Introduzione al sistema operativo Linux¶

In questo capitolo impareremo a conoscere le distribuzioni GNU/Linux.

Obiettivi : In questo capitolo imparerai a:

Descrivere le caratteristiche e le possibili architetture di un sistema operativo
Raccontare la storia di UNIX e GNU/Linux
Scegliere la distribuzione Linux giusta per le tue esigenze
Spiegare la filosofia del software libero e opensource
Scoprire l'utilità della SHELL.

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Conoscenza:
Complessità:

Tempo di lettura: 10 minuti

Che cos'è un sistema operativo?¶

Linux, UNIX, BSD, Windows e MacOS sono tutti sistemi operativi.

Astratto

Un sistema operativo è un insieme di programmi che gestisce le risorse disponibili di un computer.

Nella gestione di queste risorse, il sistema operativo deve:

Gestire la memoria fisica o virtuale.
La memoria fisica è costituita dalla RAM e dalla memoria cache del processore, che viene utilizzata per l'esecuzione dei programmi.
La memoria virtuale è una locazione sull'hard disk (la partizione di swap) che permette lo scarico della memoria fisica e il salvataggio dello stato attuale del sistema durante lo spegnimento elettrico del computer.
Intercettare l'accesso alle periferiche. Raramente al software è consentito accedere direttamente all'hardware (ad eccezione delle schede grafiche per esigenze molto specifiche).
Fornire alle applicazioni una corretta gestione delle attività. Il sistema operativo è responsabile della pianificazione dei processi che occupano il processore.
Protezione dei file da accessi non autorizzati.
Raccolta di informazioni sui programmi in uso o in esecuzione.

Operation of an operating system

Generalità UNIX - GNU/Linux¶

Storia¶

UNIX¶

Dal 1964 al 1968: MULTICS (MULTiplexed Information and Computing Service) è sviluppato per MIT, Bell Labs (AT&T) e General Electric.
1969: Dopo il ritiro della Bell (1969) e poi della General Electric dal progetto, due sviluppatori (Ken Thompson e Dennis Ritchie), affiancati in seguito da Brian Kernighan, giudicando MULTICS troppo complesso, lanciano lo sviluppo di UNIX (UNiplexed Information and Computing Service). Originariamente sviluppato in assembler, i progettisti di UNIX hanno sviluppato il linguaggio B e poi il linguaggio C (1971) e hanno completamente riscritto UNIX. Essendo stato sviluppato nel 1970, la data di riferimento dei sistemi UNIX/Linux è ancora fissata al 1° gennaio 1970.

Il linguaggio C è ancora oggi uno dei linguaggi di programmazione più popolari! Linguaggio di basso livello, vicino all'hardware, consente l'adattamento del sistema operativo a qualsiasi architettura di macchina dotata di compilatore C.

UNIX è un sistema operativo aperto e in evoluzione che ha svolto un ruolo importante nella storia dell'informatica. È stato la base per molti altri sistemi: Linux, BSD, Mac OSX, ecc.

UNIX è ancora rilevante oggi (HP-UX, AIX, Solaris, etc.)

Minix¶

1987: Andrew S. Tanenbaum sviluppa MINIX, un UNIX semplificato, per insegnare i sistemi operativi in modo semplice. Il signor Tanenbaum rende disponibile il codice sorgente del suo sistema operativo.

Linux¶

1991: Uno studente finlandese, Linus Torvalds , crea un sistema operativo dedicato al suo personal computer e lo chiama Linux. Pubblica la sua prima versione 0.02, sul forum di discussione Usenet e altri sviluppatori iniziano a contribuire al miglioramento del suo sistema. Il termine Linux è un gioco di parole tra il nome del fondatore, Linus, e UNIX.
1993: Viene creata la distribuzione Debian. Debian è una distribuzione non commerciale, basata sulla comunità. Sviluppato originariamente per essere utilizzato su server, è particolarmente adatto a questo ruolo, ma è pensato per essere un sistema universale e quindi utilizzabile anche su un personal computer. Debian è usata come base per molte altre distribuzioni, come Mint o Ubuntu.
1994: La distribuzione commerciale RedHat viene creata dalla società RedHat, che è oggi il principale distributore del sistema operativo GNU/Linux. RedHat supporta la versione community Fedora e recentemente la distribuzione gratuita CentOS.
1997: Viene creato l'ambiente desktop KDE. Si basa sulla libreria di componenti Qt e sul linguaggio di sviluppo C++.
1999: Viene creato l'ambiente desktop Gnome. Questo si basa sulla libreria di componenti GTK+.
2002: Viene creata la distribuzione Arch. La sua particolarità deve essere rilasciata in Rolling Release (aggiornamento continuo).
2004: Ubuntu viene creato dalla società Canonical (Mark Shuttleworth). È basato su Debian, che include software gratuito e proprietario.
2021: Nascita di Rocky Linux, basato sulla distribuzione RedHat.

Quota di mercato¶

Linux non è ancora molto conosciuto dal grande pubblico, anche se lo usa regolarmente. Linux infatti è nascosto in smartphone, televisori, internet box, ecc. Quasi il 70% delle pagine web servite nel mondo sono servite da un server Linux o UNIX!

Linux equipaggia poco più del 3% dei personal computer ma più dell'82% degli smartphone. Android è un sistema operativo il cui kernel è Linux.

Linux equipaggia il 100% dei 500 supercomputer dal 2018. Un supercomputer è un computer progettato per ottenere le massime prestazioni possibili con le tecniche note al momento della sua progettazione, in particolare per quanto riguarda la velocità di calcolo.

Progettazione dell'architettura¶

Il kernel è il primo componente software.
È il cuore del sistema Linux.
Gestisce le risorse hardware del sistema.
Gli altri componenti software devono attraversarlo per accedere all'hardware.
La shell è un'utilità di sistema che interpreta i comandi dell'utente e ne garantisce l'esecuzione.
Shell principali: shell Bourne, shell C, shell Korn e shell Bourne-Again (bash).
Le applicazioni sono programmi utente come:
Browser Internet ;
l'elaboratore di testi ;
...

Multitask¶

Linux appartiene alla famiglia dei sistemi operativi time-sharing (tempo condiviso). Condivide il tempo di elaborazione tra più programmi, passando da uno all'altro in modo trasparente per l'utente. Ciò implica:

esecuzione simultanea di più programmi;
distribuzione del tempo CPU da parte dello scheduler;
riduzione dei problemi dovuti ad un'applicazione arrestata in modo anomalo;
prestazioni ridotte quando ci sono troppi programmi in esecuzione.

Multi utente¶

Lo scopo di Multics era quello di consentire a più utenti di lavorare da più terminali (schermo e tastiera) su un unico computer (molto costoso all'epoca). Linux, che si ispira a questo sistema operativo, ha mantenuto questa capacità di lavorare con più utenti contemporaneamente e indipendentemente, ognuno con il proprio account utente, spazio di memoria e diritti di accesso a file e software.

Multiprocessore¶

Linux è in grado di funzionare con computer multiprocessore o con processori multicore.

Multi piattaforma¶

Linux è scritto in un linguaggio di alto livello che può essere adattato a diversi tipi di piattaforme durante la compilazione. Funziona quindi su:

computer di casa (PC o laptop);
server (dati, applicazioni,...);
computer portatili (smartphone o tablet)
sistemi integrati (computer per auto);
elementi di rete attivi (router, switch)
elettrodomestici (TV, frigoriferi,...).

Aperto¶

Linux è basato su standard riconosciuti posix, TCP/IP, NFS, Samba ... che consentono di condividere dati e servizi con altri sistemi operativi.

La filosofia Unix/Linux¶

Tutto è un file.
Portabilità.
Fai solo una cosa e falla bene.
KISS: Mantienilo semplice stupido (Keep It Simple Stupid).
"UNIX è fondamentalmente un sistema operativo semplice, Ma devi essere un genio per capirne la semplicità." (Dennis Ritchie)
"Unix è facile da usare. Solamente che non è chiaro con quali utenti sia amichevole." (Steven King)

Le distribuzioni GNU/Linux¶

Una distribuzione Linux è un insieme coerente di software assemblato attorno al kernel Linux e pronto per essere installato insieme ai componenti necessari per gestire questo software (installazione, rimozione, configurazione). Ci sono distribuzioni associative o comunitarie (Debian, Rocky) o commerciali (RedHat, Ubuntu).

Ogni distribuzione offre uno o più ambienti desktop, fornisce un set di software preinstallato e una libreria di software aggiuntivo. Le opzioni di configurazione (opzioni del kernel o servizi ad esempio) sono specifiche per ciascuno.

Questo principio ti consente di avere distribuzioni per principianti (Ubuntu, Linux Mint...), distribuzioni con un approccio più complesso (Gentoo, Arch), o essere focalizzate di più verso servers (Debian, Redhat), o workstations.

Ambienti desktop¶

Ci sono molti ambienti grafici: Gnome, KDE, LXDE, XFCE, etc. C'è qualcosa per ogni esigenza, e la loro ergonomicità non ha nulla da invidiare rispetto a Microsoft o Apple Systems!

Allora perché c'è così poco entusiasmo per Linux, quando non ci sono virus (o quasi) per questo sistema? Forse perché tutti gli editori (Adobe) o produttori (NVidia) non giocano il gioco gratuito e non forniscono una versione del loro software o dei loro drivers per GNU/Linux? Paura del cambiamento? La difficoltà a trovare dove acquistare un computer Linux? Troppo pochi giochi (ma non ancora per molto) distribuiti sotto Linux? La situazione cambierà con l'arrivo della console di gioco steam-box che funziona con Linux?

Gnome Desktop

L'ambiente Desktop GNOME 3 non usa più il concetto di desktop ma quello di Gnome Shell (da non confondere con la shell, riga di comando). Serve come desktop, come dashboard, area di notifica e selettore di finestre. L'ambiente desktop GNOME si basa sulla libreria di componenti GTK+.

KDE Desktop

L'ambiente del desktop KDE è basato sulla libreria di componenti Qt.

È tradizionalmente più raccomandato per gli utenti provenienti da un mondo Windows.

Tux - La mascotte di Linux.

Libero / Open source¶

Un utente di un sistema operativo Microsoft o Mac deve acquistare una licenza per utilizzare il sistema operativo. Questa licenza ha un costo, anche se di solito è trasparente (il prezzo della licenza è incluso nel prezzo del computer).

Nel mondo GNU/Linux, il movimento del Software Libero fornisce principalmente distribuzioni gratuite.

Libero non significa gratuito!

Open source: i codici sorgente sono disponibili, quindi è possibile consultare e modificarli a determinate condizioni.

Un software gratuito è necessariamente Open Source, ma il contrario non è vero poiché un software open source è separato dalla libertà proposta dalla licenza GPL.

Licenza GPL (General Public License)¶

La Licenza GPL garantisce all'autore di un software la sua proprietà intellettuale, ma consente la modifica, ridistribuzione o rivendita del software da parte di terzi, a condizione che i codici sorgente siano forniti con il software. La GPL è la licenza dalla quale esce il progetto GNU (GNU is Not UNIX), che è stato strumentale nella creazione di Linux.

Questo implica :

la libertà di eseguire il programma, per qualsiasi scopo;
la libertà di studiare come funziona il programma e di adattarlo alle proprie esigenze;
la libertà di ridistribuire copie;
la libertà di migliorare il programma e pubblicare i tuoi miglioramenti, a beneficio dell'intera comunità.

D'altra parte, anche i prodotti rilasciati sotto la licenza GPL possono essere pagati. Questo non è per il prodotto in se, ma è dato dalla garanzia che un team di sviluppatori continuerà a lavorare su di esso per farlo evolvere e risolvere gli errori, o anche fornire supporto agli utenti.

Aree di utilizzo¶

Una distribuzione Linux eccelle per :

Un server: HTTP, email, groupware, condivisione file, etc.
Sicurezza: Gateway, firewall, router, proxy, etc.
Computer centrali: Banche, assicurazioni, industrie, etc.
Embedded system: Routers, Internet boxes, SmartTV, etc.

Linux è una scelta adatta per l'hosting di database o siti Web, o per mail server, DNS o firewall. In breve, Linux può fare qualsiasi cosa, il che spiega la quantità di distribuzioni specifiche.

Shell¶

Generalità¶

La shell, conosciuta anche come command interface, consente agli utenti di inviare comandi al sistema operativo. È meno visibile oggi, e questo è dovuto all'implementazione delle interfacce grafiche, ma rimane un mezzo privilegiato sui sistemi Linux che non hanno interfacce grafiche e i cui servizi non sempre hanno un'interfaccia di impostazione.

Offre un vero linguaggio di programmazione incluse le strutture classiche: loops, alternative, e i costituenti comuni: variabili, passaggio dei parametri, e sotto-programmi. Permette la creazione di script per automatizzare determinate azioni (backups, creazione di utenti, monitoraggio del sistema, etc.).

Esistono diversi tipi di shell disponibili e configurabili su una piattaforma o in base alle preferenze dell'utente:

sh, la shell standard POSIX ;
csh, command-oriented shell in C ;
bash, Bourne-Again Shell, Linux shell.
etc, ...

Funzionalità¶

Esecuzione del comando (controlla il comando assegnato lo esegue);
Redirezione Input/Output (restituisce i dati su un file invece di scriverlo sullo schermo);
Processi di connessione (gestisce le connessioni degli utenti);
Linguaggio di programmazione interpretato (permettendo la creazione di script);
Variabili d'ambiente (accesso alle informazioni specifiche per il sistema durante il funzionamento).

Principio¶

Principio di funzionamento della SHELL

Controlla la tua conoscenza¶

Un sistema operativo è un insieme di programmi per la gestione delle risorse disponibili di un computer:

Vero
Falso

Il sistema operativo è portato a:

Gestire la memoria fisica e virtuale
Consentire accesso diretto alle periferiche
Controllo della gestione delle attività al processore
Raccogliere informazioni sui programmi utilizzati o in uso

Tra queste personalità, quali hanno partecipato allo sviluppo di UNIX:

La nazionalità originale di Linus Torvalds, creatore del kernel Linux, è:

Quale delle seguenti distribuzioni è la più antica:

Debian
Slackware
RedHat
Arch

È il kernel di Linux:

Il software gratuito è necessariamente open source?

Vero
Falso

Is Open Source software necessarily free?

Vero
Falso

Quale dei seguenti non è un shell:

Ultimo aggiornamento: 14 febbraio 2022