Внутреннее устройство Linux

Вопросы, связанные с производительностью дисков и памяти, рассмотренные в главе 8, чрезвычайно важны для большинства реализаций баз данных, поскольку существует компромисс между тем, сколько вы можете позволить хранить в оперативной памяти (это быстрее) и сколько — на диске. Более мощные системы баз данных задействуют также работу с сетью, так как они распределены по нескольким серверам. Самый распространенный вариант такого способа работы с сетью называется репликацией: одна база данных, по существу, копируется на несколько серверов базы данных, чтобы увеличить количество клиентов, которые могут подключиться к серверам.

17.3. Виртуализация

В большинстве крупных организаций неэффективно выделять аппаратное обеспечение для специальных серверных задач, поскольку установка операционной си­стемы, привязанной к одной задаче на одном сервере, означает, что вы ограничены лишь этой задачей, пока не переустановите систему. Технология виртуальной машины позволяет одновременно установить одну или несколько операционных систем (часто называемых гостевыми ОС) на одном аппаратном средстве, а затем по мере надобности активизировать и деактивизировать эти системы. Можно даже перемещать и копировать виртуальные машины на другие компьютеры.

Для Linux есть много систем виртуализации, например KVM (виртуальная машина ядра) и Xen. Виртуальные машины особенно удобны для веб-серверов и серверов баз данных. Хотя возможно настроить единственный сервер Apache для обслуживания нескольких сайтов, за это придется поплатиться гибкостью и управляемостью. Если такие сайты поддерживаются различными пользователями, то вам придется управлять как серверами, так и пользователями сразу. Вместо этого обычно предпочтительнее настроить виртуальные машины на одном физическом сервере, каждую из которых поддерживает свой пользователь, чтобы они не препятствовали друг другу, а вы могли бы изменять и перемещать их по желанию.

Программа, которая работает с виртуальными машинами, называется гипервизором. Гипервизор взаимодействует с множеством частей системы Linux на низших уровнях, которые вы видели в этой книге, и в результате при установке гостевой Linux в виртуальной машине она должна вести себя точно так же, как и любая другая установленная система Linux.

17.4. Распределенные вычисления и вычисления по запросу

Чтобы облегчить управление локальными ресурсами, можно поместить замысловатые инструменты управления поверх технологии виртуальной машины. Термин «облачные вычисления» настолько всеобъемлющ, что часто используется для обозначения этой сферы. Более точно, инфраструктурой в качестве службы (IaaS, Infrastructure as a Service), называют системы, которые позволяют вам обеспечивать и контролировать основные вычислительные ресурсы, такие как процессор, память, хранилище данных и сеть, на удаленном сервере. Проект OpenStack является одним из таких интерфейсов прикладного программирования и платформой, которая содержит си­стему IaaS.

Переместившись за «сырую» инфраструктуру, можно также выполнить обеспечение платформы ресурсами, такими как операционная система, серверы баз данных и веб-серверы. Систему, которая предоставляет ресурсы на таком уровне, часто называют платформой в качестве службы (PaaS, Platform as a Service).

Linux является центральной для многих из таких вычислительных служб, поскольку она часто лежит в их основе. Практически все элементы, которые вы видели в этой книге, начиная с ядра, находят отражение в этих системах.

17.5. Встроенные системы

Встроенная система — это что-либо, разработанное с определенной целью, например музыкальный проигрыватель, видеостример или термостат. Сравните это с персональной или серверной системой, которая может выполнять множество различных задач (но не может делать очень хорошо какую-либо конкретную).

Можно представлять встроенные системы как почти полную противоположность распределенным вычислениям: вместо расширения масштаба операционной системы встроенная система обычно (но не всегда) сужает его, часто до небольшого устройства. Система Android является сегодня, наверное, самой распространенной встроенной версией Linux.

Встроенные системы часто сочетают специализированные аппаратные средства и программное обеспечение. Например, можно настроить ПК на выполнение всего того, что делает беспроводной маршрутизатор, добавив достаточное количество аппаратных средств и корректно выполнив конфигурирование системы Linux. Однако обычно предпочтительнее купить специализированное устройство, состо­ящее из необходимых аппаратных средств и не содержащее ничего лишнего. Например, маршрутизатору необходимо большее количество сетевых портов по сравнению с ПК, но не нужна видеокарта или звуковая система. Поскольку аппаратные средства особые, необходимо подогнать под них и программное обеспечение, такое как внутреннее наполнение системы и пользовательский интерфейс. Система OpenWRT, о которой упоминалось в главе 9, является одной из таких специальных версий Linux.

Интерес к встроенным системам возрастает по мере того, как появляются более вместительные небольшие аппаратные средства, в частности однокристальные системы (SoC, System-on-a-chip), которые могут уместить на небольшом пространстве процессор, память и периферийные интерфейсы. Например, одноплатные компьютеры Raspberry Pi и BeagleBone основаны на такой схеме, и для них в качестве операционной системы можно выбрать один из вариантов Linux. Такие устройства обладают легкодоступным выводом и сенсорным вводом, который подключается к языковым интерфейсам вроде Python, делая их популярными для макетирования и небольших гаджетов.

Встроенные версии Linux различаются тем, как осуществляются многие функции из серверной/настольной версии. В небольших, очень ограниченных устройствах следует урезать все, кроме необходимого минимума, вследствие недостатка свободного пространства. Это часто означает, что даже утилиты оболочки и ядра существуют в виде единственного исполняемого файла BusyBox. Такие системы обычно демонстрируют наибольшее отличие от полнофункциональной версии Linux, и вы часто встретите в них более старые программы, вроде System V init.

Как правило, разработка ПО для встроенных систем ведется на обычном компьютере. Более мощные устройства, такие как Raspberry Pi, обладают роскошью в виде более объемного хранилища данных и вычислительной мощностью для запуска нового и более полного ПО, поэтому на них можно напрямую запускать многие инструменты для разработки.

Однако, несмотря на различия, встроенные системы все так же наследуют «гены» Linux, о которых рассказано в этой книге: вы обнаружите ядро, ряд устройств, сетевые интерфейсы и систему init, а также несколько пользовательских процессов. Встроенные ядра, как правило, близки (или идентичны) обычным, просто в них отключены многие функции. Но когда вы доберетесь до пространства пользователя, различия станут выражены более ярко.

17.6. Заключительные замечания

Каковы бы ни были ваши цели при достижении лучшего понимания систем Linux, я надеюсь, что эта книга оказалась полезной. Моя цель — привить вам уверенность, чтобы вы смогли изучить свою систему для выполнения изменений или чего-то нового. Теперь у вас должно появиться ощущение полного контроля над системой. Можете подступиться к ней вплотную и получать удовольствие.