Актуальность ОС GNU/Linux

XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Актуальность ОС GNU/Linux

Копылов Н.А. 1Рубан Д.К. 1
1МОУ СОШ №5 УИМ
Тимошина В.В. 1
1МОУ СОШ №5 УИМ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В современном мире операционные системы играют ключевую роль в функционировании цифровых технологий. Несмотря на распространенное мнение о том, что Windows и Mac OS являются доминирующими на рынке операционных систем, GNU/Linux продолжает оставаться незаменимым инструментом в мире информационных технологий.

Сегодня Linux является стандартом для серверных технологий, разработки программного обеспечения, сетевых технологий и суперкомпьютеров. Открытый исходный код обеспечивает безопасность системы, стабильность и гибкую настройку под различные задачи. Все эти аспекты делают Linux наиболее актуальной ОС в наше время.

Цель: анализ причин актуальности ОС GNU/Linux, определение ее сильных и слабых сторон, а также исследование сфер применения в современном мире.

Задачи:

  1. Изучить историю появления проекта GNU/Linux

  2. Рассмотреть понятия ОС, дистрибутива и свободного ПО

  3. Выявить преимущества и недостатки GNU/Linux

  4. Рассмотреть сферы, в которых используется Linux

  5. Сформулировать вывод об актуальности GNU/Linux в различных сферах

Раздел I. Теоретические основы GNU/Linux

    1. История создания ОС GNU/Linux

Перед тем, как изложить историю создания GNU/Linux нужно понять, что означает “GNU” в названии операционной системы.

GNU — это аббревиатура от "GNU's Not Unix" (Гну - это не Юникс). GNU - это проект, который был запущен в 1983 году программистом по имени Ричард Мэттью Столлман. Он решил создать операционную систему, подобную Unix (на тот момент популярное семейство проприетарных ОС), но при этом придерживающуюся философии свободного ПО (разберемся позже, что это такое).

Однако, несмотря на колоссальную проделанную работу, к концу 80-х годов проект GNU так и не смог создать ядро операционной системы. И вот тут мы поговорим о Линусе Торвальдсе – финском программисте шведского происхождения. Родился Линус 28 декабря 1969 года, в 1996 году он окончил Хельсинский университет со степенью магистра в области кибернетики. Торвальдс разработал ядро, которое идеально подошло ко всем компонентам GNU. Таким образом получилась полноценная операционная система - Linux, основанная на ядре Торвальдса и утилитах/программах проекта GNU. Именно поэтому GNU является неотъемлемой частью Linux, вошедшее в название самой ОС.

    1. Понятия

Для того, чтобы понимать, о чем мы будем говорить в дальнейшем, нужно остановиться на понятиях.

Ранее был упомянут термин “свободное ПО”, являющийся одним из основополагающих аспектов операционной системы Linux. Для начала поймем, что такое ПО. Программное обеспечение (сокращенно ПО) - это совокупность всех программ, обеспечивающих функционирование компьютера и выполнение им полезных задач. В отличие от аппаратного обеспечения, которое является материальной основой вычислительной системы, ПО представляет собой нематериальный уровень управления и обработки информации. В свою очередь, свободное ПО – это программное обеспечение, пользователи которого имеют права («свободы») на его неограниченную установку, запуск, свободное использование, изучение, распространение и изменение (совершенствование), а также распространение копий и результатов изменения. Основателем движения свободного ПО является вышеупомянутый Ричард Столлман.

Следующим, наиболее важным понятием, является ОС и его ядро. Операционная система (ОС) — набор программ, которые управляют всеми процессами в компьютерах, смартфонах, планшетах, умных телевизорах и других технически сложных устройствах. Без операционной системы невозможно работать на устройстве, устанавливать приложения или подключать периферию, например принтер, сканер, колонки, веб‑камеры. Центром всех операционных систем является ядро. Ядро операционной системы — это самая низкоуровневая часть программного обеспечения, которая представляет собой основу ОС и является связующим звеном между аппаратным и программным обеспечением компьютера. Ядро выполняет множество сложных задач, обеспечивая работоспособность ОС и управляя ресурсами компьютера. Таковым и является GNU/Linux, который технически является ядром, на базе которого создаются Linux дистрибутивы. Но тем не менее чаще всего, под Linux ради удобства подразумевают именно операционную систему.

В предыдущем абзаце был упомянут такой термин, как дистрибутив. Что же это такое? Дистрибутив (от англ. distribute – распространять) - форма распространения программного обеспечения, обычно содержащая программу-установщик (для выбора режимов и параметров установки) и набор файлов, содержащих отдельные части программного средства. Проще говоря, дистрибутивы – это операционные системы на базе ядра Linux, которые часто и называют ОС GNU/Linux. Дистрибутивов на базе ядра Linux существует огромное множество. Все они заточены под разные задачи и имеют различные преимущества, так, например Debian – самый популярный Linux дистрибутив, отличается своей стабильностью, Arch Linux отличается своей гибкостью настройки, а Ubuntu, дистрибутив на базе Debian, является наиболее простым и понятным для новичков. На приведенном ниже изображении представлена лишь малая часть от всех существующих дистрибутивов.

Рис. 1. Дерево дистрибутивов Linux

    1. Преимущества и недостатки

Плюсы Linux:

  • Бесплатность и открытость: Большинство дистрибутивов Linux, такие как Ubuntu, Fedora или Mint, бесплатны. Исходный код открыт, что позволяет сообществу находить и устранять ошибки быстрее, чем в проприетарных системах.

  • Кастомизация: хотите минималистичную систему или красивый рабочий стол? Linux предоставляет такую возможность. Это операционная система, которая подстраивается под вас.

  • Стабильность и безопасность: Серверы на Linux работают годами без перезагрузки. А благодаря децентрализованной разработке и меньшей популярности среди домашних пользователей, Linux реже подвергается заражению вирусами.

  • Производительность: Linux потребляет меньше ресурсов. Старый ноутбук, который медленно работает с Windows 10, на Linux Mint будет демонстрировать более высокую производительность.

Минусы Linux:

  • Сложное обучение: если вы привыкли к Windows, Linux может показаться невероятно сложным. Терминал — главный инструмент в данной ОС, но для новичков он может показаться крайне тяжелым в понимании и неудобным.

  • Совместимость с ПО: Adobe Photoshop, Microsoft Office и многие профессиональные программы официально не поддерживают Linux. Да, есть альтернативы (GIMP, LibreOffice), но они не всегда дают такой спектр возможностей, как оригиналы.

  • Поддержка оборудования: хотя ситуация постепенно улучшается, некоторые устройства (например, специфические Wi-Fi-адаптеры или старые сканеры) могут не работать.

Раздел II. Практическое использование GNU/Linux

GNU/Linux Используется в огромном количестве сфер, но мы рассмотрим три наиболее популярные сферы: серверные технологии, суперкомпьютеры и персональные компьютеры.

Рис. 2. Диаграмма использования Linux в различных сферах

2.1 Использование Linux в серверных технологиях

На сегодняшний день операционная система Linux является безусловным лидером на рынке серверных технологий. Если вы зайдёте на любой популярный сайт, отправляете сообщение в мессенджере или смотрите видео в интернете, с вероятностью более 70–80% запрос обрабатывается сервером под управлением Linux. Но почему компании выбирают Linux, а не Windows Server или другие системы? Причины вытекают из преимуществ Linux, а именно: бесплатность, стабильность, безопасность и высокая производительность.

Linux используется практически во всех сферах серверной инфраструктуры:

  1. Веб-серверы. Это самая популярная область. Связка Linux + Apache/Nginx + MySQL/MariaDB + PHP (так называемый LAMP-стек или LEMP-стек) является стандартом для размещения сайтов.

  2. Файловые серверы. Организация сетевых хранилищ (NAS).

  3. Серверы баз данных. Запуск высоконагруженных баз данных (MySQL, PostgreSQL).

  4. Облачные технологии. Подавляющее большинство облачных платформ (Google Cloud, Яндекс.Облако и т.п.) работают на виртуализации на базе Linux.

2.2 Использование Linux в суперкомпьютерах

Суперкомпьютер — это высокопроизводительная вычислительная система, которая значительно превосходит по мощности обычные компьютеры. Суперкомпьютеры применяют для решения сложных задач, требующих огромных объёмов параллельных вычислений, а именно: при моделировании климата и предсказании погоды, при изучении термоядерного синтеза и астрофизики, в разработке лекарств, криптографии и обучении нейросетей и в других значимых областях.

Популярность Linux среди суперкомпьютеров обусловлена несколькими факторами. Каждая машина такого рода предназначена для выполнения конкретных задач. Она имеет уникальные технические характеристики и определенные требования к оптимизации. Создавать отдельную операционную систему под каждый суперкомпьютер — весьма проблематично и затратно. Но ученые могут оптимизировать и модифицировать исходный код Linux для конкретного аппарата. Также использование Linux в суперкомпьютерах является финансово выгодным решением, поскольку стоимость лицензирования пользовательского дистрибутива Linux одинакова и не меняется в зависимости от количества используемых узлов. По данным на 2019 год, согласно отчёту портала Top500, все суперкомпьютеры из списка топ-500 в мире были построены на Linux. 

2.3 Использование Linux в персональных компьютерах

Когда речь заходит об операционных системах для дома и офиса, большинство пользователей сразу вспоминают Windows или macOS. Однако в последние годы Linux всё активнее завоёвывает рынок десктопных платформ. Люди всё чаще интересуются, что же такое Linux, и многие хотят познакомиться с этой системой поближе. Linux на персональном компьютере — это не просто "бесплатная альтернатива", а полноценная экосистема с уникальными преимуществами. Она сочетает высокую производительность, гибкость настройки и повышенную безопасность, предоставляя пользователю полный контроль над рабочей средой.

Несмотря на то, что Linux используют на ПК реже, по сравнению с серверами или суперкомпьютерами, данное решение обладает определенными плюсами, вытекающими из преимуществ этой операционной системы.

Заключение

В ходе данного проекта была рассмотрена операционная система GNU/Linux и проанализирована её роль в современном цифровом мире. Проведённое исследование позволяет с уверенностью сказать, что актуальность Linux не просто сохраняется, но и возрастает, проникая во все ключевые сферы информационных технологий.

Мы выяснили, что Linux занимает доминирующее положение там, где требуются максимальная стабильность, производительность и безопасность. В серверной сфере Linux стал бесспорным лидером, обеспечивая работу большинства веб-сайтов, облачных платформ и корпоративных баз данных. В мире суперкомпьютеров ситуация ещё более показательная: Linux является единственной операционной системой для всех суперкомпьютеров из списка TOP500, что подтверждает его способность эффективно управлять колоссальными вычислительными ресурсами.

Однако значение Linux выходит далеко за пределы серверных и научных применений. На персональных компьютерах Linux предоставляет пользователям уникальное сочетание свободы, гибкости и контроля над системой. Многообразие дистрибутивов позволяет подобрать решение для любых задач: от реанимации старого, маломощного ноутбука до создания высокопроизводительной рабочей станции для разработки. При этом современные методы установки, такие как WSL и виртуальные машины, делают знакомство с Linux доступным и безопасным для новичков.

Список источников

  1. Что такое GNU и почему оно важно для Linux? | Arch Linux рулит! | Дзен - https://dzen.ru/a/ZoSiG3UVPUOzTS3X

  2. Основы операционных систем / Хабр - https://habr.com/ru/companies/otus/articles/728394/

  3. Программисты 21 века. Линус Торвальдс / Хабр - https://habr.com/ru/companies/ruvds/articles/878076/

  4. Дистрибутив. Большая российская энциклопедия - https://bigenc.ru/c/distributiv-b0d7f6

  5. Программное обеспечение компьютера: теория, правила использования и практические аспекты для подготовки к ЕГЭ по информатике - https://repetitor.1c.ru/informatics/programmnoe-obespechenie-kompyutera/

  6. Операционная система: виды и функции, для чего нужна, плюсы и минусы разных ОС - https://secrets.tbank.ru/glossarij/operacionnaya-sistema/?utm_referrer=https%3A%2F%2Fyandex.ru%2F

  7. Операционные системы для серверов: Windows Server, Linux, VMware ESXi - https://www.bbrc.ru/articles/operacionnye-sistemy-dlya-serverov-windows-server-linux-vmware-esxi/

  8. Современные суперкомпьютеры: виды, работа и применение - как устроены и что умеют - https://practicum.yandex.ru/blog/kak-ustroeny-superkomputery/

  9. Linux: универсальный инструмент для повседневных задач / ИИ, сервисы и приложения / iXBT Live - https://www.ixbt.com/live/sw/plyusy-perehoda-na-flinux.html

Просмотров работы: 17