Сравнительная характеристика операционных систем семейства UNIX

| Категория реферата: Рефераты по информатике, программированию
| Теги реферата: решебник по математике 5, доклад по биологии
| Добавил(а) на сайт: Саянский.

. переносимость системы за счет написания ее основной части на языке C,

. разнообразные средства взаимодействия процессов, в том числе и через сеть,

. кэширование диска для уменьшения среднего времени доступа к файлам.

Немного о Linux
Linux - свободно распространяемая версия UNIX, первоначально была разработана Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds) . Linux был создан с помощью многих UNIX-программистов и энтузиастов из Internet, тех, кто имеет достаточно навыков и способностей развивать систему. Ядро Linux не использует коды AT&T или какого-либо другого частного источника, и большинство программ Linux разработаны в рамках проекта GNU из Free
Software Foundation в Cambridge, Massachusetts. Но в него внесли лепту также программисты всего мира.
Linux - многозадачная и многопользовательская операционная система для бизнеса, образования и индивидуального программирования. Linux принадлежит семейству UNIX-подобных операционных систем, которая может работать на компьютерах Intel 80386,80486 и Pentium. Рекомендуемые конфигурации компьютеров: минимум - Intel 80386 DX 40MHz/4Mb(RAM) /80Mb(HDD) ; рекомендуемое - Pentium 100MHz/16Mb/540Mb; оптимальное - Pentium
133MHz/32Mb/1Gb.

Linux поддерживает широкий спектр программных пакетов от TeX до X
Windows, компиляторов GNU C/C++, протоколов TCP/IP. Это гибкая реализация
ОС UNIX, свободно распространяемая под генеральной лицензией GNU.

Linux может любой персональный компьютер превратить в рабочую станцию.
Бизнесмены инсталлируют Linux в сетях машин, используют операционную систему для обработки данных в сфере финансов, медицины, распределенной обработки, в телекоммуникациях и т.д.

Сегодня Linux - это полноценная ОС семейства UNIX, способная работать с X Windows, TCP/IP, Emacs, UUCP, mail и USENET. Практически все важнейшие программные пакеты были поставлены и на Linux, т.е. для Linux теперь доступны и коммерческие пакеты. Все большее разнообразие оборудования поддерживается по сравнению с первоначальным ядром. Многие тестировали
Linux на 486-ом и установили, что он вполне сравним с рабочими станциями
Sun Microsystems и Digital Equipment Corporation.

Системные характеристики Linux - это полная многозадачная многопользовательская операционная система (точно также как и другие версии
UNIX) . Linux достаточно хорошо совместим с рядом стандартов для на уровне исходных текстов, включая IEEE POSIX. 1, System V и BSD. Он создавался имея в виду такую совместимость.

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.

Ядро может само эмулировать команды 387-FPU, так что системы без сопроцессора могут выполнять программы, на него рассчитывающие (т.е. с плавающей точкой) .

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, такие как Minix-1 и Xenix. Реализована также файловая система MS-DOS, позволяющая прямо обращаться к файлам MS-DOS на жестком диске.
Поддерживается также файловая система ISO 9660 CD-ROM для работы с дисками
CD-ROM.

Linux обеспечивает полный набор протоколов TCP/IP для сетевой работы.
Поддерживается весь спектр клиентов и услуг TCP/IP, таких как FTP, telnet,
NNTP и SMTP.

Ядро Linux сразу создано с учетом специального защищенного режима для процессоров Intel 80386 и 80486. В частности, Linux использует парадигму описания памяти в защищенном режиме и другие новые свойства процессоров.

Для увеличения объема доступной памяти Linux осуществляет также разбиение диска на страницы: то есть на диске может быть выделено до 256
Мбайт "пространства для свопинга" (swap space) . (Swap space не совсем подходящее имя, в Linux в область свопинга выгружается не весь процесс, а только отдельные его части, в которых нет необходимости) . Когда системе нужно больше физической памяти, то она с помощью свопинга выводит неактивные страницы на диск. Это позволяет выполнять более объемные программы и обслуживать одновременно больше пользователей. Однако свопинг не исключает наращивания физической памяти, поскольку он снижает быстродействие, увеличивает время доступа.

Ядро также поддерживает универсальный пул памяти для пользовательских программ и дискового кэша. При этом для кэша может использоваться вся память, и наоборот, кэш уменьшается при работе больших программ.

Выполняемые программы используют динамически связываемые библиотеки, т.е. выполняемые программы могут совместно использовать библиотечную программу, представленную одним физическим файлом на диске (иначе, чем это реализовано в механизме разделяемых библиотек SunOS) . 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.
ОС LINUX обладает всеми возможностями, которые присущи современным полнофункциональным операционным системам типа UNIX, включая реальную многозадачность, виртуальную память, разделяемые библиотеки, загрузку модулей по требованию, совместное использование исполняемых программ, управление памятью и работа в TCP/IP сетях. Она претендует на соответствие стандарту для ОС типа UNIX - POSIX (Portable Operating System Interface - интерфейс мобильной операционной системы).
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 Pro. Кроме того, разработаны версии для других типов процессоров - ARM, DEC Alpha, SUN
Sparc, M68000 (Atari и Amiga), MIPS, PowerPC и других (в настоящей работе рассматривается только вариант для IBM-совместимых компьютеров).

Linux, FreeBSD и другие

Почему Linux и FreeBSD не cмогут вытеснить коммерческие ОС.
В последнее время в компьютерной отрасли наблюдается лавинообразный всплеск интереса к операционной системе Linux. По данным некоторых исследований, за прошедший год количество компьютеров с Linux увеличилось на 212% и достигло более 7,5 млн. Многие компании, включая таких грандов, как Oracle, Informix и Corel, переносят или уже перенесли свои приложения на Linux.
Следует иметь в виду, что, хотя создание ядра Linux осуществляется централизованно, дистрибуцией операционной системы занимается более полутора десятков организаций, причем каждая из них привносит что-то свое.
Но Linux - не единственная бесплатная система, привлекающая к себе внимание.
Еще пару лет назад ОС FreeBSD по популярности не уступала Linux. Хотя количество инсталляций FreeBSD с тех пор значительно выросло, но не настолько, как у Linux. Тем не менее FreeBSD имеет свои плюсы, к тому же она хорошо зарекомендовала себя за время своего существования. Менее известны другие бесплатные UNIX-подобные операционные системы: OpenBSD,
NetBSD и прочие.
Надо сказать, что взлет популярности Linux произвел впечатление на разработчиков программного обеспечения и коммерческих операционных систем.
Для того чтобы стимулировать интерес к своим системам, компания Santa Cruz
Operation уже более двух лет поставляет для некоммерческого использования
OpenServer и UnixWare за символическую цену (около 20 долларов). Помимо цены некоммерческие варианты OpenServer и UnixWare отличаются от коммерческих лишь тем, что являются однопользовательскими.
Подобным образом поступила и компания Sun Microsystems, анонсировавшая некоммерческую версию операционной системы Solaris. Однако, в отличие от
SCO, компания Sun для некоммерческого использования предлагает полнофункциональную (многопользовательскую) версию Solaris, причем всего за
60 долларов. Правда, у потенциальных заказчиков могут потребовать представить доказательства того, что продукт будет применяться в некоммерческих целях.
Чтобы провести грань между системами, подобными Linux и FreeBSD, и некоммерческими версиями SCO UnixWare и Sun Solaris, первые мы будем условно называть бесплатными ОС (или свободно распространяемыми), а вторые
- некоммерческими.
Поскольку ажиотаж вокруг Linux и FreeBSD не спадает, мы решили присмотреться к этим системам повнимательнее. Цель тестирования состояла в том, чтобы определить, насколько удобно пользоваться бесплатными ОС в качестве настольной системы, файлового сервера, сервера приложений, сервера
Internet, сервера удаленного доступа и др. Одновременно мы попытались выявить, какие преимущества и недостатки имеют бесплатные ОС по сравнению с некоммерческими вариантами коммерческих UNIX. Еще одна задача состояла в оценке того, насколько сложно освоить конкретную ОС с нуля, т. е. когда пользователь только с Windows или, в крайнем случае, с какой-либо другой версией UNIX.
Попытаемся подробно описать то, что нам понравилось или, наоборот, не понравилось в каждом конкретном случае.
Для испытания были выбраны бесплатные RedHat Linux 5.0 и 5.2, Slackware
Linux 3.5, FreeBSD 2.2.6 и 3.0, а из некоммерческих версий коммерческих продуктов - SCO UnixWare 7 и SunSoft Solaris 7.
Эксперименты проводились на двух машинах разного уровня. Компьютер старшего уровня был оснащен процессором Pentium II 400 МГц, оперативной памятью 64
Мбайт, видеосистемой AGP Matrox Millenium G200 с памятью SGRAM объемом 8
Мбайт и другими средствами вроде записывающего устройства CD-R на базе
SCSI. Однако вскоре выяснилось, что ни одна из операционных систем (за исключением FreeBSD 3.0) не поддерживает адаптера Matrox Millenium G200, поэтому его было решено заменить на популярный видеоадаптер S3 Trio 64 V+ с
2 Мбайт памяти. Но даже с этой платой у всех бесплатных ОС, оснащенных X- сервером XFree86, возникли проблемы. По необъяснимым причинам при наличии 1
Мбайт памяти все работало нормально, тогда как при 2 Мбайт компьютер зависал. В конце концов, и эту видеоплату было решено заменить на модель
ATI Mach 64 VT с 2 Мбайт памяти.
Система нижнего уровня была оснащена процессором Pentium MMX 166 МГц, оперативной памятью 32 Мбайт, безымянным винчестером IDE, 8-скоростным
ATAPI CD-ROM, звуковой картой Creative AWE 16 Vibra и видеоадаптером ATI
Mach 64 VT с 1 Мбайт памяти, а также сетевой платой 3Com 509 B.
Забегая вперед, скажем, что проблемы с периферией возникали в той или иной степени у всех операционных систем.
Надо сказать, что автор не имел опыта администрирования ни одной из тестируемых ОС, хотя и работал ранее с некоторыми версиями UNIX. Это обстоятельство позволило более объективно оценить возможности освоения системы новичком.
Читатель может спросить, почему мы выбрали именно эти операционные системы?
Где популярные версии: Caldera OpenLinux, S.u.S.E. Linux, OpenBSD и множество других? Здесь, наверное, стоит немного отвлечься и объяснить, что представляют собой бесплатные ОС.

Стоимость бесплатных UNIX

Если быть абсолютно точными, то системы Linux и FreeBSD, во-первых, не являются бесплатными, а во-вторых, не являются UNIX. Конечно, на стоимость того или иного программного продукта можно посмотреть и по-другому. Как известно, на Митинском радиорынке за несколько долларов можно купить практически любое программное обеспечение, независимо от его настоящей цены. Но такая покупка, вообще говоря, уголовно наказуема. Исключение составляют Linux и FreeBSD, распространять которые может любой желающий.
Хотя очень часто FreeBSD и Linux называют UNIX-системами, с формальной точки зрения это неверно. Дело в том, что в настоящее время UNIX является торговой маркой организации Open Group и представляет собой лицензионный продукт. Более правильно подобные операционные системы было бы называть
UNIX-подобными.
Почему-то Linux и FreeBSD (последнюю, правда, в меньшей степени) повсеместно связывают с проектом GNU, продукты, выпускаемые в рамках которого, якобы должны распространяться бесплатно. На самом деле здесь каждое утверждение неверно. Прежде всего, принадлежность к проекту GNU никоим образом не говорит о бесплатности ПО. Лицензия GNU (GNU General
Public Lisense), которую называют GNU Copyleft, предлагает свободный доступ лишь к исходному коду ПО, т. е. в рамках проекта GNU программный продукт обязательно должен поставляться с исходными кодами. При этом сам продукт может быть бесплатным, а может быть и коммерческим. Еще одно обязательное условие состоит в том, что если разработчик ПО использовал лицензионный исходный код GNU, то новый продукт также должен подпадать под лицензию GNU.
Согласитесь, глупо ожидать, что Oracle будет поставлять для Linux версию
СУБД в исходных кодах, да еще бесплатно. Лицензия GNU распространяется менее чем на половину программ Linux и FreeBSD. Помимо лицензии GNU
+бесплатные+ ОС подпадают и под действие других лицензий, причем они предоставляются на совершенно иных принципах. Прежде всего, это лицензии
BSD, лицензия X-консорциума, другие некоммерческие и коммерческие лицензии.
Некоторые из них предусматривают бесплатную поставку, некоторые - наличие исходного кода. Коммерческие лицензии действуют в соответствии с общепринятыми в отрасли правилами. Тем не менее дистрибутивы Linux и
FreeBSD поставляются по большей части в исходных кодах, и практически все программы являются бесплатными.
Создаваемые в рамках проекта GNU или BSD бесплатные программы пишутся сразу для многих UNIX-подобных систем, а не только для Linux и FreeBSD. Поэтому заявления апологетов Linux и FreeBSD о том, что в этих системах имеются какие-то особые программы, недоступные для других систем, представляются безосновательными. Другое дело, что производители коммерческих UNIX крайне неохотно включают в комплект поставки бесплатные утилиты. Если они и делают это, то только после тестирования.
Комплект приложений всех бесплатных ОС практически идентичен, и нет оснований говорить о преимуществе той или иной операционной системы с точки зрения комплектации прикладными программами.
Как уже было сказано, ядро Linux разрабатывается централизованно, под руководством создателя ОС Линуса Торвальдса. Модифицировать ядро не запрещено никому, но официальные версии выпускаются Торвальдсом.
Каждый дистрибьютор на основе ядра создает свой комплект программ, притом некоторые из них во многом пересекаются и предназначены для решения одних и тех же задач. Искусство дистрибьютора состоит в том, чтобы составленный им комплект программ обеспечивал максимум функциональности и удобств. Поэтому часто дистрибьюторы сами пишут недостающие программы. С этим, кстати, связана самая большая потенциальная опасность для Linux. Дистрибутивы настолько сильно отличаются друг от друга, что об единой системе Linux можно говорить лишь условно. Судьба Linux может повторить судьбу UNIX, когда из общего корня выросло множество несовместимых друг с другом систем, тем самым, общий потенциал UNIX в значительной мере был подорван.
У FreeBSD положение несколько иное. Хотя разрабатывать и распространять программы здесь также никто не запрещает, дистрибуцией системы занимается одна-единственная организация. Поэтому проблемы несовместимости между разными вариантами в FreeBSD не возникают.
Все основные дистрибьюторы поставляют программное обеспечение на носителях
CD-ROM. В комплект поставки обычно входят от 2 до 6 компакт-дисков, иногда сопровождаемых книгой по инсталляции системы. Цены на комплект колеблются от 30 до 60 долларов, но иногда могут достигать и отметки в 200 долларов.
Дело в том, что распространители могут включать в комплект коммерческие программы, значительно увеличивающие стоимость дистрибутива.
Практически все продавцы имеют серверы FTP, с которых любой желающий может бесплатно переписать дистрибутив, но без коммерческих программ. Правда, копирование по Internet нескольких сот мегабайт никак не назовешь удовольствием, да еще бесплатным. Кроме того, многие серверы имеют ограничения по работе с клиентами, как правило, по количеству одновременно работающих пользователей (обычно пять человек) и времени связи (порядка 20-
30 минут).
Поскольку свободное распространение Linux и FreeBSD не только разрешено, но и всемерно поощряется, не только дистрибьюторы, но и просто энтузиасты изготавливают и распространяют компакт-диски с ПО, переписывая его с серверов FTP или еще каким-либо способом. Диски можно купить во многих местах, в том числе на многочисленных радиорынках, в магазинах и компьютерных салонах.
Компакт-диски со свободно распространяемыми ОС условно можно разделить на две категории. Первую категорию составляют компакт-диски официальных партнеров дистрибьюторов ПО. Цена на такие диски и их комплектация практически полностью совпадают с ценой и комплектацией +родных+ CD-ROM, а диски изготавливаются заводским способом. Иногда распространители добавляют инструкцию на русском языке и средства поддержки кириллицы.
Вторую категорию составляет тот ширпотреб, который можно за условную плату приобрести на радиорынках. Обычно такие компакт-диски нарезают на записывающих устройствах (CD-R). Соответственно, качество записи оставляет желать лучшего. Если официальные комплекты состоят из 2-4 дисков, то неофициальный дистрибутив помещается на единственном диске. Естественно, на таком диске многие программы, не говоря уже об исходныхкодах, отсутствуют.
Еще более печально то, что из комплекта поставки изымается и часть документации, так что освоить операционную систему новичку оказывается весьма непросто.
Именно данное обстоятельство и обусловило наш выбор операционных систем.
Если с некоммерческими UnixWare и Solaris проблем не возникло - мы их получили в российских представительствах SCO и Sun, то бесплатные ОС было решено сначала приобрести на радиорынках. Здесь мы обнаружили массу всевозможных свободно распространяемых ОС: Caldera OpenLinux, Debian
GNU/Linux, LinuxPPC, LinuxWare, RedHat Linux, Slackware Linux, S.u.S.E.
Linux, TurboLinux, Yggdrasil Linux, FreeBSD, OpenBSD, NetBSD. Однако более детальное знакомство с некоторыми из них нас полностью разочаровало: они не годились для изучения системы. Поэтому мы решили найти официальные дистрибутивы свободно распространяемых ОС. В результате тестируемых систем оказалось немного: FreeBSD 2.2.6 и Slackware Linux 3.5 нам предоставила компания +КомпьюЛинк+, а дистрибутив RedHat Linux 5.0 был получен через книжный салон компании +Фольком+. Поскольку указанные версии FreeBSD и
RedHat несколько устарели, мы приобрели на радиорынке и испытали и более новые их версии (на самом деле это были лишь урезанные версии полных дистрибутивов).
Но стоимость ПО составляет не только та сумма, которую потребители платят за носители. Она включает и стоимость обучения, установки, администрирования, обновления и т. д. А в совокупности эти затраты могут значительно превышать стоимость носителя.
Внимательное чтение публикаций, посвященных внедрению Linux или FreeBSD на предприятиях, позволяет выявить весьма любопытный факт. Внедрением обычно занимаются энтузиасты, причем они нередко устанавливают подобные системы втайне от руководства и изучают их в нерабочее, а порой и в рабочее время.
Счастливый конец таких историй состоит в демонстрации энтузиастами перед своим начальством преимуществ бесплатных Linux. Однакокомпьютерная отрасль
(так же, как и любая другая) не может держаться на голом энтузиазме.
Сегодня энтузиаст работает на вашем предприятии, а завтра может уволиться.
Внедрение ПО подразумевает значительные расходы на подготовку специалистов.
Курсы подготовки специалистов по Linux и FreeBSD найти очень и очень непросто, причем стоят они немалые деньги. Например, компания RedHat
Software за пятидневные курсы взимает плату 2500 долларов на человека! Вы и теперь считаете Linux бесплатным?
Не стоит забывать и о стоимости администрирования системы. К сожалению, свободно распространяемые ОС значительно уступают традиционным UNIX по возможностям администрирования, не говоря уже о том, что они исключительно плохо интегрируются в корпоративную среду. В частности, современные платформы управления сетью не поддерживают Linux, так как какие-либо агенты для этой ОС, кроме тривиальных агентов SNMP, отсутствуют.
Но у Linux и FreeBSD есть очень мощный контраргумент с точки зрения стоимости: бесплатные ОС можно ставить на устаревшую технику. Часто это исключает необходимость покупки новой и весьма дорогой современной техники.

Общие характеристики бесплатных ОС

Чтобы разговор о возможностях бесплатных ОС был более предметным, мы расскажем об общих особенностях бесплатных ОС в сравнении с коммерческими продуктами (или их некоммерческими версиями). Пожалуй, начать стоит с недостатков бесплатных ОС.
Самый крупный, бросающийся в глаза недостаток свободно распространяемых операционных систем состоит в отсутствии единой концепции разработки программ, в том числе общего стиля и единого интерфейса. Программы пишут по принципу +кто во что горазд+. Комплект системы представляет собой эклектическую смесь подходов и стилей.
Например, такая простая операция, как выход из программы, в одних приложениях выполняется нажатием клавиши Esc, в других - q, в третьих - Q, в четвертых - , в пятых - , в шестых - , и т. д. и т. п. Чтобы произвести самые элементарные действия, пользователю приходится постоянно обращаться к документации. В случае +интегрированных+ программ ситуация еще хуже. В частности, многие менеджеры окон X11 (X
Window Manager) позволяют напрямую вызывать менеджеры файлов (File
Manager), но они написаны с использованием разных API. Это приводит к тому, что даже кнопки мыши работают в них по-разному.
Разработчики коммерческих операционных систем стараются придерживаться общего подхода. Программисты соблюдают не только отраслевые стандарты на интерфейс, но и следуют единому стилю оформления.
Вторая серьезная проблема бесплатных операционных систем - отсутствие порядка в документации. Документации в бесплатных ОС очень много, но организована она, вообще говоря, бестолково. Документация хранится в разных местах и в нескольких форматах:

. страницы man;

. текстовые документы, описывающие работу программ;

. документы HTML, описывающие работу программ;