Ի՞նչ է Linux-ը

Linux-ը օպերացիոն համակարգ է ինչպես Windows-ը և macOS-ը։ Օպերացիոն համակարգը համակարգչի հիմնական ծրագրային ապահովումն է, որը կառավարում է համակարգիչը։ Այն ղեկավարում է սարքավորումները (hardware), գործարկում է ծրագրերը և հնարավորություն տալիս հրահանգներ տալ համակարգչին։

Linux-ը աշխատում է աշխարհում գտնվող հսկայական թվով սարքերի վրա։ Այն ապահովում է վեբ սերվերների մեծամասնության աշխատանքը, սմարթֆոնների մեծ մասը (Android-ի միջոցով), բազմաթիվ խելացի տնային սարքեր և աշխարհի գրեթե բոլոր ամենահզոր համակարգիչները։ Սովորելով Linux, դուք սովորում եք այն համակարգը, որի վրա հիմնված են ինտերնետի և ժամանակակից տեխնոլոգիաների մեծ մասը։ Այս հմտությունը օգտակար է ծրագրավորման, կիբեռանվտանգության և բազմաթիվ տեխնիկական մասնագիտությունների համար։

Ինչ կսովորեք

• Ինչ է օպերացիոն համակարգը և ինչ գործառույթներ է կատարում։

• Ինչպես է օպերացիոն համակարգը բաշխում պրոցեսորը, հիշողությունը և սարքերը ծրագրերի միջև։

• Ինչ է պռոցեսը (process)։

• Linux-ի ստեղծման համառոտ պատմությունը և դրա լիցենզիայի նշանակությունը։

• Linux միջուկի (kernel) և ամբողջական Linux համակարգի տարբերությունը, ինչպես նաև միջուկի գործառույթները։

• Որտեղ է Linux-ը օգտագործվում այսօր և ինչու են մարդիկ ընտրում Linux։

Ինչ է անում օպերացիոն համակարգը

Համակարգիչը կազմված է սարքավորումներից (hardware)։ Սարքավորում են համարվում ֆիզիկական բաղադրիչները՝ պրոցեսորը, հիշողությունը, սկավառակը, ստեղնաշարը և էկրանը։ Միայն սարքավորումներով հնարավոր չէ օգտակար աշխատանք կատարել։ Դրանք կառավարելու համար անհրաժեշտ է ծրագրային ապահովում։

Օպերացիոն համակարգը գտնվում է ձեր և սարքավորումների միջև։ Այն կատարում է երեք հիմնական գործառույթ.

• Կառավարում է սարքավորումները, օրինակ՝ սկավառակը և հիշողությունը։

• Գործարկում է ծրագրերը, օրինակ՝ վեբ բրաուզեր կամ տեքստային խմբագրիչը։

• Տրամադրում է համակարգչին հրահանգներ ուղարկելու միջոց։

Առանց օպերացիոն համակարգի յուրաքանչյուր ծրագիր ստիպված կլիներ ինքնուրույն կառավարել սարքավորումները։ Օպերացիոն համակարգը կատարում է այս ընդհանուր աշխատանքը մեկ անգամ, որպեսզի ծրագրերը ստիպված չլինեն դա անել։

Ինչպես է օպերացիոն համակարգը բաշխում համակարգչի ռեսուրսները

Ժամանակակից համակարգիչը միաժամանակ գործարկում է բազմաթիվ ծրագրեր։ Օրինակ՝ կարող եք միաժամանակ բացել վեբ բրաուզեր, երաժշտական նվագարկիչ և տեքստային խմբագրիչ։ Սակայն պրոցեսորը տվյալ պահին իրականում կարող է կատարել միայն սահմանափակ թվով գործողություններ։ Օպերացիոն համակարգը լուծում է այս խնդիրը՝ արդար կերպով բաշխելով սարքավորումների ռեսուրսները ծրագրերի միջև։ Սա նրա ամենակարևոր գործառույթներից մեկն է։

Ինչպես է օպերացիոն համակարգը բաշխում ռեսուրսները

Կան երեք հիմնական ռեսուրսներ, որոնք կառավարում է օպերացիոն համակարգը.

• Պրոցեսորը (CPU)։ CPU-ն այն բաղադրիչն է, որը կատարում է հաշվարկները։ Օպերացիոն համակարգը յուրաքանչյուր ծրագրին տրամադրում է CPU-ի ժամանակի փոքր հատված, ապա անցնում է հաջորդ ծրագրին։ Սա կատարվում է այնքան արագ, որ թվում է՝ բոլոր ծրագրերը աշխատում են միաժամանակ։ Այս գործընթացը կոչվում է multitasking։

• Հիշողությունը (RAM)։ Հիշողությունը արագ, ժամանակավոր տարածք է, որտեղ աշխատող ծրագրերը պահում են իրենց տվյալները։ Օպերացիոն համակարգը յուրաքանչյուր ծրագրին հատկացնում է սեփական հիշողության հատվածը և կանխում է, որ մի ծրագիր չկարողանա կարդա կամ փոփոխի մյուսի հիշողությունը։ Սա ապահովում է ծրագրերի անվտանգ և անկախ աշխատանքը։

• Սարքերը։ Սկավառակը, ստեղնաշարը, էկրանը, ցանցային քարտը և այլն ։ Օպերացիոն համակարգը հաղորդակցվում է դրանց հետ, որպեսզի ծրագրերը ստիպված չլինեն իմանալ սարքավորման ներքին մանրամասները։

Օպերացիոն համակարգը կարելի է պատկերացնել որպես ուշադիր կառավարիչ։ Այն որոշում է, թե որ ծրագիրն է աշխատելու հաջորդը, որքան հիշողություն կստանա յուրաքանչյուր ծրագիր և ով կարող է օգտագործել տվյալ սարքը։ Քանի որ այս ամենը կատարում է օպերացիոն համակարգը, ծրագիրը կարելի է գրել մեկ անգամ և այնուհետև գործարկել բազմաթիվ տարբեր համակարգիչների վրա։

Աշխատող ծրագրեր. պռոցեսներ

Երբ գործարկում եք որևէ ծրագիր, օպերացիոն համակարգը ստեղծում է պռոցես (process)։ Պռոցեսը ծրագրի աշխատող օրինակն է, որն ունի սեփական հիշողությունը և CPU-ի հերթում իր տեղը։ Նույն ծրագիրը կարող է միաժամանակ աշխատել որպես մի քանի պռոցես։ Օրինակ՝ կարող եք բացել նույն խմբագրիչի երկու առանձին պատուհան, և դրանցից յուրաքանչյուրը կլինի առանձին պռոցես։

Այս փուլում դեռ կարիք չկա պռոցեսները ձեռքով կառավարելու։ Պարզապես հիշեք հետևյալ գաղափարը. սկավառակի վրա գտնվող ծրագիրը ֆայլ է, իսկ պռոցեսը այդ նույն ծրագիրն է աշխատանքի ընթացքում։ Հետագայում կսովորեք ինչպես ցուցադրել և կառավարել պռոցեսները։

Linux-ի համառոտ պատմությունը

1991 թվականին ուսանող Linus Torvalds-ը սկսեց գրել նոր օպերացիոն համակարգի հիմնական մասը։ Նա այն անվճար հրապարակեց ինտերնետում և հրավիրեց մյուսներին մասնակցել դրա զարգացմանը։ Այդ հիմնական մասը կոչվում է միջուկ (kernel)։ Միջուկը կենտրոնական ծրագիրն է, որը անմիջապես հաղորդակցվում է սարքավորումների հետ։

«Linux» անվանումը կազմված է «Linus» և Unix բառի «x» տառից։ Unix-ը ավելի հին օպերացիոն համակարգ էր, որի գաղափարները մեծ ազդեցություն են ունեցել Linux-ի նախագծման վրա։

Linux-ի ստեղծման պատճառները հասկանալու համար պետք է մի փոքր հետ գնալ։ 1970-ականներին Bell Labs կազմակերպությունում ստեղծվեց Unix անունով հզոր օպերացիոն համակարգը։ Unix-ը ներկայացրեց բազմաթիվ գաղափարներ, որոնք Linux-ը օգտագործում է մինչ օրս, օրինակ՝ սարքերը ֆայլերի տեսքով ներկայացնելը և փոքր գործիքների համադրությամբ մեծ խնդիրներ լուծելը։ Սակայն Unix-ը անվճար չէր, և դրա սկզբնական կոդը բաց չէր բոլորի համար։

1980-ականների վերջում շատ մարդիկ ցանկանում էին ունենալ Unix-ի նման, բայց ազատ համակարգ, որը ցանկացած մարդ կարող էր ուսումնասիրել և փոփոխել։ Այդ ժամանակ Ֆինլանդիայում սովորող Լինուս Տորվալդսը օգտագործում էր MINIX անունով ուսումնական համակարգ և այն համարում էր սահմանափակ։ Այդ պատճառով 1991 թվականին նա որպես հոբբի սկսեց գրել սեփական միջուկը։ Նա հրապարակեց այն ինտերնետում և հրավիրեց մյուսներին միանալ նախագծին։ Աշխարհի տարբեր ծայրերից բազմաթիվ ծրագրավորողներ մասնակցեցին, և միջուկը արագ զարգացավ։ Ծրագրային ապահովման այս բաց և համատեղ ստեղծման մոտեցումը Linux-ի հաջողության հիմնական պատճառներից մեկն է։

Linux-ի նկատմամբ վստահության և ազատ տարածման կարևոր պատճառներից մեկը դրա լիցենզիան է։ Լիցենզիան իրավական կանոնների հավաքածու է, որը սահմանում է ծրագրի օգտագործման պայմանները։ Linux միջուկն օգտագործում է GPL (General Public License) լիցենզիան։ Պարզ ասած, GPL-ը թույլ է տալիս ցանկացածին օգտագործել, ուսումնասիրել և փոփոխել կոդը՝ պայմանով, որ փոփոխությունները նույնպես տարածվեն նույն կանոններով։ Սա պահպանում է համակարգը ազատ և բաց բոլորի համար։

Տարիներ առաջ՝ 1983 թվականին, GNU Project նախագիծն արդեն ստեղծել էր բազմաթիվ ազատ գործիքներ, որոնք անհրաժեշտ են օպերացիոն համակարգին, օրինակ՝ հրամանային միջավայր և ֆայլերի հետ աշխատելու գործիքներ։ Երբ Linux միջուկը միավորվեց GNU-ի այս գործիքների հետ, հնարավոր դարձավ ստեղծել ամբողջական ազատ օպերացիոն համակարգ։ Այդ պատճառով որոշ մարդիկ ամբողջ համակարգը անվանում են «GNU/Linux»։

Միջուկն ընդդեմ ամբողջական Linux համակարգի

Կարևոր է տարբերակել երկու հիմնական բան.

• Միջուկը (kernel) միայն կենտրոնական ծրագիրն է։ Այն կառավարում է հիշողությունը, պրոցեսորը և սարքավորումները։

• Ամբողջական Linux համակարգը միջուկն է՝ գումարած բազմաթիվ այլ ծրագրեր, որոնք օգտագործում եք, օրինակ՝ ֆայլերի կառավարման գործիքներ և հրամանային միջավայր։

Երբ մարդիկ ասում են՝ «Linux եմ տեղադրել», գրեթե միշտ նկատի ունեն ամբողջական համակարգը, ոչ թե միայն միջուկը։ Այս բաղադրիչների մասին ավելի մանրամասն կսովորեք հաջորդ դասում։

Արժե նաև հասկանալ, թե իրականում ինչ է անում միջուկը, քանի որ այն գտնվում է ամբողջ համակարգի կենտրոնում։ Միջուկն ունի մի քանի հիմնական գործառույթ.

• Կառավարում է հիշողությունը և որոշում, թե որ ծրագիրն ինչ հատված կստանա։

• Պլանավորում է պրոցեսորի աշխատանքը՝ ընտրելով, թե որ պռոցեսը պետք է աշխատի հաջորդը։

• Հաղորդակցվում է սարքավորումների հետ փոքր ծրագրերի միջոցով, որոնք կոչվում են դրայվերներ (drivers)։ Դրայվերը կոդ է, որը գիտի, թե ինչպես կառավարել կոնկրետ տեսակի սարք, օրինակ՝ ցանցային քարտ։

• Տրամադրում է ծառայությունների հավաքածու, որոնց կարող են դիմել ծրագրերը սարքավորումներից օգտվելու համար։ Այս ծառայություններըը կոչվում են system call-եր։ Օրինակ՝ երբ ծրագիրը ցանկանում է կարդալ ֆայլ, այն կատարում է system call, իսկ միջուկն իրականացնում է սկավառակից կարդալու գործողությունը։

Այս կառուցվածքը ծրագրերը պահում է պարզ, իսկ համակարգը՝ անվտանգ։ Ծրագրերը անմիջապես չեն աշխատում սարքավորումների հետ։ Դրանք դիմում են միջուկին, և միջուկն է կատարում զգայուն գործողությունները։ Linux միջուկը համարվում է մոնոլիթիկ (monolithic), ինչը նշանակում է, որ այս գործառույթների մեծ մասը տեղակայված է մեկ մեծ ծրագրի մեջ։ Պարտադիր չէ հիմա հիշել այս տերմինները, բայց դրանք օգնում են հասկանալ, թե ինչու է միջուկն այդքան կարևոր. համակարգի գրեթե յուրաքանչյուր գործողություն իրականացվում է հենց դրա միջոցով։

Ինչու է Linux-ը հայտնի

Մարդիկ և կազմակերպությունները Linux-ն ընտրում են մի քանի հստակ պատճառներով.

• Այն անվճար է։ Օգտագործման համար վճարել պետք չէ։

• Այն բաց կոդով (open source) է։ Սա նշանակում է, որ ցանկացած մարդ կարող է կարդալ և փոփոխել ծրագրի կոդը։ Այդ պատճառով ավելի հեշտ է վստահել համակարգին և զարգացնել այն։

• Այն կայուն է։ Linux սերվերները կարող են երկար ժամանակ աշխատել առանց վերագործարկման։

• Այն ճկուն է։ Linux-ը կարելի է օգտագործել ինչպես փոքր սարքերում, այնպես էլ հսկայական գերհամակարգիչներում։

Որտեղ է օգտագործվում Linux-ը

Linux-ը կիրառվում է շատ ավելի շատ տեղերում, քան մարդկանց մեծ մասը կարող է պատկերացնել.

• Սերվերներ։ Վեբ կայքերի և ամպային ծառայությունների մեծ մասը աշխատում է Linux սերվերների վրա։

• Բջջային հեռախոսներ։ Android համակարգը, որն աշխարհում ամենաշատ տարածվածն է, կառուցված է Linux միջուկի վրա։

• IoT սարքեր։ IoT-ը նշանակում է «Ինտերնետի հետ կապ ունեցող սարքեր» (Internet of Things)։ Դրանք փոքր խելացի սարքեր են, օրինակ՝ տեսախցիկներ կամ ցանցային սարքեր։ Դրանցից շատերն աշխատում են հենց Linux-ով։

• Գերհամակարգիչներ։ Աշխարհի գրեթե բոլոր ամենահզոր համակարգիչներն աշխատում են Linux-ով։

Linux-ը ամենուր է

Գործնական վարժություն

Այս դասի համար դեռ Linux համակարգիչ պետք չէ։ Այս առաջադրանքները կօգնեն ամրապնդել գիտելիքները։

1. Մեկ նախադասությամբ գրեք, թե ինչ է անում օպերացիոն համակարգը։

2. Ձեր բառերով բացատրեք միջուկի և ամբողջական Linux համակարգի տարբերությունը։

3. Նայեք ձեզ շրջապատող սարքերին և փորձեք գուշակել, թե որոնք կարող են աշխատել Linux-ով։ Գրանցեք ձեր ենթադրությունները։

4. Բացեք վեբ բրաուզերը և որոնեք «what websites run on Linux» արտահայտությունը։ Կարդացեք որևէ կարճ հոդված՝ տեսնելու համար, թե որքան տարածված է Linux-ը։

Հիմնական մտքեր

• Օպերացիոն համակարգը կառավարում է սարքավորումները, գործարկում է ծրագրերը և ընդունում ձեր հրահանգները։

• Այն բաշխում է պրոցեսորը, հիշողությունը և սարքերը բազմաթիվ ծրագրերի միջև։ Ծրագրերի միջև արագ անցումը կոչվում է multitasking։

• Պռոցեսը (process) ծրագրի աշխատող օրինակն է, որն ունի սեփական հիշողությունը։

• Linux-ը ազատ և բաց կոդով օպերացիոն համակարգ է, որի ազատությունը պահպանվում է GPL լիցենզիայի միջոցով։

• Միջուկը համակարգի կենտրոնական ծրագիրն է. այն կառավարում է հիշողությունը, պլանավորում է պրոցեսորի աշխատանքը, օգտագործում է դրայվերներ սարքերը կառավարելու համար և տրամադրում է system call-եր ծրագրերին։

• Ամբողջական Linux համակարգը միջուկից բացի ներառում է բազմաթիվ գործիքներ։

• Linux-ը ստեղծվել է Լինուս Տորվալդսի կողմից 1991 թվականին, ոգեշնչվել է Unix-ից և օգտագործում է GNU նախագծի բազմաթիվ գործիքներ։

• Linux-ը կիրառվում է սերվերներում, Android հեռախոսներում, խելացի սարքերում և գերհամակարգիչներում։

Հիշեք