История ядра Linux
Характеристика краткой биографии Л. Торвальда, анализ творческой деятельности программиста. Знакомство со свойствами ядра Linux, рассмотрение подсистем. SCI как тонкий уровень, предоставляющий средства для вызова функций ядра из пространства пользователя.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.03.2013 |
| Размер файла | 440,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
программист ядро linux подсистема
Linux -- не более, чем ядро операционной системы. Однако, если анонимус имеет элементарные представления о работе ОС, то он понимает, что голое ядро использовать невозможно. Для этого оно должно быть скомбинировано с программами пользовательского окружения. Эта комбинация и образует ОС. В случае с Linux это будет называться «Дистрибутивом Linux» (их более 9000). Что характерно, работа в различных дистрибутивах может отличаться не меньше, чем работа в Windows и одном из дистрибутивов Linux. Существуют как дистрибутивы, ориентированные на настройку всего и вся с помощью GUI, так и ориентированные на работу в текстовом режиме. Кроме того, некоторые дистрибутивы пересобирают под другое ядро: например, Debian BSD или Nexenta.
Биография Линуса Торвальда
Линус родился в Хельсинки. Родители, шведскоговорящие финны Нильс и Анна Торвальдс, были в 60-х годах студентами-радикалами, отец даже был коммунистом, в середине 70-х проведшим год в Москве. Линус был назван в честь Линуса Полинга. В школе преуспевал в физике и математике. Был малообщительным, скромным мальчиком. Его часто дразнили из-за политических взглядов его отца.
В 1988 году Линус поступил в Университет Хельсинки, который окончил в 1996, получив степень магистра кибернетики.
Линус Торвальдс живёт в городе Портленд, штат Орегон, США, с женой Туве, шестикратной чемпионкой Финляндии по каратэ, тремя дочерьми: Патрицией Мирандой (р. 5 декабря 1996), Даниэлой Йоландой (р. 16 апреля 1998) и Селестой Амандой (р. 20 ноября 2000), а также котом Рэнди.
С февраля 1997 по июнь 2003 он работал в компании Transmeta Corporation, после чего перешёл в компанию Open Source Development Labs. Хотя OSDL находится в Портленде, Орегон, он работает дома в Сан-Хосе.
Личный талисман Линуса Торвальдса -- пингвин Такс (Tux), ставший также эмблемой ОС Linux.
Закон Линуса, окончательно сформулированный Эриком С. Рэймондом, гласит: «При достаточном количестве глаз, все ошибки лежат на поверхности». Глубокой ошибкой называется та, которую трудно найти, но если достаточно много людей ищут ошибки, то все они становятся поверхностными. Оба программиста разделяют идеологию открытого исходного кода, отчасти основанную на вере в этот закон.
В отличие от многих идеологов открытого исходного кода, Торвальдс редко выступает с публичными комментариями о конкурирующих программах. Его критиковали за работу над программным обеспечением с закрытым исходным кодом в компании Transmeta и за использование закрытого приложения BitKeeper. Тем не менее, на выпады против Linux и идеологии открытого кода со стороны таких софтверных гигантов, как Майкрософт и SCO, он реагировал резко.
Ядро LINUX
В 1991 году Линус Торвальдс, финский студент, чрезвычайно увлёкся идеей написать совместимое с UNIX ядро операционной системы для своего персонального компьютера с процессором ставшей очень широко распространённой архитектуры Intel 80386. Прототипом для будущего ядра стала операционная система MINIX: совместимая с UNIX операционная система для персональных компьютеров, которая загружалась с дискет и умещалась в очень ограниченной в те времена памяти персонального компьютера. MINIX был создан Эндрю Таненбаумом в качестве учебной операционной системы, демонстрирующей архитектуру и возможности UNIX, но непригодной для полноценной работы с точки зрения программиста. Именно полноценное ядро для своего ПК и хотел сделать Линус Торвальдс. Название своему ядру он дал freax, но позже оно было изменено хозяином ftp сервера на Linux -- гибрид имени создателя и слова UNIX.
Совместимость с UNIX в этот момент означала, что операционная система должна поддерживать стандарт POSIX. POSIX -- это функциональная модель совместимой с UNIX операционной системы, в которой описано, как должна вести себя система в той или иной ситуации, но не приводится никаких указаний, как это следует реализовать программными средствами. POSIX описывал те свойства UNIX-совместимых систем, которые были общими для разных реализаций UNIX на момент создания этого стандарта. В частности, в POSIX описаны системные вызовы, которые должна обрабатывать операционная система, совместимая с этим стандартом.
Важнейшую роль в развитии Linux сыграли глобальные компьютерные сети Usenet и Internet. На самых ранних стадиях Линус Торвальдс обсуждал свою работу и возникающие трудности с другими разработчиками в телеконференции comp.os.minix в сети Usenet, посвящённой операционной системе MINIX. Ключевым решением Линуса стала публикация исходных текстов ещё малоработоспособной первой версии ядра под свободной лицензией GNU GPL. Благодаря этому и получавшей всё большее распространение сети Internet очень многие получили возможность самостоятельно компилировать и тестировать это ядро, участвовать в обсуждении и исправлении ошибок, а также присылать исправления и дополнения к исходным текстам Линуса. Теперь над ядром работал уже не один человек, разработка пошла быстрее и эффективнее.
В 1992 году версия ядра Linux достигла 0.95, а в 1994 году вышла версия 1.0, что свидетельствовало о том, что разработчики наконец сочли, что ядро в целом закончено и все ошибки (теоретически) исправлены. В настоящее время разработка ядра Linux -- дело уже гораздо большего сообщества, чем во времена до версии 1.0. Изменилась и роль самого Линуса Торвальдса: теперь он не главный разработчик, а наиболее авторитетный член сообщества, по традиции оценивающий качество исходных текстов, которые должны быть включены в ядро, и дающий своё добро на их включение. Тем не менее, общая модель свободной разработки сообществом сохраняется.
GNU И LINUX
Однако как нельзя сделать операционную систему без ядра, так и ядро будет бесполезно без утилит, которые использовали бы его возможности. Благодаря проекту GNU. Линус Торвальдс сразу получил возможность использовать с Linux свободные утилиты: bash, компилятор gcc, tar, gzip и многие другие уже известные и широко используемые приложения, которые могли работать с его UNIX-совместимым ядром. Так Linux сразу попал в хорошее окружение и в сочетании с утилитами GNU представлял собой очень интересную среду для разработчиков программного обеспечения даже на самой ранней стадии своего развития.
Принципиальным шагом вперёд было именно то, что из ядра Linux и утилит и приложений GNU впервые стало возможно сделать полностью свободную операционную систему, то есть работать с компьютером и, более того, разрабатывать новое программное обеспечение, пользуясь только свободным программным обеспечением. Идеал полностью некоммерческой разработки, сформулированный Столлманом, теперь мог быть воплощён в жизнь.
Вскоре появлялись теоретические возможности воплощения идеала, но это не означало его немедленной практической реализации. Совместимость Linux и утилит GNU была обусловлена тем, что и то, и другое писалось с ориентацией на одни и те же стандарты и практику. Однако в рамках этой практики (то есть при наличии множества различных UNIX-систем) оставался большой простор для несовместимости и различных решений. Поэтому на начальном этапе разработки ядра каждое заработавшее на Linux приложение GNU было для Линуса очередным достижением. Первыми стали bash и gcc. Таким образом, сочетание GNU и Linux давало возможность создать свободную операционную систему, но само по себе ещё не составляло такой системы, потому что Linux и различные утилиты GNU оставались разрозненными программными продуктами, написанными разными людьми, не всегда принимавшими в расчёт то, что делали другие. Основным же свойством любой системы является согласованность её компонентов.
Анатомия ядра
Перейдем к общему обзору архитектуры операционной системы GNU/Linux. Операционную систему можно условно разделить на два уровня, как показано на Рис. 1.
Рисунок 1
На верхнем уровне находится пользовательское пространство (пространство приложений). Здесь исполняются приложения пользователя. Под пользовательским пространством располагается пространство ядра. Здесь функционирует ядро Linux.
Имеется также библиотека GNU C (glibc). Она предоставляет интерфейс системных вызовов, который обеспечивает связь с ядром и дает механизм для перехода от приложения, работающего в пространстве пользователя, к ядру. Это важно, поскольку ядро и пользовательское приложение располагаются в разных защищенных адресных пространствах. При этом, в то время как каждый процесс в пространстве пользователя имеет свое собственное виртуальное адресное пространство, ядро занимает одно общее адресное пространство
Ядро Linux можно, в свою очередь, разделить на три больших уровня. Наверху располагается интерфейс системных вызовов, который реализует базовые функции, например, чтение и запись. Ниже интерфейса системных вызовов располагается код ядра, точнее говоря, архитектурно-независимый код ядра. Этот код является общим для всех процессорных архитектур, поддерживаемых Linux. Еще ниже располагается архитектурно-зависимый код, образующий т.н. BSP (Board Support Package - пакет поддержки аппаратной платформы). Этот код зависит от процессора и платформы для конкретной архитектуры.
Свойства ядра Linux
Обсуждая архитектуру большой и сложной системы, можно рассматривать ее со многих разных точек зрения. Одна из целей архитектурного анализа может состоять в том, чтобы лучше понять исходный код системы. Именно этим мы здесь и займемся.
В ядре Linux реализован целый ряд важных архитектурных элементов. И на самом общем, и на более детальных уровнях ядро можно подразделить на множество различных подсистем. С другой стороны, Linux можно рассматривать как монолитное целое, поскольку все базовые сервисы собраны в ядре системы. Такой подход отличается от архитектуры с микроядром, когда ядро предоставляет только самые общие сервисы, такие как обмен информацией. ввод/вывод, управление памятью и процессами, а более конкретные сервисы реализуются в модулях, подключаемых к уровню микроядра. Каждая из этих точек зрения имеет свои достоинства, но я здесь не буду вдаваться в это обсуждение.
С течением времени ядро Linux стало более эффективным с точки зрения использования памяти и процессорных ресурсов и приобрело исключительную стабильность. Однако самый интересный аспект Linux, учитывая размер и сложность этой системы - это ее переносимость. Linux можно откомпилировать для огромного количества разных процессоров и платформ, имеющих разные архитектурные ограничения и потребности. Например, Linux может работать на процессоре как с блоком управления памятью (MMU), так и без MMU. Поддержка процессоров без MMU реализована в версии ядра uClinux
Основные подсистемы ядра Linux
Как показано на Рис. 2, ядро по сути представляет собой диспетчер ресурсов. Независимо от того, что представляет собой управляемый ресурс - процесс, память или аппаратное устройство, - ядро организует и упорядочивает доступ к ресурсу множества конкурирующих пользователей (как в пространстве ядра, так и в пространстве пользователя).
Рисунок 2
Интерфейс системных вызовов
SCI - это тонкий уровень, предоставляющий средства для вызова функций ядра из пространства пользователя. Как уже говорилось, этот интерфейс может быть архитектурно зависимым, даже в пределах одного процессорного семейства. SCI фактически представляет собой службу мультиплексирования и демультиплексирования вызова функций. Реализация SCI находится в ./linux/kernel, а архитектурно-зависимая часть - в ./linux/arch. Более подробные сведения об этом компоненте можно найти в разделе Ресурсы.
Управление процессами
Управление процессами сконцентрировано на исполнении процессов. В ядре эти процессы называются потоками (threads); они соответствуют отдельным виртуализованным объектам процессора (код потока, данные, стек, процессорные регистры). В пространстве пользователя обычно используется термин процесс, хотя в реализации Linux эти две концепции (процессы и потоки) не различают. Ядро предоставляет интерфейс программирования приложений (API) через SCI для создания нового процесса (порождения копии, запуска на исполнение, вызова функций Portable Operating System Interface [POSIX]), остановки процесса (kill, exit), взаимодействия и синхронизации между процессами (сигналы или механизмы POSIX).
Еще одна задача управления процессами - совместное использование процессора активными потоками. В ядре реализован новаторский алгоритм планировщика, время работы которого не зависит от числа потоков, претендующих на ресурсы процессора. Название этого планировщика - O(1) - подчеркивает, что на диспетчеризацию одного потока затрачивается столько же времени, как и на множество потоков. Планировщик O(1) также поддерживает симметричные многопроцессорные конфигурации (SMP). Исходные коды системы управления процессами находятся в ./linux/kernel, а коды архитектурно-зависимой части - в ./linux/arch
Управление памятью
Другой важный ресурс, которым управляет ядро - это память. Для повышения эффективности, учитывая механизм работы аппаратных средств с виртуальной памятью, память организуется в виде т.н. страниц (в большинстве архитектур размером 4 КБ). В Linux имеются средства для управления имеющейся памятью, а также аппаратными механизмами для установления соответствия между физической и виртуальной памятью.
Однако управление памятью - это значительно больше, чем просто управление буферами по 4 КБ. Linux предоставляет абстракции над этими 4 КБ буферами, например, механизм распределения slab allocator. Этот механизм управления базируется на 4 КБ буферах, но затем размещает структуры внутри них, следя за тем, какие страницы полны, какие частично заполнены и какие пусты. Это позволяет динамически расширять и сокращать схему в зависимости от потребностей вышележащей системы.
В условиях наличия большого числа пользователей памяти возможны ситуации, когда вся имеющаяся память будет исчерпана. В связи с этим страницы можно удалять из памяти и переносить на диск. Этот процесс обмена страниц между оперативной памятью и жестким диском называется подкачкой. Исходные коды управления памятью находятся в ./linux/mm.
Виртуальная файловая система
Еще один интересный аспект ядра Linux - виртуальная файловая система (VFS), которая предоставляет общую абстракцию интерфейса к файловым системам. VFS предоставляет уровень коммутации между SCI и файловыми системами, поддерживаемыми ядром (см. Рис. 4).
На верхнем уровне VFS располагается единая API-абстракция таких функций, как открытие, закрытие, чтение и запись файлов. На нижнем уровне VFS находятся абстракции файловых систем, которые определяют, как реализуются функции верхнего уровня. Они представляют собой подключаемые модули для конкретных файловых систем (которых существует более 50). Исходные коды файловых систем находятся в ./linux/fs.
Ниже уровня файловой системы находится кэш буферов, предоставляющий общий набор функций к уровню файловой системы (независимый от конкретной файловой системы). Этот уровень кэширования оптимизирует доступ к физическим устройствам за счет краткосрочного хранения данных (или упреждающего чтения, обеспечивающего готовность данных к тому моменту, когда они понадобятся). Ниже кэша буферов находятся драйверы устройств, реализующие интерфейсы для конкретных физических устройств.
Сетевой стек
Сетевой стек по своей конструкции имеет многоуровневую архитектуру, повторяющую структуру самих протоколов. Вы помните, что протокол Internet Protocol (IP) - это базовый протокол сетевого уровня, располагающийся ниже транспортного протокола Transmission Control Protocol, TCP. Выше TCP находится уровень сокетов Сокет -- программный интерфейс для обеспечения информационного обмена между процессами, вызываемый через SCI.
Уровень сокетов представляет собой стандартный API к сетевой подсистеме. Он предоставляет пользовательский интерфейс к различным сетевым протоколам. Уровень сокетов реализует стандартизованный способ управления соединениями и передачи данных между конечными точками, от доступа к "чистым" кадрам данных и блокам данных протокола IP (PDU) и до протоколов TCP и User Datagram Protocol (UDP). Исходные коды сетевой подсистемы ядра находятся в каталоге ./linux/net.
Драйверы устройств
Подавляющее большинство исходного кода ядра Linux приходится на драйверы устройств, обеспечивающие возможность работы с конкретными аппаратными устройствами. В дереве исходных кодов Linux имеется подкаталог драйверов, в котором, в свою очередь, имеются подкаталоги для различных типов поддерживаемых устройств, таких как Bluetooth, I2C, последовательные порты и т.д. Исходные коды драйверов устройств находятся в ./linux/drivers.
Архитектурно-зависимый код
Хотя основная часть Linux независима от архитектуры, на которой работает операционная система, в некоторых элементах для обеспечения нормальной работы и повышения эффективности необходимо учитывать архитектуру. В подкаталоге ./linux/arch находится архитектурно-зависимая часть исходного кода ядра, разделенная на ряд подкаталогов, соответствующих конкретным архитектурам. Все эти каталоги в совокупности образуют BSP. В случае обычного настольного ПК используется каталог i386. Подкаталог для каждой архитектуры содержит ряд вложенных подкаталогов, относящихся к конкретным аспектам ядра, таким как загрузка, ядро, управление памятью и т.д. Исходные коды архитектурно-зависимой части находятся в ./linux/arch.[1]
Версии
Торвальдс продолжает выпускать новые версии ядра, объединяя изменения, вносимые другими программистами, и внося свои. Оно обычно называется «ванильным» (vanilla), то есть официальное ядро без каких-либо сторонних изменений. В дополнение к официальным версиям ядра существуют альтернативные ветки, которые могут быть взяты из различных источников. Как правило, разработчики дистрибутивов Linux поддерживают свои собственные версии ядра, например, включая в них драйверы устройств, которые ещё не включены в официальную версию. С 30 мая 2011 изменена политика нумерации версия ядра.
Нумерация версий до 30 мая 2011
Номер версии ядра Linux до 30 мая 2011 содержал четыре числа, следуя недавнему изменению в долго используемой до этого политике схемы версий, основанной на трёх числах. Для иллюстрации допустим, что номер версии составлен таким образом: A.B.C[.D] (например 2.2.1, 2.4.13 или 2.6.12.3).
Число A обозначает версию ядра. Оно изменяется менее часто и только тогда, когда вносятся значительные изменения в код и концепцию ядра. Оно изменялось три раза в истории ядра: в 1994 (версия 1.0), в 1996 (версия 2.0) и 31 мая 2011 (3.0.0).
Число B обозначает старшую версию ревизии ядра. Чётные числа обозначают стабильные ревизии, то есть те, которые предназначены для промышленного использования, такие как 1.2, 2.4 или 2.6. Нечётные числа обозначают ревизии для разработчиков, такие как 1.1 или 2.5. Они предназначены для тестирования новых улучшений и драйверов до тех пор, пока они не станут достаточно стабильными для того, чтобы быть включёнными в стабильный выпуск.
Число C обозначает младшую версию ревизии ядра. В старой трёхчисловой схеме нумерации оно изменялось тогда, когда в ядро включались заплатки, связанные с безопасностью, исправления ошибок, новые улучшения или драйверы. С новой политикой нумерации, однако, оно изменяется только тогда, когда вносятся новые драйверы или улучшения; небольшие исправления поддерживаются числом D.
Число D впервые появилось после случая, когда в коде ядра версии 2.6.8 была обнаружена грубая, требующая незамедлительного исправления ошибка, связанная с NFS. Однако, других изменений было недостаточно для того, чтобы это послужило причиной для выпуска новой младшей ревизии (которой должна была стать 2.6.9). Поэтому была выпущена версия 2.6.8.1 с единственным изменением в виде исправления этой ошибки. С ядра 2.6.11 эта нумерация была адаптирована в качестве новой официальной политики версий. Исправления ошибок и заплатки безопасности теперь обозначаются с помощью четвёртого числа, тогда как большие изменения отражаются в увеличении младшей версии ревизии ядра (число C).
Нумерация версий с 30 мая 2011
30 мая 2011 Линус Торвальдс выпустил ядро версии 3.0-rc1. Вместе с ним изменена политика нумерации версий ядра. Отменено использование чётных/нечётных номеров для обозначения стабильности ядра, а третье число означает стабилизацию ядра. Версия 3.0 практически не несет никаких изменений, кроме изменения политики нумерации ядра. Таким образом, стабильные версии ядра 3.0 будут именоваться 3.0.X, а следующий после этого релиз будет иметь номер 3.1.
· Версия 1.0 в марте 1994 -- поддерживала только однопроцессорные i386-машины.
· Версия 1.2 в марте 1995 -- добавлена поддержка процессоров Alpha, SPARC и MIPS.
· Версия 2.0 в июне 1996 -- добавлена поддержка других процессоров, а также многопроцессорных систем.
· Версия 2.2 в январе 1999 -- [3] (англ.).
· Версия 2.4 в январе 2001 -- добавлена поддержка ISA Plug and Play, процессоров PA-RISC, шин USB и PC-Card (PCMCIA). Поддержка для процессоров Axis Communications ETRAX CRIS и файловой системы InterMezzo были добавлены чуть позже. [4] (англ.)
· Версия 2.6 от 17 декабря 2003:
o создано ответвление мClinux (для микроконтроллеров);
o добавлена поддержка для процессоров Hitachi серии H8/300, NEC v850, процессоры для встроенных систем Motorola m68k, новая архитектура доступа к памяти NUMA, поддержка NCR Voyager, технологии Intel hyperthreading и PAE;
o добавлено:
o поддержка файловой системы XFS (разработчик -- фирма SGI);
o улучшена поддержка APIC;
o увеличено максимальное количество пользователей и групп с 65 000 до более 4 млрд;
o увеличено максимальное количество процессов с 32 000 до 1 млрд;
o увеличено максимальное количество типов устройств (major device) с 255 до 4095 и максимальное количество устройств каждого типа (minor device) с 255 до более миллиона из-за проблем с распределением номеров под типы устройства введен системный сервис udev;
o улучшена поддержка 64-битных систем и поддержка файловых систем размером более 16 Тбайт;
o уменьшено время реакции для процессов реального времени;
o переписана реализация потоков с использованием Native POSIX Thread Library (NPTL);
o улучшен загрузчик модулей;
o добавлена новая служебная файловая система sysfs;
o интеграция User-mode Linux;
Возникновение дистрибутивов
После определённого периода разработки на Linux уже стабильно работал ряд важнейших утилит GNU. Скомпилированное ядро Linux с небольшим комплектом скомпилированных уже на Linux утилит GNU составляло набор инструментов для разработчика программного обеспечения, желающего использовать свободную операционную систему на своём персональном компьютере. В таком виде Linux уже не только годился для разработки Linux, но и представлял собой операционную систему, в которой можно было уже выполнять какие-то прикладные задачи. Конечно, первое, чем можно было заниматься в Linux -- писать программы на Си.
Когда задача получить компьютер с постоянно работающей на нём системой Linux стала востребованной и довольно распространённой, разработчики в хельсинкском и техасском университетах создают собственные наборы дискет, с которых скомпилированное ядро и основные утилиты можно записать на жёсткий диск, после чего загружать операционную систему прямо с него. Эти наборы дискет стали первыми прототипами современных дистрибутивов Linux -- комплектов программного обеспечения, на основе которых можно получить работающую операционную систему на своём компьютере. Нужно отметить, что в дистрибутив Linux с самого начала входили программные продукты GNU. На самом деле, всякий раз, когда говорится «операционная система Linux», подразумевается «ядро Linux и утилиты GNU». Фонд свободного ПО рекомендует называть это операционной системой Linux.
Однако скопировать все нужные программы на жёсткий диск ещё недостаточно, чтобы получить подходящую для нужд пользователя операционную среду (пусть даже это очень профессиональный пользователь). Поэтому первые наборы дискет можно только условно назвать дистрибутивами. Чтобы получить работающую операционную систему, требуются какие-то специальные средства установки и настройки программного обеспечения. Именно наличие таких средств и отличает современные дистрибутивы Linux. Другая важнейшая задача дистрибутива -- регулярное обновление. Программное обеспечение, особенно свободное, -- одна из самых быстро развивающихся областей, поэтому мало один раз установить Linux, нужно ещё регулярно его обновлять. Первым дистрибутивом в современном понимании, получившим широкое распространение, стал Slackware, созданный Патриком Фолькердингом. Он был широко известен пользователям Linux уже к 1994 году.
Несмотря на то, что с появлением первых дистрибутивов установка Linux уже не требует самостоятельной компиляции всех программ из исходных текстов, использование Linux оставалось уделом разработчиков: пользователь операционной системы с ним в тот период её развития мог заниматься почти исключительно программированием. По крайней мере, чтобы решать в ней другие повседневные прикладные задачи (например, чтение электронной почты, написание статей и т. п.), он должен был сначала некоторое время позаниматься программированием и даже разработкой самой системы Linux, чтобы создать для себя соответствующие прикладные программы или заставить их работать в Linux.
Всё программное обеспечение для Linux было открытым, поэтому вскоре стало появляться всё больше прикладных программ для Linux, которые использовались всё большим сообществом, отчего становились надёжнее и получали всё новую функциональность. В конце концов возникает идея, что из Linux и GNU-приложений для Linux целенаправленными усилиями небольшой группы разработчиков можно делать целостные операционные системы, подходящие для очень широкого круга пользователей и продавать эти системы пользователям за деньги как аналог и альтернативу существующим патентованным операционным системам.
Выгода операционной системы, целиком состоящей из свободного программного обеспечения, очевидна -- собирающие эту систему не должны никому платить за входящие в неё программы. Более того, дальнейшая разработка и обновление имеющихся программ ведётся сообществом разработчиков также совершенно бесплатно, не нужно платить сотрудникам, которые занимались бы этим. В итоге затраты фирмы, собирающей дистрибутив Linux для пользователя, ограничиваются оплатой программистов, интегрирующих разрозненные приложения в систему и пишущих программы для стандартизации процедур установки и настройки системы, чтобы облегчить эти задачи неподготовленному пользователю, а также затратами на самоиздание получившегося дистрибутива. Для конечного покупателя это означает принципиальное снижение цены на операционную систему.
Первой успешной компанией, работающей по такой схеме, стала Red Hat, появившаяся в 1995 году. Red Hat адресовала свои разработки не только программистам профессионалам, но и обыкновенным пользователям и системным администраторам, для которых компьютер -- в первую очередь офисное рабочее место или рабочий сервер. Ориентируясь на уже существующие на рынке предложения для такого класса пользователей, Red Hat всегда уделял большое внимание разработке приложений с графическим интерфейсом для выполнения типичных задач по настройке и администрированию системы. Бизнес Red Hat развивался довольно успешно, в 1999 году эта компания акционировалась -- сразу после выпуска акции росли в цене очень энергично, однако потом ажиотаж утих. В настоящее время доля Red Hat на рынке серверов и рабочих станций Linux очень велика. Благодаря Red Hat в сообществе пользователей Linux очень широкое распространение получил формат пакетов RPM.
Практически одновременно с Red Hat появился проект Debian. Его задача была примерно той же -- сделать целостный дистрибутив Linux и свободного программного обеспечения GNU, однако этот проект был задуман как принципиально некоммерческий, проводимый в жизнь сообществом разработчиков, нормы взаимодействия в котором полностью соответствовали бы идеалам свободного ПО. Сообщество разработчиков Debian -- международное, участники которого взаимодействуют через Internet, а нормы взаимодействия между ними определяются специальными документами -- полиси (англ. policy).
Сообщество разработчиков не извлекает никакой прибыли от продажи Debian, его версии распространяются свободно, доступны в Интернет, могут распространяться и на твёрдых носителях (CD, DVD), но и в этом случае их цена редко сильно превышает стоимость носителя и наценку, окупающую затраты на издание. Первоначально разработка Debian спонсировалась Фондом свободного программного обеспечения. Адресатами дистрибутивов Debian всегда в первую очередь были профессиональные пользователи, так или иначе связанные с академической разработкой программного обеспечения, которые готовы читать документацию и собственными руками организовать нужный профиль системы, соответствующий именно их задачам. Ориентация на такую аудиторию предопределила некоторые тенденции развития Debian: в нём никогда не было обилия «простых» графических средств настройки среды, всевозможных «мастеров», однако всегда уделялось много внимания средствам последовательной и единообразной интеграции программного обеспечения в единую систему. Именно в Debian появился менеджер пакетов (APT). В настоящее время Debian -- самый популярный дистрибутив Linux среди пользователей, являющихся профессионалами в области информационных технологий.
Всякий раз, когда свободное программное обеспечение оказывается востребованным, немедленно возникает множество альтернативных решений -- так произошло и с дистрибутивами Linux. После 1995 года возникло (и продолжает возникать) огромное количество коммерческих компаний и свободных сообществ, которые ставят своей задачей подготовку и выпуск дистрибутивов Linux. У каждого из них -- свои особенности, своя целевая аудитория, свои приоритеты. К настоящему времени на рынке дистрибутивов выделилось несколько лидеров, которые предлагают более или менее универсальные решения и наиболее широко известны и используются. Помимо уже названных Red Hat и Debian следует назвать в ряду дистрибутивов, ориентированных на рядового пользователя, немецкий SuSE и французский Mandriva (до 2005 года -- Mandrake), среди адресованных специалистам -- Gentoo. Но помимо «крупных» игроков на рынке дистрибутивов есть гораздо большее количество менее распространённых дистрибутивов. Теперь перед пользователем, желающим установить Linux, встаёт вопрос выбора дистрибутива. Критерии выбора -- и задачи, которые предполагается решать с помощью Linux, и уровень подготовки пользователя, и технологии, и предстоящие контакты с тем сообществом, которое занимается разработкой дистрибутива.
Debian
Создание Debian было начато в августе 1993 года Яном Мёрдоком. Он руководствовался желанием создать дистрибутив, процесс которого будет, с одной стороны, открытым и свободным в духе GNU/Linux, и одновременно исключительно тщательным и добросовестным. Сначала над проектом работала небольшая сплочённая группа хакеров мира свободного ПО, которое постепенно разрасталась, став большим организованным сообществом разработчиков и пользователей.
На Debian основано множество дистрибутивов, в том числе Ubuntu, MEPIS, Dreamlinux, Damn Small Linux, Xandros, Knoppix, Linspire, aptosid, Kanotix, Parsix, LinEx, Linux Mint и другие.
Debian отличается богатством возможностей. В текущую стабильную версию включено свыше двадцати девяти тысяч пакетов программ для десяти архитектур на основе ядра Linux (от Intel/AMD 32-bit/64-bit, широко применяемых в персональных компьютерах, до ARM, обычно используемых во встраиваемых системах и мейнфреймах IBM System z) и также двух архитектур на основе ядра FreeBSD (kfreebsd-i386 and kfreebsd-amd64).
Отличительными чертами Debian являются Система управления пакетами Advanced Packaging Tool (APT), жёсткая политика по отношению к пакетам, репозитории с огромным их количеством, а также высокое качество выпускаемых версий. Это сделало возможным простое обновление между версиями, а также автоматическую установку и удаление пакетов.
При стандартной установке Debian используется среда рабочего стола GNOME, куда включён набор популярных программ, таких как OpenOffice.org, Iceweasel (модификация Firefox), почтовая программа Evolution, программы для записи CD/DVD, проигрыватели музыки и видео, программы для просмотра и редактирования изображений и программы для просмотра документов в формате PDF. Также есть образы CD, собранные с KDE, Xfce и LXDE.[9] Установочные диски (в количестве пяти (Lenny) или восьми (Squeeze) DVD или более тридцати CD) содержат все доступные и не обязательно необходимые для стандартной установки пакеты. Для метода установки по сети используется CD, который меньше обычного установочного CD/DVD. Он содержит только то, что необходимо для запуска установщика и скачивания пакетов, выбранных в процессе установки посредством APT Образы CD/DVD можно свободно скачать через BitTorrent, jigdo или купить у одного из поставщиков компакт-дисков Debian. Существуют специальные наборы программ Debian Pure Blend, ориентированные на группы пользователей с различным практическим опытом и интересами: Debian Junior для детей от 1 до 99, Debian-Edu для школ, Debian Science с группировкой по наукам, Debian-Med для практического и научного использования в сфере здравоохранения и другие.
Таблица 1 Данная таблица представляет историю релизов дистрибутива Debian
|
Версия |
Кодовое имя |
Дата выхода |
Пакеты |
Окончание срока поддержки |
|
|
0.93R6 |
26 октября 1995 |
||||
|
1.1 |
Базз (Buzz) |
17 июня 1996 |
474 |
1996 |
|
|
1.2 |
Рекс (Rex) |
12 декабря 1996 |
848 |
1996 |
|
|
1.3 |
Бо (Bo) |
5 июня 1997 |
974 |
1997 |
|
|
2.0 |
Хэмм (Hamm) |
24 июля 1998 |
? 1,500 |
1998 |
|
|
2.1 |
Слинк (Slink) |
9 марта 1999 |
? 2,250 |
декабрь 2000 г. |
|
|
2.2 |
Потэйто (Potato) |
15 августа 2000 |
? 3,900 |
апрель 2003 г. |
|
|
3.0 |
Вуди (Woody) |
19 июля 2002 |
? 8,500 |
август 2006 г. |
|
|
3.1 |
Сарж (Sarge) |
6 июня 2005 |
? 15,400 |
апрель 2008 г. |
|
|
4.0 |
Этч (Etch) |
8 апреля 2007 |
? 18,000 |
февраль 2010 г. |
|
|
5.0 |
Ленни (Lenny) |
14 февраля 2009 |
>23,000 |
февраль 2012 г. |
|
|
6.0 |
Сквиз (Squeeze) |
6 февраля 2011 |
>29,050 |
будет объявлено позднее |
|
|
7.0 |
Уизи (Wheezy) |
пока не объявлена |
неизвестно |
будет объявлено позднее |
Именно в Debian впервые был введён как единый стандарт механизм выбора предпочтительного ПО среди нескольких вариантов -- Alternatives.
Релизы Debian разделены на три ветки:
стабильную (stable), содержащую пакеты, вошедшие в последний официальный дистрибутив (обновление пакетов в нём происходит только для устранения уязвимостей)
тестируемую (testing), из которой будет формироваться следующий стабильный дистрибутив;
нестабильную (unstable), в которой пакеты готовятся к помещению в тестируемую ветку.
Существует также ветка, называемая экспериментальной (experimental); в неё помещаются пакеты, претерпевающие особо большие изменения.
Стабильные и тестируемая версии операционной системы Debian называются именами персонажей мультфильма «История игрушек». Нестабильная версия дистрибутива Debian постоянно носит кодовое имя Сид (sid), по имени отрицательного персонажа из мультфильма, который ломал игрушки.
Ubuntu
Первоначальным именем проекта Ubuntu было No-Name-Yet. (рус. пока ещё нет имени)
Изначально Ubuntu 20 октября 2004 создавалась как временное ответвление от Debian с целью регулярно выпускать новую версию операционной системы каждые шесть месяцев. В отличие от других ответвлений Debian общего назначения, таких как Xandros, Linspire и Libranet (на английском), Canonical осталась близка к философии Debian и включает в Ubuntu в основном свободное программное обеспечение вместо того, чтобы частично положиться на несвободные добавления.
Пакеты Ubuntu в основном базируются на пакетах из нестабильной (unstable) группы пакетов Debian. В Ubuntu используется Advanced Packaging Tool от Debian для управления установленными пакетами. Тем не менее, пакеты для Ubuntu и Debian не обязательно совместимы друг с другом. Некоторые разработчики Ubuntu также занимаются ключевыми пакетами Debian, поэтому в случае внесения изменений в собираемые программы они вносятся в оба проекта. Однако в апреле 2005 основатель Debian Ян Мёрдок критиковал Ubuntu за несовместимость с пакетами Debian, говоря, что Ubuntu слишком далеко отклонился от Debian Sarge, чтобы остаться совместимым.
Ubuntu в настоящее время финансируется Марком Шаттлвортом и основанной им компанией Canonical. 8 июля 2005 Canonical объявила о создании Ubuntu Foundation и обеспечила начальное инвестирование в размере 10 миллионов долларов. Цель фонда состоит в том, чтобы гарантировать поддержку и развитие для всех будущих версий Ubuntu, но на 2009 год фонд остаётся незадействованным. Шаттлворт описывает его как чрезвычайный фонд на чёрный день.
Начиная с версии 11.04 «Natty Narwhal», которая вышла 28 апреля 2011 года, стандартная для Ubuntu Desktop Edition среда рабочего стола GNOME заменена на Unity, разрабатываемую компанией Canonical, а в следующих версиях X.Org Server будет заменён на Wayland. Также изменена система наименований дистрибутивов Ubuntu: Ubuntu Netbook Edition и Ubuntu Desktop Edition слиты в одну версию, называемую просто «Ubuntu» (без слова «Edition»), в свою же очередь Ubuntu Server Edition тоже лишился этого слова и теперь это просто «Ubuntu Server» (так же без «Edition»). Предсказуемые изменения, так как оболочка Unity, которая использовалась в Ubuntu Netbook Edition 10.10, перекочевала на Desktop версию Ubuntu начиная с версии 11.04 и стала в ней графической оболочкой по умолчанию. Теперь стандартный образ Ubuntu стал мультипроцессорным и может устанавливаться как на Нетбуках, так и на Ноутбуках и Десктопных компьютерах.
Есть планы относительно ветки Ubuntu под кодовым именем «Grumpy Groundhog». Запланировано, что она будет оставаться ветвью для развития и испытаний, использующей код непосредственно из системы контроля версий, в которой хранится самый актуальный исходный код. Это позволит опытным пользователям и разработчикам проверять версии отдельных программ «с точностью до минуты» без необходимости самим создавать пакеты, как если бы они появились для распространения уже сегодня; планируется заранее предупреждать об ошибках сборки на различных архитектурах.
Ubuntu ориентирована на удобство и простоту использования. Она включает широко распространённое использование утилиты sudo, которая позволяет пользователям выполнять администраторские задачи, не запуская потенциально опасную сессию суперпользователя.
Ubuntu, кроме того, имеет развитую интернационализацию, обеспечивающую максимальную доступность для представителей разных языковых групп. С версии 5.04 кодировкой по умолчанию является UTF-8.
Ubuntu для работы рекомендуется от 512 мегабайт RAM и, при установке на жёсткий диск, от пяти гигабайт свободного пространства, а предельно минимальные требования гораздо ниже.
Ubuntu основан на системе рабочего стола GNOME, которая разработана, чтобы обеспечить свободный, простой и интуитивный интерфейс, предлагая полный диапазон современных настольных приложений. Помимо тех приложений, которые включены в GNOME, Ubuntu выходит с дополнительным программным обеспечением, включая OpenOffice.org (LibreOffice начиная с версии 11.04), web-браузер Mozilla Firefox.
Версия 6.06 и более поздние объединяют LiveCD и установочный CD в один компакт-диск. Этот диск загружает рабочий стол со всеми возможностями, давая пользователям возможность видеть, поддерживаются ли их аппаратные средства, и экспериментировать с доступными приложениями, и уже затем устанавливать Ubuntu на жёсткий диск, используя графический инсталлятор Ubiquity (рус. вездесущность). Инсталляционный процесс сохраняет документы, созданные на «живом» рабочем столе. Альтернативная установка, использующая debian-installer, доступна для скачивания и нацелена на людей, разбирающихся в системе на более глубоком уровне, администраторов, устанавливающих много систем, и для сложного разбиения дисков, включая использование LVM или RAID, а также для установки с объёмом оперативной памяти менее 192 мегабайт. Также в дистрибутив входит программа создания загрузочного LiveUSB на базе USB Flash-диска, обладающего всеми возможностями LiveCD и установочного CD. Это удобно для использования, например, на нетбуках. Однако на старых компьютерах не всегда есть опция загрузки с USB-флеш-накопителя.
Пользовательский интерфейс по умолчанию в ранних версиях характеризовался оттенками коричневого и оранжевого цветов. Ubuntu имеет дополнительный пакет, названный ubuntu-calendar, который загружает новые обои, соответствующие коричневой цветовой теме, каждый месяц. В прошлом на этих обоях присутствовали частично обнажённые люди, поэтому они критиковались как рискованные. Это приводило к созданию таких прозвищ, как «Linuxxx». В интерфейсе Ubuntu проведён ребрендинг, заметный с версии 10.04: изменён логотип, цветовая гамма изменена с оттенков коричневого и оранжевого в сторону чёрного и фиолетового. По мнению некоторых пользователей, новый интерфейс Ubuntu стал напоминать интерфейс Mac OS X.
Каждый релиз имеет кодовое имя и версию, основанную на годе и месяце выхода. Кодовые имена версий состоят из двух английских слов: прилагательного и названия животного, начинающихся на одну и ту же букву. Начиная с 6.06 Dapper Drake (LTS) первые буквы слов кодового имени меняются в соответствии с латинским алфавитом.
Символ
Tux (Такс, но в Рунете более распространено неправильное Тукс) -- официальный талисман Linux. Созданный в 1996 Ларри Юингом (Larry Ewing), это пухлый пингвин, выглядящий сытым и довольным. Идею использовать пингвина в качестве талисмана Linux выдвинул создатель этого ядра Линус Торвальдс.
Малый пингвин, вдохновивший Торвальдса использовать пингвина в качестве талисмана Linux
Tux был нарисован для соревнования логотипов Linux. Победивший логотип при помощи свободного растрового графического редактора GIMP нарисовал Ларри Юинг. Работы других участников можно посмотреть здесь.
Первый человек, назвавший пингвина Таксом («TUX»), Джеймз Хъюз (en:James Hughes), написал, что это означает «(T)orvalds (U)ni(X)».
Сегодня Tux -- общепризнанный символ сообществ сторонников Linux и СПО. Он намного более известен, чем, например, логотип проекта GNU. Внешний вид пингвина разнится от картинки к картинке: например, в версии для пакета повышения безопасности PaX пингвин носит шлем, щит, а также держит в крыле лабрис и имеет демонический вид с красными глазами.
Я не знаю, какую формулу выбрать к моей курсовой работе, поэтому я напишу формулу объёма конуса:
Заключение
В апреле 2011 года семейство операционных систем на базе ядра Linux -- четвёртое по популярности в мире среди клиентов Всемирной паутины (включая мобильные телефоны). По разным данным, их популярность составляет от 1.5 до 5 %. На рынке веб-серверов доля Linux порядка 32 % (ещё 64,1 % указаны как доля Unix).
Можно выделить несколько основных областей, где нередко можно встретить Linux:
· Серверы, требующие высокого аптайма.
· Компьютеры нестандартной архитектуры (например, суперкомпьютеры) -- из-за возможности быстрой адаптации ядра операционной системы и большого количества ПО под нестандартную архитектуру.
· Системы военного назначения (например, МСВС РФ) -- по соображениям безопасности.
· Компьютеры, встроенные в различные устройства (банкоматы, терминалы оплаты, мобильные телефоны, маршрутизаторы, стиральные машины и даже беспилотные военные аппараты) -- из-за широких возможностей по конфигурированию Linux под задачу, выполняемую устройством, а также отсутствия платы за каждое устройство.
· Массовые специализированные рабочие места (например, тонкие клиенты, нетбуки) -- также из-за отсутствия платы за каждое рабочее место и по причине их ограниченной вычислительной мощности, которой может не хватать для проприетарных ОС.
· Старые компьютеры с ограниченными ресурсами быстродействия и оперативной памяти, для них используются быстрые рабочие окружения или оконные менеджеры, не требовательные к ресурсам (например, LXDE, Openbox, Xfce, Fluxbox).
Список литературы
1.М. Тим Джонс Анатомия ядра Linux, http://www.ibm.com/developerworks/ru/library/l-linux-kernel/?S_TACT=105AGX03&S_CMP=ART
2.Багов Г.В. Биография Линуса Торвальда, http://useunix.ru/biografiya-linusa-torvaldsa
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
История создания, архитектура операционной системы и перечень возможностей, реализуемых в Linux. Инструментальные средства и цикл разработки новой версии ядра. Жизненный цикл патча. Структура принятия решений при добавлении новых функций (патчей) в ядро.
лекция [303,8 K], добавлен 29.07.2012Структура мережевої підсистеми Linux. Створення мережевого інтерфейсу. Передача пакетів та аналіз поведінки інтерфейсу. Протокол транспортного рівня. Використання модулів ядра. Вплив маршрутизації на процес розробки і налагодження мережевих модулів.
курсовая работа [56,2 K], добавлен 23.05.2013Неекспортовані символи ядра. Оптимальний підхід до реалізації пошуку символів у ядрі. Виконання, підміна, додавання та приховання системних викликів. Завантаження модуля ядра із програмного коду та з коду іншого модуля. Робота з UNIX-сигналами.
курсовая работа [84,0 K], добавлен 23.05.2013UNIX - одна з найпопулярніших в світі операційних систем. Ключеві риси Linux. Порівняльні характеристики 32-розрядних операційних систем. Поверхневий огляд характеристик ядра Linux. Програмні характеристики: базові команди і утиліти, мови програмування.
курсовая работа [33,3 K], добавлен 07.12.2010Общая характеристика системы Android, обзор его аналогов. Необходимые компоненты для начала работы в Android. Настройка конфигураций Ubuntu. Написание script-ов, упрощающих генерацию Linux. Отладка и тестирование программы на плате i.MX53 фирмы freescale.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 12.10.2012Требования к операционной системе Linux, встраиваемые приложения. Предсказуемость поведения, свойства ОС реального времени. Структура ядра; системные вызовы; работа с файлами. Стандартные устройства; обзор программирования; компилирование и линковка.
лекция [112,2 K], добавлен 29.07.2012Анализ серверных операционных систем на базе ядра Linux. Подходы к построению маршрутизации и оценка полученных результатов. Установка операционной системы CentOS 6.6 и закономерности ее настройки. Принципы и основные этапы тестирования созданного шлюза.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 19.11.2015Особенности архитектуры MIPS компании MIPS Technology. Иерархия памяти. Обработка команд перехода. Адресная очередь. Переименование регистров. Обоснование выбора операционной системы. Perl-эмулятор и сборка ядра. Электрическая и пожарная безопасность.
дипломная работа [180,2 K], добавлен 06.03.2013Linux – одна из наиболее популярных распространяемых бесплатно операционных систем. Работа с базовым ограниченным набором программ по умолчанию. Характеристика основных программ, которые расширяют возможности операционной системы Linux для пользователя.
презентация [486,5 K], добавлен 09.10.2013Структура ядра операционной системы. Основные компоненты подсистемы управления процессами и памятью. Характеристика системных и прикладных процессов в Unix. Идентификация процесса Linux, его атрибуты и вызовы. Средства межпроцессного взаимодействия.
лекция [170,1 K], добавлен 29.07.2012Пример окна входа в систему Linux (графический режим). Простейшие команды Linux. Основные задачи при управлении пользователями. Сведения, которые нужно указать для вновь создаваемого пользователя. Содержимое файла/etc/shadow (в котором содержатся пароли).
лекция [603,7 K], добавлен 20.12.2013Мониторинг системных вызовов. Системные вызовы shmget, shmat, shmctl, shmdt. Написание и внедрение модуля ядра. Выбор языка программирования. Структура программного обеспечения. Реализация мониторинга управления и удаления сегментов разделяемой памяти.
курсовая работа [91,4 K], добавлен 24.06.2009Дослідження внутрішньої структури операційної системи Windows. Архітектура NT і структура ядра. Методи перехоплення функцій у режимі ядра та режимі користувача. Поняття драйверу. Пакети вводу-виводу. Оцінка стабільності та безпеки системи Windows.
курсовая работа [239,3 K], добавлен 02.01.2014Этапы загрузки Linux-системы, регистрация. Управление учетными записями пользователей. Принцип именования устройств, назначение и применение специальных файлов. Управление файлами, доступом к файловой системе, заданиями. Базовая файловая структура Linux.
методичка [1,6 M], добавлен 15.11.2014Знакомство с этапами разработки трёх приложений для системы семейства Linux с использованием языка программирования С++. Анализ особенностей операционной системы Ubuntu 12.10. Характеристика способов тестирования команд с помощью стандартных средств.
контрольная работа [732,1 K], добавлен 06.08.2013Архитектура многопроцессорных систем с общей шиной и с неоднородным доступом к памяти. Структура кэш памяти. Взаимодействие user space с kernel space. Средства синхронизации ядра Linux. Обход каталогов страниц. Инструментация кода средствами Clang.
дипломная работа [513,7 K], добавлен 14.11.2017Анализ технических возможностей операционной системы Mandriva Linux - дистрибутива GNU/Linux, разрабатываемого французской компанией Mandriva, выпускающей свободные, коммерческие и корпоративные версии своего дистрибутива. Этапы установки оболочки Linux.
презентация [26,2 M], добавлен 23.05.2010Знакомство с графическим интерфейсом ASP Linux, его основные преимущества и недостатки, разработка навыков работы с сервисным и прикладным программным обеспечением этой системы. сравнительный анализ функциональных возможностях изученной среды и Windows.
методичка [1,6 M], добавлен 12.09.2008Разработка подключаемых модулей аутентификации как средства аутентификации пользователей. Модуль Linux-PAM в составе дистрибутивов Linux. Принцип работы, администрирование, ограничение по времени и ресурсам. Обзор подключаемых модулей аутентификации.
курсовая работа [192,0 K], добавлен 29.01.2011Компоновка и конфигурирование Linux сервера. Общая информация об ALT Linux Server 5, его подвиды и основные функциональные возможности. Установка дистрибутива ALT Linux 5.0 "Ковчег" и Apache2+php+MySQL. Пример настройки работы сайта на web-сервере.
курсовая работа [6,0 M], добавлен 24.10.2012
