Unix-подобные операционные системы: их особенности и функциональность

Операционная система UNIX и ее производные системы постепенно вытесняют конкурентов, включая Windows, с рынка. Этот тренд связан с развитием распределенных систем, ростом серверов, требующих стабильных ОС. Интерес к UNIX непрерывно растет благодаря ее открытости, множеству платформ, высокой надежности и эффективности. Эти качества обеспечивают перспективы развития и распространения UNIX в различных областях.

UNIX была создана в 70-х как легкая и переносимая среда для программирования. Она основана на языке C, что обеспечивает ей прозрачность и совместимость с разными архитектурами. UNIX была ориентирована на разработчиков и имела хорошо написанный компактный код. С появлением миникомпьютеров, она стала популярной среди ОС. В 80-е годы с появлением персональных компьютеров и 32-разрядных процессоров Intel UNIX получила новые перспективы. С развитием интернета UNIX стал неотъемлемой частью его инфраструктуры. Все основные протоколы сетевой передачи данных, такие как TCP/IP и SMTP, связаны с UNIX. UNIX продолжает привлекать молодых специалистов, что гарантирует ее будущее развитие и влияние на операционные системы и Интернет в целом.

Преимущества UNIX

Что делает систему UNIX и её дистрибутивы уникальными? Одной из основных особенностей UNIX в сравнении с системами, такими как DOS, Windows и NetWare, является её способность выполнять множество задач и поддерживать многопользовательский режим без ошибок. Это достигается простой и эффективной моделью иерархии пользователей. Многозадачность позволяет системе, основанной на UNIX, одновременно выполнять различные задачи, такие как работа с базами данных, запуск приложений, редактирование файлов и обслуживание нескольких пользователей. Эффективность многопользовательского режима на базе UNIX подтверждается тем, что даже Microsoft признала его преимущества и внедрила их в свои ОС.

Ещё одной характерной чертой UNIX-систем является строгая стандартизация, которая облегчает администрирование и использование системы независимо от версии ОС.

Потоки и многозадачность

С развитием технологий и появлением многопроцессорных систем для коммерческих серверов, операционные системы на базе UNIX также продвинулись. Они стали поддерживать системы с несколькими процессорами и внедрили концепцию потоков. Исходно в UNIX каждая программа выполнялась в отдельном месте виртуальной памяти, не взаимодействуя друг с другом, что неэффективно использовало процессорное время. Архитектура SMP (симметричной многопроцессорности), позволяющая нескольким процессорам иметь доступ к общей памяти через специальный интерфейс, оказалась более эффективной.

Процессорное время разделяется на части, и когда процессор готов к работе, он становится в очередь для запроса интерфейса. Поддержка данной технологии в UNIX была внедрена в 1989 году. Совместно с концепцией легковесных процессов (нитей или потоков), которые выполняются в одной области памяти и позволяют распределять выполнение даже одного и того же процесса между несколькими процессорами, это позволяет эффективно использовать многопроцессорные системы.

Исполнение без задержек в режиме реального времени

Существует два вида реализации систем, работающих в режиме реального времени. Одни реализованы по принципу «жесткого» реального времени, в то время как другие — по принципу «мягкого» реального времени. В системах «жесткого» реального времени каждый процесс обязан выполняться строго в установленные сроки, предоставляемые системой. В «мягком» реальном времени некоторые процессы могут захватывать ресурсы других процессов, которые не соблюдают модель реального времени. Среди операционных систем на базе UNIX существуют как те, что реализуют «мягкую» модель, так и те, что реализуют «жесткую».

Многообразие реализаций

Множество преимуществ, присущих UNIX, сделало ее наиболее популярной операционной системой в мире. Существует множество различных вариантов UNIX, предназначенных для практически всех платформ и архитектур. Существуют версии, предназначенные для крупных серверов, построенных по принципу SMP, а также системы, разработанные для персональных компьютеров.

Стабильность системы

UNIX — это открытая система, существующая уже долгое время. Множество компаний занимается ее разработкой и улучшением, что позволяет UNIX постоянно совершенствоваться. Конкуренция и наличие бесплатных операционных систем на базе UNIX стимулируют разработчиков и поиск новых решений. Концепция открытого исходного кода дает UNIX значительное преимущество перед системами, такими как Windows, которые разрабатываются в рамках одной компании. Все исходные коды являются интеллектуальной собственностью Microsoft, что ограничивает конкуренцию в разработке программных продуктов. UNIX остается стабильной и надежной системой, даже при потере стабильности графических драйверов. UNIX обладает множеством свойств, которые делают ее стабильной и устойчивой.

UNIX и многопроцессорные системы

Как уже упоминалось выше, существует множество версий операционной системы UNIX. Почти все они хорошо масштабируются при использовании в многопроцессорных системах с симметричной архитектурой. Это означает, что увеличение производительности системы обычно достигается с увеличением числа процессорных устройств. Однако стоит отметить, что производительность системы также зависит от масштабирования других компонентов, таких как дисковые системы, интерфейсы и оперативная память. Несмотря на это, UNIX отлично подходит для создания многопроцессорных систем и способствует выполнению большого числа процессов.

Организация кластеров

Кластер — это система, объединяющая несколько узлов, работающих совместно для увеличения производительности приложений и обслуживания запросов пользователей. Кластеры могут включать как однопроцессорные, так и многопроцессорные системы. Организация рабочих станций в виде кластеров обеспечивает дополнительную надежность системы: при выходе из строя одного узла, его задачи перекладываются на другие работоспособные станции. Это также позволяет легко расширять систему путем добавления новых кластеров и улучшать уже существующие. Для эффективной работы такой архитектуры требуется операционная система, обладающая стабильностью и поддержкой мультипроцессорных систем, таких как SMP и MPP. Операционные системы UNIX, благодаря своей надежности и масштабируемости, идеально подходят для этих целей. Кроме того, необходимо программное обеспечение, совместимое с UNIX и поддерживающее распределенные вычисления, что вполне доступно благодаря открытой природе и перспективности данной ОС. Уже в 80-е годы существовали архитектурные решения на основе UNIX, что свидетельствует о ее пригодности для создания таких систем.

Администрирование UNIX

Существует распространенное мнение среди тех, кто никогда не сталкивался с установкой и администрированием систем на основе UNIX, что такие системы сложны в настройке и использовании. На первый взгляд графический интерфейс Windows может казаться более интуитивным и простым. Однако, при ближайшем рассмотрении, UNIX предоставляет более эффективные способы управления и настройки системы. Вместо множества окон в графической среде, в UNIX можно использовать несколько консольных команд для выполнения различных задач. Это не только экономит ресурсы аппаратуры, но и делает администрирование более эффективным. Кроме того, UNIX обладает старой и богатой историей, включая графический интерфейс, который был представлен задолго до Windows 1.0.

Сохранность персональных данных

Безопасность и сохранность данных — важные аспекты в многопользовательской среде UNIX. Операционные системы на базе UNIX основаны на принципах безопасности и разработаны в соответствии с критериями надежности NCSC. Эти критерии определяют четыре уровня безопасности (A, B, C, D), где более высокий уровень соответствует большей степени безопасности. UNIX имеет уровень C2 по умолчанию, но его можно улучшить с помощью специальных модулей и компонентов.

Экономическая выгода

С точки зрения финансовых затрат, операционные системы на базе UNIX имеют явное преимущество перед конкурентами. UNIX — открытая система, и можно загрузить и установить бесплатные операционные системы, такие как Linux, которые предоставляют все функциональные возможности коммерческих систем. Даже если выбрать коммерческую версию UNIX, ее стоимость обычно ниже, чем аналогичных систем Windows.

Программное обеспечение для UNIX

Существует множество программного обеспечения, разработанного специально для UNIX, и постоянно появляются новые приложения. UNIX — это открытое, стандартизированное ПО, что позволяет разработчикам создавать приложения под UNIX. Многие коммерческие и некоммерческие организации выпускают программное обеспечение, специально предназначенное для этой ОС. Это делает UNIX перспективной и удобной платформой как для индивидуальных пользователей, так и для крупных коммерческих организаций.