Введение
Linux — одна из самых популярных операционных систем. Её разработка была начата в 1991 году Линусом Торвальдсом. Операционная система была вдохновлена Unix, другой операционной системой, разработанной в 1970-х годах в лабораториях AT&T. Unix был ориентирован на небольшие компьютеры. В то время «небольшими» считались компьютеры, которым не нужен целый зал с кондиционером и которые стоят менее одного миллиона долларов. Позже таковыми считались машины, которые могли поднять два человека. В то время доступная Unix-система была не совсем доступна офисных ПК, которые, как правило, базировались на платформе x86. Поэтому Линус, бывший тогда студентом, начал реализовывать Unix-подобную операционную систему, которая должна была работать на этой платформе.
По большей части Linux использует те же принципы и основные идеи Unix, но сам Linux не содержит кода Unix, так как является независимым проектом. Linux поддерживается не отдельной компанией, а международным сообществом программистов. Будучи свободно доступным, он может использоваться кем угодно без ограничений.
Дистрибутивы
Дистрибутив Linux — это пакет (набор), состоящий из ядра Linux и подборки приложений, поддерживаемых компанией или сообществом пользователей. Цель дистрибутива — оптимизировать ядро и приложения, работающие в операционной системе, для определенного варианта использования или группы пользователей. Дистрибутивы часто включают специфические для данного дистрибутива инструменты для установки программного обеспечения и администрирования системы. Вот почему одни дистрибутивы в основном используются для настольных сред, где они должны быть просты в использовании, в то время как другие главным образом применяются для работы на серверах, чтобы максимально эффективно использовать доступные ресурсы.
Другой способ классификации дистрибутивов — отнесение к семейству дистрибутивов, к которому они принадлежат. Дистрибутивы семейства Debian используют пакетный менеджер dpkg для управления программным обеспечением, работающим в операционной системе. Пакеты, которые можно установить с помощью менеджера пакетов, поддерживаются добровольцами из сообщества дистрибутива. Мейнтейнеры (сопровождающие) используют формат пакетов deb, чтобы указать, как программное обеспечение устанавливается в операционную систему и как оно настраивается по умолчанию. Так же, как дистрибутив, пакет представляет собой набор программного обеспечения и соответствующей конфигурации и документации, что облегчает пользователю установку, обновление и использование программы.
Дистрибутив Debian GNU/Linux — крупнейший дистрибутив семейства Debian. Проект Debian GNU/Linux был запущен Яном Мёрдоком в 1993 году. Сегодня над проектом работают тысячи добровольцев. Debian GNU/Linux нацелен на предоставление очень надежной операционной системы. Он также продвигает видение Ричарда Столлмана об операционной системе, которая уважает свободы пользователя запускать, изучать, распространять и улучшать программное обеспечение. Именно поэтому он не предоставляет никакого проприетарного (собственнического) программного обеспечения по умолчанию.
Ubuntu — еще один дистрибутив на основе Debian, заслуживающий упоминания. Ubuntu была создана Марком Шаттлвортом и его командой в 2004 году с миссией создать простую в использовании настольную среду Linux. Миссия Ubuntu — предоставлять бесплатное программное обеспечение всем по всему миру, а также снизить стоимость профессиональных услуг. Релизы дистрибутива выходят по расписанию каждые шесть месяцев, а каждые два года выпускается версия с долгосрочной поддержкой.
Red Hat — это дистрибутив Linux, разрабатываемый и поддерживаемый одноименной компанией-разработчиком ПО, которая была приобретена IBM в 2019 году. Дистрибутив Red Hat Linux был запущен в 1994 году и переименован в 2003 году в Red Hat Enterprise Linux, часто сокращенно RHEL. Он предоставляется компаниям как надежное корпоративное решение, которое поддерживается Red Hat и поставляется с программным обеспечением, направленным на облегчение использования Linux в профессиональных серверных средах. Некоторые его компоненты требуют платной подписки или лицензий. Проект CentOS использует свободно доступный исходный код Red Hat Enterprise Linux и компилирует его в дистрибутив, который доступен полностью бесплатно, но взамен не имеет коммерческой поддержки.
И RHEL, и CentOS оптимизированы для использования в серверных средах. Проект Fedora был основан в 2003 году и создает дистрибутив Linux, ориентированный на настольные компьютеры. Red Hat инициировала и поддерживает дистрибутив Fedora с тех пор. Fedora очень прогрессивна и быстро внедряет новые технологии, иногда рассматривается как испытательный полигон для новых технологий, которые позже могут быть включены в RHEL. Все дистрибутивы на основе Red Hat используют формат пакетов rpm.
Компания SUSE была основана в 1992 году в Германии как поставщик Unix-услуг. Первая версия SUSE Linux была выпущена в 1994 году. С годами SUSE Linux стала известна в основном благодаря своему инструменту настройки YaST. Этот инструмент позволяет администраторам устанавливать и настраивать программное и аппаратное обеспечение, настраивать серверы и сети. Подобно RHEL, SUSE выпускает SUSE Linux Enterprise Server — свою коммерческую редакцию. Она выпускается реже и подходит для корпоративного и промышленного развертывания. Она распространяется как для серверной, так и для настольной среды, с пакетами, предназначенными для конкретных целей. В 2004 году SUSE запустила проект openSUSE, который открыл возможности для разработчиков и пользователей тестировать и далее развивать систему. Дистрибутив openSUSE доступен для свободного скачивания.
За прошедшие годы было выпущено множество независимых дистрибутивов. Некоторые из них основаны либо на Red Hat, либо на Ubuntu, некоторые разработаны для улучшения определенных свойств системы или оборудования. Существуют дистрибутивы, созданные для конкретных функций, такие как QubesOS (очень безопасная настольная среда) или Kali Linux (предоставляет среду для использования уязвимостей программного обеспечения, используется в основном тестировщиками на проникновение). В последнее время различные сверхмалые дистрибутивы Linux разрабатываются специально для работы в Linux-контейнерах, таких как Docker. Также существуют дистрибутивы, созданные специально для компонентов встраиваемых систем и даже интеллектуальных устройств.
Встраиваемые системы
Встраиваемые системы — это сочетание компьютерного аппаратного и программного обеспечения, разработанное для выполнения определенной функции в составе более крупной системы. Обычно они являются частью других устройств и помогают управлять этими устройствами. Встраиваемые системы встречаются в автомобильной, медицинской и даже военной сферах. Благодаря широкому разнообразию применений было разработано множество операционных систем на основе ядра Linux для использования во встраиваемых системах. Значительная часть интеллектуальных устройств работает под управлением операционной системы на основе ядра Linux.
Таким образом, вместе со встраиваемыми системами появляется встраиваемое программное обеспечение. Назначение этого ПО — обеспечивать доступ к аппаратному обеспечению и делать его пригодным для использования. Основные преимущества Linux перед любым проприетарным встраиваемым ПО включают кроссплатформенную совместимость, разработку, поддержку и отсутствие лицензионных отчислений. Два самых популярных проекта встраиваемого ПО — Android, используемый в основном в мобильных телефонах разных производителей, и Raspbian, используемый главным образом на Raspberry Pi.
Android
Android — это в основном мобильная операционная система, разработанная Google. Компания Android Inc. была основана в 2003 году в Пало-Альто, Калифорния. Первоначально компания создавала операционную систему, предназначенную для работы на цифровых камерах. В 2005 году Google купила Android Inc. и развила её в одну из крупнейших мобильных операционных систем.
Основой Android является модифицированная версия ядра Linux с дополнительным открытым программным обеспечением. Операционная система в основном разработана для устройств с сенсорным экраном, но Google разработал версии для телевизоров и наручных часов. Различные версии Android были разработаны для игровых консолей, цифровых камер, а также ПК.
Android свободно доступен в открытом исходном коде как Android Open Source Project (AOSP). Google предлагает ряд проприетарных компонентов в дополнение к открытому ядру Android. Эти компоненты включают такие приложения, как Google Календарь, Google Карты, Gmail, браузер Chrome, а также Google Play Store, который облегчает установку приложений. Большинство пользователей считают эти инструменты неотъемлемой частью своего опыта использования Android. Поэтому почти все мобильные устройства, поставляемые с Android в Европе и Америке, включают проприетарное программное обеспечение Google.
Android на встраиваемых устройствах имеет много преимуществ. Операционная система интуитивно понятна и проста в использовании благодаря графическому интерфейсу, у нее очень широкое сообщество разработчиков, поэтому легко найти помощь в разработке. Она также поддерживается большинством производителей оборудования (наличие драйверов для Android), поэтому прототипирование всей системы обходится легко и экономически эффективно.
Raspbian и Raspberry Pi
Raspberry Pi — это недорогой компьютер размером с кредитную карту, который может функционировать как полнофункциональный настольный компьютер, но также может использоваться во встраиваемой Linux-системе. Он разработан фондом Raspberry Pi Foundation, который является образовательной благотворительной организацией в Великобритании. Главная его цель — научить молодых людей программировать и понимать функциональность компьютеров. Raspberry Pi можно спроектировать и запрограммировать для выполнения нужных задач или операций, которые являются частью гораздо более сложной системы.
К особенностям Raspberry Pi относится набор контактов общего назначения (GPIO), которые можно использовать для подключения электронных устройств и плат расширения. Это позволяет использовать Raspberry Pi в качестве платформы для разработки аппаратного обеспечения. Хотя он предназначался для образовательных целей, сегодня Raspberry Pi используются в различных проектах «сделай сам» (DIY), а также для промышленного прототипирования при разработке встраиваемых систем.
Raspberry Pi использует процессоры ARM. На Raspberry Pi работают различные операционные системы, включая Linux. Поскольку Raspberry Pi не содержит жесткого диска, операционная система загружается с SD-карты памяти. Один из самых известных дистрибутивов Linux для Raspberry Pi — Raspbian. Как следует из названия, он принадлежит к семейству дистрибутивов Debian. Он адаптирован для установки на аппаратное обеспечение Raspberry Pi и предоставляет более 35000 пакетов, оптимизированных для этой среды. Кроме Raspbian, для Raspberry Pi существует множество других дистрибутивов Linux, например, Kodi, который превращает Raspberry Pi в медиацентр.
Linux и облако
Термин «облачные вычисления» относится к стандартизированному способу потребления вычислительных ресурсов, либо путем их покупки у публичного облачного провайдера, либо путем запуска частного облака. Согласно отчетам 2017 года, на Linux приходится 90% рабочей нагрузки в публичных облаках. Каждый облачный провайдер, от Amazon Web Services (AWS) до Google Cloud Platform (GCP), предлагает различные формы Linux. Даже Microsoft сегодня предлагает виртуальные машины на основе Linux в своем облаке Azure.
Linux обычно предлагается как часть предложения «Инфраструктура как услуга» (IaaS). Экземпляры IaaS — это виртуальные машины, которые развертываются в облаке в течение нескольких минут. При запуске экземпляра IaaS выбирается образ, содержащий данные, которые развертываются на новом экземпляре. Облачные провайдеры предлагают различные образы, содержащие готовые к работе установки как популярных дистрибутивов Linux, так и собственные версии Linux. Пользователь облака выбирает образ, содержащий предпочитаемый дистрибутив, и вскоре после этого может получить доступ к облачному экземпляру, работающему под управлением этого дистрибутива. Большинство облачных провайдеров добавляют в свои образы инструменты для адаптации установки к конкретному облачному экземпляру. Эти инструменты могут, например, расширить файловые системы образа, чтобы они соответствовали фактическому жесткому диску виртуальной машины.