Сравнительная характеристика операционных систем семейства UNIX

готовые к выполнению, выстраиваются в кольцевую очередь. Очевидно, что чем

больше процессоров в системе, тем меньше процессов остается в очереди на

исполнение, поскольку они распределяются на любые свободные в данный момент

ЦПУ. Кроме того, в ОС UNIX был внедрен механизм легковесных процессов

(light-weight processes) или нитей управления. Фактически, нити - это

процессы, исполняющиеся в одной и той же виртуальной памяти обычного

(обладающего виртуальной памятью) процесса. Механизм нитей позволяет еще

больше поднять эффективность работы SMP систем, так как позволяет

распараллеливать выполнение даже в рамках одного процесса. Синхронизация

выполнения нитей достигается при помощи механизма замков (lock).

Многопоточность помогает решить и другую проблему - обеспечение работы в

режиме реального времени.

ОС UNIX является одной из самых распространенных операционных систем в

мире. Версии этой ОС существуют практически для всех аппаратных платформ:

от персональных компьютеров до векторных суперЭВМ и MPP систем. UNIX давно

стала стандартной ОС для мощных профессиональных рабочих станций, систем

SMP, кластеров. Начиная с 1992 года после появления первых 64-х разрядных

процессоров Alpha 21064 и MIPS R4000 появились 64-х разрядные версии UNIX.

Важность поддержки 64-х разрядной обработки данных и адресации для

современных приложений очевидна. Это и поддержка технологии сверхбольших

моделей организации памяти (VLMR), используемой в современных СУБД баз

данных, и увеличение производительности вычислительных систем, и

эффективная работа со сверхбольшими файловыми системами. Сейчас большая

часть операционных систем семейства UNIX является 64-х разрядными, в

отличие от Windows NT, остающейся по-прежнему 32-х разрядной и существующей

только на двух платформах - Intel и DEC Alpha, хотя изначально эта ОС

задумывалась как многоплатформенная. Даже такому гиганту как Microsoft

оказалось не под силу поддерживать свою операционную систему на всех

платформах.

Надежность системы UNIX в значительной степени определяется ее открытостью

и достаточно долгим сроком жизни. Открытость системы и наличие большого

количества независимых компаний, проводящих разработки этой ОС, позволяют

создавать нормальную конкурентную среду, в которой быстро и качественно

реализуются новые механизмы, компоненты и исправления. Кроме того,

постоянное развитие UNIX стимулируется наличием некоммерческих версий этой

операционной системы. Все это разительно отличается от идеологии развития

Windows NT, разработкой которой монопольно занимается одна компания со

всеми вытекающими отсюда последствиями. Большинство слабых сторон Windows

NT в конечном счете проистекают из философии компании: "Windows повсюду" и

к настоящему времени явно устаревшей концепции наличия на каждом ПК

локального контекста прикладной задачи (м следовательно ОС Windows). Однако

из-за достаточно высокой (на момент появления цены и относительно низкого

быстродействия, в частности графической подсистемы) Microsoft пришлось

сделать ряд шагов направленных на повышени быстродействия Windows NT путем

встраивания графической подсистемы в ядро ОС. Это привело к принципиальному

снижению стабильности системы. В настоящий момент именно графические службы

и драйверы NT вместе образуют слабейшее звено системы, .поскольку им

доступны критически важные области системной памяти. И на клиенте, и на

сервере работа Windows NT всецело зависит от качества графических

драйверов, в основном производимых третьими фирмами и использующих их

программ. Не смотря на это, как показывает практика сравнение выполнения

графических приложений для NT и UNIX исключая случаи низкого разрешения

экрана практически всегда оказывается не в пользу NT. В Unix система X11 и

драйверы дисплея изолированы от ядра системы, и благодаря этому Unix

гораздо лучше подходит для любой корпоративной среды, поскольку сбои

графических драйверов не влияют на его работу.

К важным свойствам ОС UNIX относятся ряд специальных черт, позволяющих

автоматически переконфигурировать системы после выхода из строя отдельных

компонент, дублировать наиболее критические компоненты систем, производить

автоматическую перезагрузку системы в случае ее краха (LAR функции).

Большинство версий Unix поддерживают загружаемые модули устройств, т. е.

позволяют загрузить систему, а после этого "ходу" переконфигурировать

поддержку оборудования и программ или BTLD драйверы (присоединяемые к ядру

во время загрузки). После завершения работы с устройством соответствующий

модуль можно выгрузить. Надежность файловых систем в ОС UNIX обеспечивается

использоованием современных технологий журналирования типа Veritas.

Традиционное мнение о сложности установки и администрирования UNIX, о

недружественном интерфейсе и высокой стоимости решений на ее основе это

типичный миф, который так любим фирмой Microsoft. Такое же мнение можно

встретить и у людей, которые никогда всерьез не занимались реальным

администрированием компьютерных систем и не знакомы с ОС UNIX. Достаточно

один раз попробовать самому установить любую из них, например SCO

OpenServer или Linux, что бы убедиться в обратном. Теперь относительно

недружественного интерфейса с командной строкой. Интересно как вы бы

отнеслись к предложению заменить "примитивный" обычный голосовой метод

общения со своими друзьями на высокопонятную систему жестов и ужимок? Вы не

согласны? Странно, в Microsoft предполагают, что второй путь гораздо

"интуитивнее, более открыт и практичнен". На самом деле, "недружественный"

интерфейс с командной строкой позволяет чрезвычайно просто и гибко, с

минимальными трудозатратами осуществлять администрирование сложных сетей и

объектов операционной среды, тогда как в NT для этого необходимо открывать

огромное количество окон с непонятной смысловой нагрузкой, навигация внутри

которых к тому же крайне затруднена. Оболочки командной строки, входящей в

состав Unix поддерживают развитые языки сценариев, которые часто

оказываются наиболее эффективным средством автоматизации сложных задач

администрирования. Кроме того, администраторы и пользователи UNIX могут

работать в системе через различные графические оконные интерфейсы, в том

числе и через удобный стандартизованный интерфейс CDE (Common Desktop

Environment). Надо отметить, что графические интерфейсы в среде UNIX

появились и стали широко использоваться задолго до того как Билли Гейтс

задумал Windows 1.0. Графическая оболочка CDE построена на базе оконной

среды X Window и имеет большое количество средств для контроля и управления

операционной системой, тонкой настройки, слежения за состоянием

оборудования и т.д. Кстати, Unix-сервер можно в отличии от NT от начала до

конца администрировать даже с терминала или с любой рабочей станции,

поддерживающей протокол Telnet. Настроенная система UNIX устойчиво работает

и не требует ресурсов на поддержку. Как показывает опыт, один администратор

может обслуживать большое количество систем, географически разнесенных на

сотни километров. Для больших и средних организаций в таких случаях часто,

оказывается, экономически выгодно передавать обслуживание своих систем

третьим фирмам (outsourcing).

В системе UNIX как в многопользовательской среде всегда большое внимание

уделялось проблеме безопасности. Основные принципы и уровни безопасности

для ОС UNIX разрабатываются на основе документа Национального центра

компьютерной безопасности США (NCSC) "Критерии оценки надежных компьютерных

систем", известного как "Оранжевая книга". Оранжевая книга определяет

иерархию 4 уровней безопасности, каждый последующий из которых строже

предыдущего:

D: минимальная безопасность;

C: дискреционная защита;

B: мандатная защита;

A: верифицируемая защита.

Каждый уровень делится на 1 или более перенумерованных классов (чем больше

номер, тем больше степень безопасности): C2 обеспечивает большую

безопасность, чем С1. Мы можем определить уровни безопасности, общие для

основных современных версий Unix.. Для большинства версий UNIX стандартным

является уровень безопасности C2: управляемая защита доступа с требованием

возможностей ревизии, защиты паролем, других средств контроля владения и

использования ресурсов, строгого тестирования и документирования. Возможно

повышение уровня защиты (например, до уровня B1 или выше) за счет

дополнительных компонент, приобретаемых отдельно.

За время существования UNIX для этой операционной системы было написано

огромное количество приложений. Объем программного обеспечения написанного

для UNIX настолько велик, что уже сам по себе обеспечит этой ОС долгую

жизнь. Для разных версий UNIX это количество достигает 12000. Только для

Solaris фирмы Sun Microsystems ежемесячно появляется более 150 новых

приложений. Доступность приложений для Windows NT за последние три года

значительно выросла, однако в большинстве случаев качество, устойчивость и

функциональность их значительно хуже, чем у аналогичных продуктов для UNIX.

Для некоммерческой версии UNIX Linux теперь доступны такие прикладные

системы IBM DB 2, Oracle Enreprise Server, Informix, Lotus Development и

много других. Кроме того, ряд крупнейших производителей вычислительной

техники таких как Compaq, Hewlett-Packard и Dell Computer начали поставки

серверов с преинсталлированным Linux. Очень важным событием с точки зрения

развития приложений для сетецентрических вычислительных моделей стало

появление Java. Быстро, всего за несколько лет, Java стал наиболее

признанным языком программирования. Его появление сдвинуло баланс

вычислений с клиента в сторону сервера. Возможно,это станет серьезным

ударом по предсказаниям о доминировании ОС для настольных ПК. Этому может

способствовать и появление дешевых офисных приложений для Unix, например

StarOffice фирмы Sun Microsystems. Очевидно, что серверы могут эффективно

обслуживать приложения или даже их части без того, чтобы хранить данные на

клиенте.

Таким образом, мы с уверенностью можем сказать, что этой хорошо знакомой и

такой новой операционной системе UNIX еще найдется много работы и в новом

тысячелетии.

Независимо от версии, общими для UNIX чертами являются:

. многопользовательский режим со средствами защиты данных от

несанкционированного доступа,

. реализация мультипрограммной обработки в режиме разделения времени,

основанная на использовании алгоритмов вытесняющей многозадачности

(preemptive multitasking),

. использование механизмов виртуальной памяти и свопинга для повышения

уровня мультипрограммирования,

. унификация операций ввода-вывода на основе расширенного использования

понятия "файл",

. иерархическая файловая система, образующая единое дерево каталогов

независимо от количества физических устройств, используемых для

размещения файлов,

. 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

Страницы: 1, 2, 3, 4