Операционная система Linux

Linux – это современная POSIX-совместимая и UNIX-подобная операционная система для персональных компьютеров и рабочих станций.

Как известно, Linux – это свободно распространяемая версия UNIX, которая пер­воначально была разработана Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds) (torvalds@ kruuna.helsinki.fi) в университете Хельсинки (Финляндия). Все компоненты системы, включая исходные тексты, распространяются с лицензией на свободное копирование и установку для неограниченного числа пользователей.

Linux был создан с помощью многих UNIX-программистов и энтузиастов из Ин­тернета. К данному проекту добровольно подключились те, кто имеет достаточно навыков и способностей развивать систему. Большинство программ Linux разра­ботано в рамках проекта GNU из Free Software Foundation в Кэмбридже, Массачусетс. Но в него внесли лепту также программисты всего мира.

Изначально Linux создавался как «самодельная» UNIX-подобная реализация для ПК типа IBM PC с процессором i80386. Однако Linux стал настолько популярен и его нынче поддерживает такое большое число компаний, что в настоящее время имеется реализация этой ОС практически для всех типов процессоров и компьютеров на их основе. На базе ОС Linux создаются и встроенные системы, и суперкомпьютеры. Система поддерживает кластеризацию и большинство современных интерфейсов и технологий.

Linux поддерживает большинство свойств, присущих другим реализациям UNIX, плюс ряд тех, которых больше нигде нет. Поэтому этот раздел можно считать лишь поверхностным обзором характеристик ядра Linux.

Linux – это полноценная многозадачная многопользовательская операционная система (точно так же, как и все другие версии UNIX). Это означает, что одновременно много пользователей могут работать на одной машине, одновременно выполняя много программ. Linux достаточно хорошо совместим с рядом стандартов для UNIX (насколько можно говорить о стандартизации UNIX) на уровне исходных текстов, включая IEEE POSIX.l, System V и BSD. Такая совмести­мость учитывалась при его создании. Большинство свободно распространяемых по сети Интернет программ для UNIX может быть откомпилировано для LINUX практически без особых изменений. Кроме того, все исходные тексты для Linux, включая ядро, драйверы устройств, библиотеки, пользовательские программы и инструментальные средства распространяются свободно. Другие специфические внутренние черты Linux включают контроль работ по стандарту POSIX (исполь­зуемый оболочками, такими как csh и bash), псевдотерминалы (pty), поддержку национальных и стандартных клавиатур динамически загружаемыми драйвера­ми клавиатур.

Linux поддерживает различные типы файловых систем для хранения данных. Некоторые файловые системы, такие как файловая система ext2fs, были созданы специально для Linux. Поддерживаются также другие типы файловых систем, например Minix-1 и Xenix. Реализована также система управления файлами на основе FAT, позволяющая непосредственно обращаться к файлам, находящим­ся в разделах с этой файловой системой. Поддерживается и файловая система ISO 9660 CD–ROM для работы с дисками CD-ROM. Имеются системы управле­ния файлами и на томах с HPFS и NTFS, правда, они работают только на чте­ние файлов. Созданы варианты системы управления файлами и для доступа к FAT32.

Linux, как и все UNIX-системы, обеспечивает полный набор протоколов стека TCP/IP для сетевой работы. Это включает драйверы устройств для многих популярных сетевых адаптеров технологии Ethernet, протоколы SLIP (serial line Internet protocol, обеспечивающий доступ по TCP/IP при последовательном со­единении), PLIP (parallel line Internet protocol), PPP (point-to-point protocol), NFS (network file system) и т. д. Поддерживается весь спектр клиентов и услуг TCP/IP, таких как FTP, telnet, NNTP и SMTP. Очень часто на компьютерах, работаю­щих под управлением Linux, реализуют DNS-сервер, WWW-серверы (Apache), файерволы для защиты локальных сетей при работе в Интернете, почтовые сер­веры, сервер DHCP.

Ядро Linux сразу было создано с учётом возможностей защищённого режима про­цессоров Intel 80386 и 80486. В частности, Linux использует парадигму описания памяти в защищённом режиме и другие новые свойства процессоров. В отличие от старых версий UNIX, в которых задачи выгружались во внешнюю память на магнитных дисках целиком, ядро Linux поддерживает загрузку только нужных страниц. То есть с диска в память загружаются те сегменты программы, которые действительно используются. Возможно использование одной страницы, физически один раз загруженной в память, несколькими выполняемыми программами, то есть реентерабельность кода, присущая всем UNIX-системам, сохранилась. В настоящее время имеются ядра для этой системы, оптимизированные для ра­боты с процессорами Intel и AMD последнего поколения, хотя основные архи­тектурные особенности защищенного режима работы изменились мало.

Ядро также поддерживает универсальный пул памяти для пользовательских про­грамм и дискового кэша. При этом для кэширования может использоваться вся свободная память, и наоборот, кэш уменьшается при работе больших программ. Этот механизм агрессивного кэширования позволяет увеличить производительность системы.

Выполняемые программы используют динамически связываемые библиотеки, то есть выполняемые программы могут совместно использовать библиотечную про­грамму, представленную одним физическим файлом на диске. Это позволяет выполняемым файлам занимать меньше места на диске, особенно тем, которые многократно используют библиотечные функции. Есть также статические связываемые библиотеки для тех, кто желает пользоваться отладкой на уровне объектных кодов или иметь «полные» выполняемые программы, которые не нужда­ются в разделяемых библиотеках. В Linux разделяемые библиотеки динамически связываются во время выполнения, позволяя программисту заменять библиотеч­ные модули своими собственными.