Наша основная задача — определить область применения Linux и понять, какие особенности позволяют этому семейству занимать свою нишу на рынке. В первую очередь стоит узнать, где теоретически мы можем встретить это семейство OS.
Операционная система производит промежуточный уровень между железом и пользователем, в связи с этим она не сможет быть запущена в отсутствии аппаратной платформы.
Аппаратная платформа компьютера, она же архитектура, представлена в основном:
процессором;
поддерживаемым основным процессором списком команд, он же ассемблер;
чипсетом — это набор микросхем, расположенных на материнской плате, которые связывают память, процессор, видеоадаптер и другие устройства;
другими важными компонентами, например, в виде памяти, жесткого диска, сетевого адаптера и тому подобного.
Аппаратная платформа предназначена для запуска определённых семейств программных продуктов, которые в свою очередь разработаны исходя из возможностей для запуска на данной аппаратуре. Аппаратные платформы отличаются друг от друга совокупностью аппаратуры, к примеру, процессором и чипсетом, а также разработанными и выпускаемыми программными компонентами.
Например, ARM часто используют для Raspberry Pi, ARM64 для смартфонов, MIPS используется для устройств умных домов. Само же ядро может работать на огромном количестве разнообразных архитектур, что и обусловливает его область применения. Разумеется, поддержка различных аппаратных платформ не появляется сама собой. Если кто-то занимается её разработкой, значит, это имеет практический смысл. Из этого следует, что мы потенциально можем встретить устройство на базе выбранной архитектуры с запущенной на борту OS Linux.
Рассмотрим подробнее, на каких устройствах можно обнаружить Linux.
Области применения:
Десктопные системы
Серверные системы
Встраиваемые системы
Интернет вещей (IoT)
Мобильные устройства
Активное сетевое оборудование
На десктопных системах
(Ноутбуки, Моноблоки, Рабочие станции )чаще всего операционную систему используют:
Энтузиасты и студенты: Бесплатное ПО всегда было привлекательно для образования.
Системные администраторы: Огромное количество бесплатных и свободных программ для сетевой и системной диагностики сделали семейство Linux беспрецедентно популярным среди них.
Инженеры-электронщики: Простота подключения тестовых устройств к системе, обилие способов получения отладочной информации, а также встроенный компилятор GCC.
Программисты под Linux и не только: Производительность, возможность сделать систему лёгкой для восстановления, требования разработки — это далеко не полный список возможных причин для использования Linux.
Инженеры информационной безопасности (хакеры): Гибкая настройка, возможность собрать свою ОС только с теми пакетами, которые нужны, а также колоссальное количество хакерских утилит делают Linux идеальной платформой для исследования безопасности информационных систем.
На серверных системах
(программная или аппаратная платформа для запуска приложений или приложения):
WEB-серверы
Базы данных
Серверы приложений
Вне зависимости от типа сервера, его основная задача — обеспечение надёжной и бесперебойной работы запущенных на нём приложений.
Чем же хороши OS Linux для серверов? OS на базе Linux Kernel имеют модульную структуру. Это позволяет варьировать размер и количество ресурсов, потребляемых самой OS, в пользу запущенного на нём приложения. Также гибкая настройка позволяет повысить приоритет процесса приложения платформой.
Простой пример: часто классические базы данных огромны и требовательны к ресурсам, в то же время процессы любой OS имеют более высокий приоритет, чем пользовательские приложения. Теперь представим ситуацию: база данных начала конфликтовать с операционной системой из-за нехватки оперативной памяти. В этой ситуации OS просто убьёт процессы базы данных.
С точки зрения системного проектирования это выглядит логично, ведь операционная система для системы важнее, чем база данных, но вот для бизнеса такой сценарий будет выглядеть как ущерб. OS Linux предоставляет всё необходимое, чтобы избегать подобных ситуаций.
Немалую роль в распространении Linux сыграли облачные системы, предлагающие разные преднастроенные дистрибутивы для развёртывания в их среде. Каждая компания-провайдер может собрать свой собственный дистрибутив, отвечающий нуждам и особенностям именно этого облака.
Встраиваемые системы
Поскольку можно избавиться от всего кроме ядра и собрать неприхотливую крошечную ОС. Именно эта особенность позволяет запускаться на таких небогатых ресурсами аппаратах как:
Датчики
Детекторы
Промышленные системы управления
Авионика
Бортовые компьютеры автомобилей
ОС на базе Linux не нуждается ни в мониторе, ни в клавиатуре, ни в большом количестве оперативной памяти, чтобы запустить ядро и несколько утилит. Встраиваемые системы имеют достаточно узкий спектр задач, с которыми они должны справляться качественно и надёжно, без увеличения стоимости оборудования за счёт аппетитов операционной системы.
IoT
(Интернет вещей или Internet of Things)
Схожие по структуре, но не по смыслу с встраиваемыми системами, умные вещи входят в концепцию вычислительных сетей, способные взаимодействовать друг с другом или с внешней средой.
Умные дома
Wearables (Все умные устройства, которые можно носить. Например, фитнес-трекеры, умные часы, умные кольца)
Умная бытовая техника
Это явление способно перестраивать экономические и общественные процессы, исключая необходимость участия человека в операциях. Простыми словами, умные устройства были призваны снять с человека рутинные обязанности, такие как готовка, уборка, онлайн-заказы и т.д. Чтобы понять разницу между умной вещью и встраиваемой системой, приведём пример: умный холодильник, умеющий делать онлайн-заказы, является отдельной вещью, а система подачи топлива - элементом одной большой системы. Также, например, встраиваемые системы зачастую не способны подключаться к интернету или взаимодействовать по протоколам высокого уровня; их задача - использовать легковесные и низкоуровневые протоколы для быстрой передачи данных родительской системе.
Мобильные устройства:
смартфоны
планшеты
Несмотря на большие ограничения и ограничения прав, Android это тоже Linux. Существуют также смартфоны, разработанные под Linux, например, Ubuntu Phone, базирующиеся на настольной системе Ubuntu с заменой стандартной графической оболочки.
Активное сетевое оборудование:
Роутеры
Точки доступа
Коммутаторы
Активное сетевое оборудование - это оборудование, получающее питание от электрической сети или других электрических источников и непосредственно участвующее в процессах обработки и передачи данных между компьютерами и другими устройствами, выполняющее функцию усиления и преобразования сигналов.
OS реализует стек сетевых протоколов, необходимых для работы многих видов сетевого оборудования;
также разрабатывать приложения намного проще под операционную систему, нежели под голое железо.
Многое сетевое оборудование, такое как коммутаторы CISCO или межсетевые экраны PALOALTO Networks, по составу и мощности аппаратной платформы превосходят настольные системы и приближаются к серверным системам. Простыми словами, подобное оборудование может позволить себе операционную систему.
Долгое время компания CISCO разрабатывала свою собственную операционную систему Cisco IOS. Однако разработка собственной операционной системы - дело хлопотное и весьма дорогое; в итоге большая часть утилит от CISCO была портирована на Linux.
PAN‑OS, операционная система от PALOALTO Networks, также в своей основе имеет ядро Linux, несмотря на собственную графическую оболочку.
Менее проприетарные решения существуют; целый проект специальной сборки Linux для беспроводного сетевого оборудования OpenWrt. Данную операционную систему можно часто встретить на точках доступа; однако в большинстве точек доступа установлены кастомные сборки на базе Linux, родом из Китая, которые редко не имеют имя или номер релиза или хотя бы какую-то документацию. Примером тому послужит D-Link, NETGEAR; тем не менее, все они построены на основе ядра Linux.
Выводы
Linux - одна из наиболее распространённых семейств OS за пределами десктопных систем
Архитектурные особенности семейства Linux - такие как малое ядро, гибкая система модулей и не прихотливость к ресурсам, позволили этим OS стать одним из самых востребовательных в современном мире.