Структура операционной системы Linux
Любая UNIX-подобная операционная система состоит из ядра, некоторых системных и прикладных программ. Системные программы используют средства, предоставляемые ядром для обеспечения выполнения различных функций операционной системы. Системные и все остальные программы выполняются «на поверхности ядра» — в пользовательском режиме. Довольно часто операционная система содержит компиляторы и соответствующие им библиотеки (GCC и C библиотеки для Linux), хотя не обязательно все языки программирования должны быть частью операционной системы. Документация, а иногда даже игры, могут являться ее частью. Обычно состав операционной системы определяется содержимым установочного диска.
Операционную систему Linux можно рассматривать в виде Unix-пирамиды, изображенной на рисунке.
Рисунок Уровни операционной системы Unix
На самом нижнем уровне располагается аппаратное обеспечение, состоящее из центрального процессора, памяти, дисков, терминалов и других устройств.
На голом «железе» работает система Unix, функции которой заключаются в управлении аппаратным обеспечением и предоставлении всем программам интерфейса системных вызовов. Эти системные вызовы позволяют программа создавать процессы, файлы и прочие ресурсы, а так же управлять ими.
Все программы обращаются к системным вызовам, помещая аргументы в регистры центрального процессора и выполняя команду эмулированного прерывания для переключения из пользовательского режима в режим ядра и передачи управления операционной системе Unix. За работу команд эмулированного прерывания отвечают библиотечные функции, по одной на системный вызов. Таким образом, чтобы обратиться к системному вызову READ, программа на С должна вызвать библиотечную процедуру READ.
Помимо операционной системы и библиотеки системных вызовов все версии Unix содержать большое количество стандартных программ. К этим программам относятся: командный процессор (оболочка), компиляторы, редакторы, программы обработки текста и утилиты для работы с файлами.
Многие утилиты можно отнести к одной из трех категорий:
Фильтры – считывают входную информацию, поступившую либо от пользователя, либо из файла или другого источника, изучают и обрабатывают ее, а затем выдают результат. Для написания скрипта-фильтра используется специальный язык AWK. К фильтрам относятся – grep, sort, wc, pr, cmp, comm., cpio, fmt, fgrep, srd;
Коммуникационные программы – используются для связи с другими пользователями Вашей системы и других систем.
Таким образом, мы можем говорить о трех интерфейсах в операционной системе Unix: интерфейс системных вызовов, интерфейс библиотечных функций и интерфейс, образованный набором стандартных обслуживающих программ.
Хотя именно последний интерфейс большинство пользователей считает системой Unix, в действительности он не имеет практически ни какого отношения к самой операционной системе и легко может быть заменен.
Дистрибутивы Linux
Дистрибутив Linux – это набор пакетов программного обеспечения, включающий базовые компоненты операционной систем (в том числе, ядро Linux), некоторую совокупность программных приложений и программу инсталляции, которая позволяет установить на компьютер пользователя операционную систему GNU/Linux без привлечения высококвалифицированного эксперта, и набор прикладных программ, необходимых для конкретного применения системы.
Признаков, по которым различаются отдельные дистрибутивы существует очень много. Вот только некоторые из них:
ориентация (или назначение) дистрибутива на конкретную область применений;
требования к аппаратному обеспечению;
используемая графическая оболочка (например, KDE, GNOME или XFce);
наличие средств локализации, обеспечивающих поддержку необходимых вам;
носитель, с которого может запускаться система;
организация процедуры начальной загрузки системы (System V или BSD);
используемая система управления пакетами (например, dpkg в Debian, RPM в Fedora Core). Программное обеспечение, содержащееся в пакете, поставляется в одном из двух основных видов: в виде бинарных файлов, которые предназначены для непосредственной установки в вашу систему, без какой-либо дополнительной обработки (например, компиляции) и в виде исходных текстов, которые обычно содержат текст на каком-то языке программирования, заархивированный в формате tar и упакованный программой gzip, а также вспомогательные файлы, необходимые для компиляции приложения из файлов пакета;
структура каталогов файловой системы (хотя все файловые системы должны по возможности соответствовать стандарту на структуру каталогов файловой системы FHS — Filesystem Hierarchy Standard);
родословная или история происхождения дистрибутива (большая часть современных дистрибутивов ведет свою родословную либо от Red Hat, либо от Debian);
состав базового устанавливаемого программного обеспечения;
доступность дополнительных пакетов;
наличие и состав коммерческих программ, включенных в дистрибутив;
предоставляемые инструменты управления системой и так далее .
Рассмотрев более подробно все аспекты, по которым различаются дистрибутивы, можно констатировать, что существует три существенных критерия классификации дистрибутивов Linux:
система управления пакетами;
5. Файловая система — это часть операционной системы, работающая
файлами, и предоставляющая способы хранения данных и организации доступа к ним, на информационном носителе или его разделе. В Unix-системах файловая система представляет собой некоторое устройство (жесткий диск или компакт-диск) или раздел диска, используемые для хранения файлов.
Основной файловой системой операционной системы Linux стала – Ext2, с длинными именами файлов, длинными файлами и высоко производительностью. Однако Linux также поддерживает и другие файловые системы, используя для этого файловую систему NFS. При компоновке операционной системы Linux предлагает сделать выбор файловой системы, которая будет встроена в ядро. Другие файловые системы при необходимости могут динамически подгружаться во время исполнения в виде модулей.
Ext2 очень похожа на файловую систему BSD с небольшими изменениями. Размещение файловой системы Ext2 на диске показано на рисунке.
Файловая система Linux организована в виде дерева с одной исходной вершиной, которая называется корнем (записывается: « / »), промежуточные вершины которого соответствуют каталогам, и листья — файлам и пустым каталогам. Символ « /» так же используется для разделения имен каталогов. Каждый каталог и файл файловой системы имеет уникальное полное имя. В каталоге содержатся два специальных имени: имя « . » — именующее сам этот каталог, и имя « . . » — именующее «родительский» каталог данного каталога. Файловая система Linux использует два имени пути: полное (абсолютное), которое начинается с корня, т.е. со знака « /» и родственное (относительное), которое начинается и имени текущего каталога.
6. Ext2 очень похожа на файловую систему BSD с небольшими изменениями. Размещение файловой системы Ext2 на диске показано на рисунке.
Рисунок – Размещение файловой системы Ext2 на диске
Вместо групп цилиндров Ext2 делит диск на группы блоков. Описатель группы содержит информацию о расположении битовых массивов, количестве свободных блоков и i-узлов в группе, а также количество каталогов в группе. В двух битовых массивах (блоковый битовый массив и битовый массив i-узлов) ведется учет свободных блоков и свободных i-узлов. Размер каждого битового массива равен одному блоку.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Обзор Линукс (Linux) — просто о сложном
Это вступительная статья про операционную систему Линукс (Linux). В ней мы пробежимся по основным моментам и особенностям ОС Линукс. Весь материал ориентирован на новичков и написан доступным языком.
1. Что такое Линукс простыми словами
Главная «фишка» операционной системы Линукс в том, что она бесплатна в соответствии с GNU (свободного и открытого программного обеспечения. Например, за привычный всем Windows придется заплатить где-то $100-$200.
Помимо самой ОС Линукс, все пакеты (программы) бесплатны. Это крайне ценится на западе, поскольку у них слабо развито пиратство. Большинство из них платят за программные продукты, которыми они пользуются. В России ситуация не такая. Практически каждый считает, что софт является бесплатным, хотя практически все популярные программы являются платными.
Существует несколько графических интерфейсов или GUI (мы рассмотрим их далее). В большинстве случаев он очень напоминает X Window System, поэтому, кто умеет пользоваться Windows легко освоит и Linux.
Кто является владельцем
ОС Линукс никому не принадлежит. Точнее можно сказать, что она принадлежит сообществу программистов. На бесплатной основе каждый желающий может вносить свои изменения, которые в дальнейшем принимаются сообществом.
Собственно говоря усилиями десятков тысяч программистов и был создан Линукс. Изначально первыми пользователями были опытные пользователи ПК. Сейчас все больше становится и обычных пользователей Линукса.
Отличительно и то, что Линукс работает на всех архитектурах: DEC Alpha, x86, x86-64, ARM и PowerPC.
Линукс является ядром операционной системой, поэтому на профессиональном уровне можно сказать, что Линукс это не ОС, а лишь ядро, но для обычного обывателя для начала работы это мало имеет значение. Ядро Линукс похоже на движок.
Зачастую в различных источниках можно увидеть название «GNU/Linux» (по сути это то же самое, что и Linux). Однако в среде профессионалов даже разгораются жаркие дискуссии по этому поводу.
Тех, кто пользуюется ОС Линукс зачастую называют «линуксойдам».
Говоря про Linux нельзя не упомянуть про проект GNU — это концепция свободного бесплатного программного обеспечения. Основатель Ричард Столлман.
2. История появления Linux
Первым разработчиком и создателем Linux считается «Линус Торвальдс». Собственно в честь его имени и была названа ОС. Торговая марка «Linux» принадлежит его создателю.
В далеком 1981 году он стал работать над собственной операционной системой семейства Unix. В 1984 году на свет появилась первая ее версия доступная для скачивания. В то время ей пользовались буквально пару человек.
Однако широкое распространение система получила лишь 10 лет спустя. После этого сообщество программистов подхватили основную идею GNU и стали вкладывать свои усилия в развитие проекта.
Логотипом и талисманом Linux является пингвин «Tux». От «обычных» пингвинов отличается жёлтым цветом клюва и лап. Придуман и запатентован в 1996 году Ларри Юингом.
В 20 веке Linux стал еще более популярным. Это уже давно не любительский проект, а полноценная операционная система, которая насчитывает миллионы строк кода.
3. Особенности Linux
Перечислим основные особенности ОС Linux.
1 Большинство пользователей среду Линукса являются программисты и администраторы. Это довольно опытные и «прошаренные» пользователи. Поэтому их не пугает то, что очень много действий приходится делать через терминал (консольная строка). Для любителей Windows это покажется настоящим «маразмом», но со временем к терминалу быстро привыкаешь:
Для более быстрого «общения» с командной строкой можно использовать кнопку «Tab», которая сразу подскажет все команды начинающиеся на введённый набор символ или же сразу применит автозаполнение, если возможен лишь один доступный набор.
2 Большинство серверов (хостинги, хранилища и прочее) используют в качестве основной ОС Линукс. Это связано с тем, что она бесплатна, проще настраивается и более стабильна. Однако среди обычных пользователей бесспорное лидерство занимает Windows. Лишь 5% населения пользуются Линуксом в качестве домашней операционной системы.
3 Linux является многозадачной и многопользовательской операционной системой. Windows в этом плане также сильно преуспел, но все же его возможности не очень удобные для работы нескольких пользователей
4 В Linux нету жестких дисков, как на Windows. Здесь все хранится в едином каталоге, который начинается с «/» (корневой каталог, root directory). Файлы пользователей лежат в каталогах «/home/name_users/».
5 Программные оболочки bash или tcsh. С помощью них Linux выполняет команды пользователей. Отдаваемая команда относится к текущему каталогу (current directory). Домашний каталог можно обозначать символом «
» (тильда). Это аналог «/home/name_users/»
6 Файловые системы в Linux отличны от Windows:
- ext4 — журналируемая файловая система (стандарт для Linux)
- btrfs — новая файловая система, основанная на структурах B-деревьев
- xfs — данную файловую систему отличает достаточно высокая производительность в части записи и чтения данных.
Стоит отметить, что Линукс поддерживает очень много файловых систем (в том числе Windows-ие NTFS, FAT32). Напомню, что Windows не поддерживает ext4. Про файловые системы Linux будет рассказано более подробно в отдельной статье.
7 Существует два вида дистрибутивов Linux, которые делятся по способу организации и управления программным обеспечением (пакетами)
- DEB — используются в дистрибутиве Debian и во всех основанных на нем дистрибутивах
- RPM — менеджер пакетов, использующийся в дистрибутиве Red Hat, а также во многих других популярных дистрибутивах (Fedora)
8 Процессы разделены по ресурсам. Чтобы добавить новое устройств нужен драйвер. Его можно написать самостоятельно и запустить в ядре. Драйверы устройств либо интегрируются непосредственно в ядро, либо добавляются в виде модулей, загружаемых во время работы системы.
9 В Linux все считается файлами: жесткие диски, разделы, папки, приводы оптических дисков, съемные носители информации.
4. Дистрибутивы Linux — что это и какие они бывают
Говоря простыми словами:
Существуют множество видов дистрибутивов Linux. Самые распространённые в мире дистрибутивами являются:
- Linux Mint . Самый простой для пользователя дистрибутив. Очень напоминает Windwos 7. Основан на Ubuntu и Debian
- Ubuntu . Долгое время считался самым популярным дистрибутивом. Стабильная и интуитивно понятная версия для ежедневного использования Основан на Debian
- Debian . Лег в основу множества других популярных Линуксов.
- Mageia . Предок бывшей и популярной ОС Mandriva.
- Fedora . Универсальный, быстро развивающейся и современный Linux. Каждый год появляются новые версии.
- OpenSUSE . стабильный и мощный дистрибутив
- ArchLinux . Современный и быстро обновляющейся дистрибутив.
- CentOS
- PCLinuxOS
- Slackware . Консервативный подход разработки и использования
Интересными дистрибутивами также являются и те, которые можно самостоятельно собрать. К таким относятся LFS, Gentoo, CRUX.
Линукс также практикует такой вид дистрибутивов, которые не требуют установки на жесткий диск. Они работают в режиме «LiveCD». Информация загружается в оперативную память и уже работает с нее. Примеры таких систем: Knoppix, Fedora.
Существуют и чисто российские версии:
- Rosa
- ALT Linux
- ASPLinux
- НауЛинукс
- Calculate Linux
- Runtu
- Rosinka
- Astra Linux
5. Интерфейсы Linux
Поскольку дистрибутивов много, то и различных версий оформления рабочего стола/панели инструментов также много. Однако в Линуксе придумано несколько стандартов, которые поддерживаются популярными версиями ОС.
- GNOME (GNU Network Object Model Environment) и Unity . Концепцию значков лаунчеров и отображения в стиле панели мониторинга для выбора
- KDE (K Desktop Environment). Традиционная среда рабочего стола, но она имеет огромное количество функций и основной набор приложений
- Cinnamon . Основан на GNOME. Традиционная среда рабочего стола, которая похожа на Windows 7.
- LXDE (Lightweight X11 Desktop Environment). Легкая и приятная среда.
- MATE является продолжением классического интерфейса GNOME
- XFCE быстрая и легкая
6. Репозиторий Linux
В Linux все программы (пакеты) хранятся в репозиториях, который представляет из себя сервер, где программисты выкладывают софт. Здесь можно скачать самые последние и актуальные версии программ.
Для Линукса репозиторий это аналог Play Market для Android.
Чтобы скачать пакет необходимо в терминале написать: