользователей различных версий Linux'а точно оценить невозможно — ведь дистрибутивы этой системы, в отличие от полностью коммерческих программ, можно совершенно безвозмездно получить у друзей или некоммерческих дистрибуторов, а также скачать с FTP-серверов тех же самых фирм, которые успешно торгуют Linux'ом. Совершенно немыслимая в понятиях обычного капитализма схема работает и устраивает всех участников.
Скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается. Операционная система Linux стала известна широкой публике не более двух лет назад. Те, кто давно интересуется новостями из мира высоких технологий и общается время от времени с представителями породы «сумасшедший программист» (в англоязычном варианте — geek или nerd), знакомы со словом Linux года эдак с 95-го. Неудивительно, что сегодняшний успех Linux на многих фронтах — от коммерческого до «идеологического» — многим кажется поразительно, невероятно быстрым. Наберите в окошке запроса на altavista.com слово Windows — и получите 8 670 139 ссылок. На слово Linux их выскочит 2 989 363. Восемь месяцев назад соотношение было примерно равно 6 500 000 на 900 000. Вполне примечательно, не правда ли? Так откуда этот Linux взялся и почему он успешен? Кто дернул за веревочку? Чему и почему мы рукоплещем? Давайте на секунду вернемся на тридцать лет и возьмем разбег — так будет проще. Вся эта история началась задолго до того, как мир узнал о Линусе Торвальдсе, создателе самого, пожалуй, успешного программистского проекта последнего десятилетия. В 1971 году молодой программист и исследователь Ричард Столлмен начал работать в знаменитом Массачусетском Технологическом институте. В те времена, в эпоху «больших компьютеров», программное обеспечение зачастую разрабатывалось свободными объединениями программистов и бесплатно передавалось другим нуждающимся в нем пользователям. Нередко этим занимались даже крупные фирмы. Такой фирмой, например, была AT&T, а точнее, Bell Labs. Ей было запрещено вести коммерческую деятельность в компьютерной области, и поэтому разработчики операционной системы Unix Кен Томпсон (Ken Thompson) и Деннис Ричи (Dennis Ritchie) высылали желающим магнитные ленты с «исходниками» Unix со своего места работы только за стоимость расходных материалов. К 1983 году положение изменилось — наступила эра персональных компьютеров, коммерческие программы и операционные системы (в частности, DOS от Microsoft) начали свое победное шествие по миру, и ржа корыстолюбия проникла в мир «больших» машин и «серьезного» программирования. И потому Столлмен, опечалившись в сердце своем, основал проект GNU (www.gnu.org), целью которого было вернуть старые добрые времена. GNU – это UNIX-совместимая система, включающая в себя набор «свободного» (или «открытого») программного обеспечения .
На основополагающем понятии «свободного» программного обеспечения стоит остановиться подробнее. В манифесте GNU отличию «свободных» программ от «бесплатных» уделено очень много места — по-русски же это можно сказать гораздо короче, поскольку эти понятия не обозначаются, как в английском, одним словом «free». Получив в пользование или купив «свободную» программу, вы можете: