ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC PHÂN TÍCH Q TRÌNH PHÁT TRIỂN LINUX – MỘT HỆ ĐIỀU HÀNH VÀ NỀN TẢNG ĐA NĂNG GVHD: HVTH: Thầy GS.TSKH Hoàng Kiếm Nguyễn Văn Trường Tháng 05 Năm 2014 CH1301036 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm CHƯƠNG 1: HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX Linux® thời điểm phát triển mạnh Tính đến năm 2014 Linux đời 23 năm, hệ điều hành hoàn thiện với hỗ trợ cho loạt mơ hình sử dụng Linux khơng hệ điều hành - nhân mô đun tính linh hoạt xử lý nhiều mơ hình sử dụng (từ siêu máy tính lớn đến thiết bị nhúng nhỏ nhất) Trong thực tế, Linux tảng Nó công nghệ then chốt cho phép tạo sản phẩm mới, mà vài số sản phẩm giới thiệu gần 1.1 Giới thiệu Linux Linux phát triển tựa Unix tuân thủ chuẩn POSIX Linux xem hệ điều hành mơ hình phát triển phần mềm mã nguồn mở miễn phí phân phối Thành phần xác định Linux hạt nhân Linux, phát hành vào ngày 05 tháng 10 năm 1991 Linus Torvalds Bên cạnh đó, Linux phát triển hệ điều hành miễn phí cho máy tính cá nhân Intel x86 Linux sau dùng nhiều tảng phần cứng máy tính hệ điều hành khác Nó hệ điều hành hàng đầu máy chủ hệ thống máy tính lớn.Tính đến tháng năm 2013 , 95% 500 siêu máy tính nhanh giới chạy Linux Linux chạy hệ thống nhúng, thiết bị có hệ điều hành xây dựng vào phần mềm phù hợp với hệ thống, bao gồm điện thoại di động , máy tính bảng , thiết bị định tuyến mạng, điều khiển tự động hóa sở , TV video game console Android hệ điều hành sử dụng rộng rãi cho thiết bị di động, xây dựng nhân Linux Sự phát triển Linux gắn liền với đặc điểm bật phần mềm mã nguồn mở Mã nguồn sử dụng , thay đổi, phân phối thương mại phi thương mại - theo giấy phép giấy phép GNU General Public Thông thường, Linux đóng gói định dạng gọi HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hồng Kiếm phân phối Linux cho máy tính để bàn máy chủ sử dụng Một số phân phối Linux phổ biến bao gồm Debian , Ubuntu, Linux Mint , Fedora, Arch Linux , thương mại Red Hat Enterprise Linux SUSE Linux Enterprise Server Bản phân phối Linux bao gồm hạt nhân Linux, tiện ích hỗ trợ, thư viện số lượng lớn phần mềm ứng dụng 1.2 Hệ thống thiết kế Linux Một hệ thống dựa Linux hệ điều hành theo mơ hình Unix Linux phát triển phần lớn thiết kế từ nguyên lý Unix năm 1970 1980 Hạt nhân Linux xử lý điều khiển trình mạng thiết bị ngoại vi hệ thống tập tin truy cập Các thiết bị điều khiển tích hợp trực tiếp với hạt nhân thêm vào mô-đun nạp hệ thống chạy Linux gồm có nhân kernel (mã cốt lõi quản lý tài nguyên phần cứng phần mềm) sưu tập ứng dụng người dùng (chẳng hạn thư viện, trình quản lý cửa sổ ứng dụng) Hình 1.1: Cấu trúc Linux nhìn bề ngồi HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm Sơ đồ thành phần quan trọng Tầng cuối tập hợp mã kiến trúc giúp Linux hỗ trợ đa tảng phần cứng (ARM, PowerPC, Tilera TILE v.v ) Tất nhiên, chức đăng ký theo giấy phép GNU, tạo nên tính di động Linux Một phần riêng biệt giao diện kết với hạt nhân cung cấp nhiều chức cao cấp hệ thống GNU Userland phần quan trọng hầu hết hệ thống dựa Linux, cung cấp chức thực thi phổ biến thư viện C, shell phổ biến, nhiều công cụ Unix thực nhiều nhiệm vụ hệ điều hành Giao diện đồ họa người dùng (hoặc GUI) sử dụng hầu hết hệ thống Linux xây dựng bên hệ thống Window X Hình 1.2: Sự tách biệt Userland không gian hạt nhân qua lớp Một số thành phần hệ thống Linux cài đặt gồm: • Một bootloader: GNU GRUB LILO Đây chương trình thực máy tính lần bật , tải hạt nhân Linux vào nhớ • Một chương trình init: trình thực hạt nhân Linux để thiết lập chương trình Nó bắt đầu q trình hệ thống dịch vụ nhắc nhở đăng nhập (cho dù đồ họa hay chế độ thiết bị đầu cuối ) HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang Báo cáo mơn Phương pháp nghiên cứu khoa học • Hướng dẫn GS.TSKH Hồng Kiếm Thư viện phần mềm: có chứa mã sử dụng tiến trình chạy Trên hệ thống Linux sử dụng định dạng tập tin thực thi ELF, liên kết động quản lý sử dụng thư viện động " ld-linux.so " Thư viện phần mềm thường sử dụng hệ thống Linux GNU C Library • Chương trình giao diện người dùng: lệnh qua shell môi trường cửa sổ Linux theo phong cách riêng lĩnh vực tính di động Hệ thống trình điều khiển (là lớn khả nó) hỗ trợ động mô đun nạp mà không ảnh hưởng đến hiệu năng, tạo nên tính mơ đun (thêm vào tảng động hơn) Linux bảo mật mức nhân kernel tạo nên tảng bảo mật Trong miền hệ thống tệp bên ngoài, Linux tạo nên mảng lớn hỗ trợ hệ thống tệp hệ điều hành nào, tạo nên tính linh hoạt thơng qua tính mơ đun thiết kế Linux thực khơng tính lên lịch trình tiêu chuẩn mà cịn lên lịch trình thời gian thực bao gồm bảo đảm độ trễ ngắt Cuối cùng, Linux mở, có nghĩa thực tế xem cải thiện dựa vào nguồn gốc Tính mở giảm thiểu hội bị lợi dụng, tạo tảng an tồn Nhiều cơng ty đóng góp cho Linux, bảo đảm tiếp tục giải loạt mơ hình sử dụng trì đặc tính cốt lõi Các nguyên tắc quan trọng chắn khơng phải thuộc tính mà Linux cung cấp, chúng cho phép Linux dùng tảng đa nhiều mơ hình sử dụng Hơn nữa, Linux mơ hình sử dụng này— khơng ngun tắc thiết kế mà cịn thân mã Người ta khơng thể nói điều hệ điều hành khác (như Windows®—máy tính để bàn, máy chủ, thiết bị nhúng—hoặc Mac OS X Apple iOS), chúng có phân khúc dịch vụ mơ hình sử dụng khác 1.3 Lập trình Linux HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm Hầu hết phân phối Linux hỗ trợ hàng chục ngôn ngữ lập trình Các cơng cụ phát triển ban đầu sử dụng để xây dựng ứng dụng Linux chương trình hệ điều hành tìm thấy chuỗi cơng cụ GNU , bao gồm Bộ biên dịch GNU (GCC ) xây dựng hệ thống GNU GCC cung cấp trình biên dịch cho Ada, C, C + +, Java, Fortran Đầu tiên phát hành vào năm 2003, dự án LLVM cung cấp trình biên dịch mã nguồn mở thay cho nhiều ngơn ngữ Trình biên dịch độc quyền cho Linux bao gồm Intel C + + Compiler, Sun Studio , IBM XL C / C + + Compiler BASIC hình thức Visual Basic hỗ trợ hình thức Gambas , FreeBASIC , XBasic , lập trình thiết bị đầu cuối QuickBASIC lập trình Turbo BASIC hình thức QB64 Một tính phổ biến hệ thống Unix, Linux bao gồm ngôn ngữ truyền thống cụ thể mục đích lập trình nhắm vào kịch bản, xử lý văn cấu hình hệ thống quản lý nói chung Bản phân phối Linux hỗ trợ shell script, awk , sed, make, grep, soạn thảo văn tiên tiến GNU Emacs có Lisp thơng dịch viên hồn tồn xây dựng bên Hầu hết phân phối bao gồm hỗ trợ cho PHP , Perl, Ruby, Python ngôn ngữ động khác Trong phổ biến , Linux hỗ trợ C # ( qua Mono) , Vala , Scheme Một số máy ảo Java dụng cụ phát triển chạy Linux , bao gồm gốc Sun Microsystems JVM ( HotSpot ) , IBM J2SE RE , nhiều dự án mã nguồn mở Kaffe JikesRVM Gnome KDE mơi trường máy tính desktop phổ biến cung cấp framework cho phát triển ứng dụng Các ứng dụng dựa GTK + cơng cụ tiện ích Qt , tương ứng sử dụng độc lập khuôn khổ lớn Cả hai hỗ trợ nhiều ngơn ngữ Có số mơi trường phát triển tích hợp sẵn bao gồm Anjuta , Code :: Blocks , CodeLite , Eclipse, Geany , ActiveState Komodo , KDevelop , Lazarus , MonoDevelop , NetBeans, Qt Creator , biên tập viên lâu đời Vim, nano Emacs phổ biến 1.4 Các mảng ứng dụng Linux HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm Với khả biến đổi nhanh mở rộng quy mơ mình, tìm thấy Linux tất phân khúc máy tính (và chí số phân khúc chưa định nghĩa đầy đủ) Một số phân khúc điện tốn quan trọng, bao gồm máy tính để bàn/netbook, máy chủ, cluster, máy tính lớn Mainframe, siêu máy tính, thiết bị cầm tay/máy tính bảng, thiết bị nhúng, ảo hóa máy thử nghiệm Hình 1.3 Các thuộc tính phân khúc Linux 1.4.1 Máy tính để bàn netbook Các máy tính để bàn netbook, nơi có nhiều người sử dụng Linux bắt đầu hệ điều hành thử nghiệm đơn giản với việc giới thiệu XFree86 vào năm 1994, trình quản lý cửa sổ cho thấy hứa hẹn hệ điều hành máy tính để bàn Ngày nay, số trình quản lý cửa sổ có sẵn cho Linux cho phép người dùng biến phong cách riêng thành nhu cầu họ Hơn nữa, Linux thay đổi quy mô tự động với khả xử lý (như đa luồng đối xứng đa lõi), lập lịch trình hiệu HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hồng Kiếm Hình 1.4: Thành phần phần mềm máy tính Desktop Linux Sự phổ biến Linux máy tính để bàn tiêu chuẩn máy tính xách tay ngày tăng năm qua Hiện hầu hết phân phối bao gồm môi trường người dùng đồ họa, với hai môi trường phổ biến GNOME (có thể sử dụng shell bổ sung mặc định GNOME Shell Ubuntu Unity), Plasma Desktop KDE 1.4.2 Máy chủ, MainFrames siêu máy tính Bản phân phối Linux từ lâu sử dụng hệ điều hành máy chủ, tăng lên đáng kể khu vực ; Netcraft báo cáo tháng năm 2006 tám mười công ty lưu trữ internet đáng tin cậy chạy phân phối Linux máy chủ web họ Bản phân phối Linux tảng LAMP server- phần mềm kết hợp ( Linux, Apache, MariaDB / MySQL, Perl / PHP / Python) đạt phổ biến số nhà phát triển , tảng phổ biến cho trang web lưu trữ Bản phân phối Linux trở nên ngày phổ biến máy tính lớn thập kỷ qua phần giá mơ hình mã nguồn mở Trong tháng 12 năm 2009 , máy tính khổng lồ IBM thơng báo thị trường máy tính lớn chủ yếu dựa Enterprise Linux máy chủ HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 10 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hồng Kiếm Hình 1.5: Gói phần mềm LAMP, hiển thị với Squid Linux thống trị thị trường máy chủ (bao gồm máy chủ web, máy chủ thư điện tử, máy chủ Hệ thống tên miền - DNS thiết bị tầng sau khác) Các khảo sát gần cho thấy 60% tất máy chủ chạy Linux Ngoài dịch vụ web truyền thống, Linux cung cấp cho nhiều tài sản Internet lớn (Facebook, eBay, Twitter Amazon v.v ), với yêu cầu mơ hình sử dụng khác Ngồi tùy chọn truyền thống (chẳng hạn web thư điện tử), Linux cung cấp mảng lớn dịch vụ web (và tùy chọn khác cho dịch vụ đó) 1.4.3 Các thiết bị nhúng Các thiết bị nhúng, với mức ràng buộc khác (hiệu xử lý, tài nguyên nhớ v.v) Linux lý tưởng hầu hết trường hợp khả thu hẹp quy mơ sử dụng vi xử lý nhúng có sẵn thị trường Tính linh hoạt làm cho Linux trở thành tảng sử dụng nhiều truyền hình, giải trí xe hơi, hệ thống định vị nhiều kiểu thiết bị khác Linux có khả tùy chỉnh cao tập trung vào mức tiêu thụ điện thấp Để bảo đảm tập trung vào điện năng, sáng kiến Less Watts (Wát thấp hơn) theo dõi tiêu HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 11 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm thụ điện phát hành nhân Linux Dự án chủ yếu tập trung vào tảng Intel, có ích với xử lý khác Linux đề xuất chuẩn cho thiết bị nhúng xác định thành công hay thất bại thiết bị (hỗ trợ phát triển xuất nhanh) Một thiết bị thú vị gần gọi Raspberry Pi, máy tính có kích thước thẻ tín dụng dựa ARM, chạy Linux dự định làm thiết bị học tập để dạy lập trình 1.5 Nền tảng ảo hóa Một lĩnh vực thú vị Linux hướng tới đổi lĩnh vực ảo hóa Linux ngơi nhà hệ điều hành cho tất loại giải pháp ảo hóa có sẵn, cho dù tảng ảo hóa song song, ảo hóa hệ điều hành hay nhiều ý tưởng mơ hồ ảo hóa cộng tác Linux hệ điều hành biến thành trình siêu giám sát - hypervisor (chẳng hạn KVM - Máy tính ảo dựa vào nhân) lưu trữ máy chủ số trình siêu giám sát nghiên cứu Để mang lại hiệu cho ảo hóa, Linux thực Kernel SamePage Merging (Kết hợp trang giống nhân) để loại bỏ có hiệu trang nhớ dư thừa Linux hướng tới kỹ nghệ cao tiến ảo hóa gọi ảo hóa lồng nhau.Việc lồng cho phép trình siêu giám sát lưu trữ máy chủ trình siêu giám sát khách, trình khách lưu trữ tập hợp máy ảo khách máy chủ Mặc dù thống nhìn trường hợp sử dụng cũ, ảo hóa lồng thay đổi điện toán đám mây mở rộng kiểu ứng dụng lưu trữ máy chủ Hiện nay, KVM Linux hỗ trợ ảo hóa lồng 1.6 Nền tảng thử nghiệm Cuối khơng quan trọng tảng Linux—một tảng thử nghiệm mà qua khám phá nhiều ý tưởng Năm 1991, Linux giới thiệu hệ điều hành đồ chơi, 20 năm sau phát hành UNIX® Hiện nay, Linux dùng làm tảng để thử nghiệm nghiên cứu hệ thống tệp, điện toán cụm, đám mây, tiến ảo hóa mở rộng hạn chế theo HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 12 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm nhân hệ điều hành đơn lẻ áp dụng cho nhiều mơ hình sử dụng Linux tảng cho phép thử nghiệm tăng tốc thông qua việc sử dụng Linux lẫn loạt thành phần nguồn mở to lớn Kết loạt công nghệ thú vị xây dựng từ Linux, gồm có HP webOS (Hệ điều hành web HP), Google Chrome OS (Hệ điều hành web Google) Android Một thay đổi thú vị Linux giới thiệu không phù hợp tảng phần cứng ngày tăng Linux trình bày trải nghiệm người dùng tương tự kiến trúc phần cứng Vì vậy, cho dù đám mây có lấp đầy máy chủ x86 AMD dịch vụ dựa ARM điện thấp hay không, ứng dụng chạy Linux trừu tượng hóa từ kiến trúc vật lý Sự trừu tượng hóa cho phép người dùng định tảng dựa vào yêu cầu họ không bị buộc chặt vào kiến trúc chung cổ xưa không hiệu Linux cân lựa chọn Linux mơi trường phát triển tích hợp (IDE) độc lập Ngoài việc lưu trữ máy chủ chuỗi cơng cụ trình biên dịch tầm cỡ giới (GNC Compiler Collection – Bộ sưu tập trình biên dịch GNC), cịn lưu trữ máy chủ loạt cơng cụ trải rộng từ trình gỡ lỗi, trình soạn thảo, hệ thống kiểm sốt phiên bản, cơng cụ tệp trình vỏ trình thơng dịch để giúp tự động hóa nhiệm vụ phát triển Trong khả Linux làm cho trở thành mơi trường lý tưởng để phát triển phần mềm nghiên cứu phần mềm 1.7 Hiệu suất ứng dụng Hiệu suất Linux máy tính để bàn chủ đề gây tranh cãi; ví dụ năm 2007 Cơn Kolivas cáo buộc cộng đồng Linux ưu hiệu suất máy chủ Kể từ số lượng đáng kể phát triển thực nỗ lực để cải thiện kinh nghiệm máy tính để bàn Các dự án Upstart systemd với mục tiêu làm thời gian khởi động nhanh ; dự án Wayland Mir nhằm mục đích thay X11 giúp tăng cường hiệu suất máy tính để bàn , an ninh giao diện HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 13 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm Nhiều ứng dụng phổ biến có sẵn cho loạt hệ điều hành Ví dụ Mozilla Firefox, OpenOffice.org / LibreOffice Blender có phiên tải cho tất hệ điều hành Hơn nữa, số ứng dụng ban đầu phát triển cho Linux , chẳng hạn Pidgin , GIMP, chuyển đến hệ điều hành khác Windows Mac OS X nhờ phổ biến Ngoài ra, số lượng lớn ứng dụng máy tính để bàn độc quyền hỗ trợ Linux, Autodesk Maya, Softimage XSI Apple Shake lĩnh vực cao cấp hình ảnh động hiệu ứng hình ảnh Nhiều ứng dụng khác có sẵn cho Microsoft Windows Mac OS X có sẵn cho Linux chẳng hạn với Skype số trò chơi video DotA Team Fortress Hơn nữa, dự án Wine cung cấp lớp tương thích Windows để chạy ứng dụng Windows nguyên Linux CrossOver giải pháp độc quyền dựa dự án mã nguồn mở Wine hỗ trợ chạy phiên Windows Microsoft Office , ứng dụng Intuit Quicken QuickBooks, phiên Adobe Photoshop CS2 qua , nhiều trò chơi phổ biến World of Warcraft HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 14 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO VẬN DỤNG TRONG LINUX 2.1 Nguyên tắc chép (copy) Linux phát triển dựa vào nguyên lý Unix "Linux" thường sử dụng để Nhân Linux, tên sử dụng cách rộng rãi để miêu tả tổng thể hệ điều hành giống Unix (còn biết đến tên GNU/Linux) tạo việc đóng gói nhân Linux với thư viện công cụ GNU, phân phối Linux Torvalds bắt đầu phát triển Linux kernel môi trường MINIX năm 1991, ứng dụng viết cho MINIX sử dụng Linux Và sau Linux "trưởng thành" việc phát triển Linux diễn hệ thống Linux 2.2 Nguyên tắc đảo ngược Sự khác Linux nhiều hệ điều hành phổ biến đương thời nhân Linux thành phần khác phần mềm tự mã nguồn mở Trong khi, Mac OS X dòng hệ điều hành độc quyền, phát triển phân phối Apple, cài đặt sẵn máy tính Macintosh, Microsoft Windows tên dòng phần mềm hệ điều hành độc quyền hãng Microsoft Linux không hệ điều hành, sử dụng phổ biến Vài giấy phép phần mềm tự mã nguồn mở dựa copyleft, vài công việc bắt nguồn từ phần copyleft phải copyleft Giấy phép thơng dụng phần mềm tự giấy phép GNU (the GNU General Public License - GPL), dạng copyleft, sử dụng cho nhân Linux nhiều thành phần từ dự án GNU Ngày nay, Linux xem biểu tượng chia sẻ cộng đồng, phát triển cộng đồng ủng hộ hồn tồn miễn phí Linux xem đối địch Windows (Microsoft), nhiều người cho rằng, với Microsoft tất có lợi nhuận 2.3 Nguyên tắc vạn HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 15 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm Với khả biến đổi nhanh mở rộng quy mơ mình, tìm thấy Linux tất phân khúc máy tính từ hệ thống nhúng vào siêu máy tính, cài đặt máy chủ thường sử dụng phổ biến ứng dụng LAMP Việc sử dụng phân phối Linux gia đình doanh nghiệp máy tính để bàn phát triển mạnh Các phân phối Linux trở nên phổ biến thị trường netbook, với nhiều thiết bị Eee PC ASUS Acer Aspire One Hình 2.1: Các phân khúc ứng dụng Linux Các phân phối Linux hỗ trợ nhiều ngơn ngữ lập trình GCC cung cấp trình biên dịch cho Ada, C, C + +, Java, Fortran Dự án LLVM cung cấp trình biên dịch mã nguồn mở thay cho nhiều ngôn ngữ Hầu hết phân phối hỗ trợ cho PHP , Perl, Ruby, Python ngôn ngữ động khác Linux hỗ trợ C # ( qua Mono) , Vala , Scheme Một số máy ảo Java dụng cụ phát triển chạy Linux , bao gồm gốc Sun Microsystems JVM ( HotSpot ) , IBM J2SE RE , nhiều dự án mã nguồn mở Kaffe JikesRVM Linux đáp ứng nhiều chương trình văn phịng với phần mềm thay thế: Openoffice LibreOffice thay cho Microsoft Office, Pidgin thay cho Yahoo Messenger, BitTorrent thay cho Utorrent, OpenShot thay cho Proshow Gold, VLC hay Movie Player thay cho Windows Media Player việc đổi host vào facebook dễ dàng, việc cài đặt D-com 3G, USB 3G hay cài đặt điện thoại để kết nối internet qua điện thoại dễ dàng Add-on Down Them All dùng để download down tốt Internet Download Manager Windows 2.4 Nguyên tắc rẻ thay cho đắt Sử dụng Linux, trả khoản tiền quyền Linux phần mềm kèm hồn tồn miễn phí Nếu máy tính sử dụng Windows phần mềm văn phịng Microsoft Office phải khoản tiền định HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 16 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hồng Kiếm Chi phí thấp dễ dàng tùy biến, Do Linux thường sử dụng hệ thống nhúng Trong điện thoại di động phân ngành ngành thiết bị viễn thông có ba tảng dựa phiên nhiều sửa đổi hạt nhân Linux: mer, Tizen, Android Android trở thành hệ điều hành di động chiếm ưu cho điện thoại thông minh 2.5 Nguyên tắc phân nhỏ Hình 2.2: Các thành phần hệ điều hành Linux Hệ điều hành Linux có ba thành phần chủ yếu: Kernel- hạt nhân phần cốt lõi Linux Nó chịu trách nhiệm cho tất hoạt động hệ điều hành Nó bao gồm mơ-đun khác tương tác trực tiếp với phần cứng Hạt nhân cung cấp trừu tượng cần thiết để che giấu chi tiết phần cứng cấp thấp để hệ thống chương trình ứng dụng • Thư viện hệ thống - Hệ thống thư viện chức đặc biệt chương trình sử dụng chương trình ứng dụng tiện ích hệ thống truy cập tính hạt nhân Các thư viện thực hầu hết chức hệ điều hành khơng địi hỏi quyền truy cập mơ-đun mã hạt nhân • Hệ thống Tiện ích - Hệ thống chương trình tiện ích có trách nhiệm làm nhiệm vụ cấp độ cá nhân chuyên ngành • Linux phân chia làm mode Kernel mode user mode: HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 17 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm Mã thành phần kernel thực chế độ đặc quyền đặc biệt gọi chế độ kernel có quyền truy cập vào tất nguồn tài nguyên máy tính Mã đại diện cho trình nhất, thực khơng gian địa không yêu cầu bối cảnh chuyển đổi hiệu nhanh chóng Kernel chạy quy trình cung cấp dịch vụ hệ thống quy trình, cung cấp truy cập bảo vệ phần cứng cho trình • Hỗ trợ mã mà không cần phải chạy Kenel mode thư viện hệ thống Chương trình người dùng chương trình hệ thống khác hoạt động user mode khơng có quyền truy cập vào phần cứng hệ thống mã kernel Chương trình sử dụng ứng dụng tiện ích sử dụng thư viện hệ thống để truy cập chức kernel để thực nhiệm vụ cấp thấp hệ thống • Nhớ cách thiết kế mà đóng gói nhân Linux với thư viện công cụ GNU khác tạo giao diện, chức khác Trong đó, Windows hệ điều hành tổng thể, xây dựng cố định với API ( Aplications Program Interface), nên thay đổi giao diện điều khiển, có thây bạn thay đổi theme, cịn khung ln ln cố định phiên • HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 18 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hồng Kiếm Hình 2.3: Kiến trúc Linux Do Giao diện hoàn toàn tách rời với hệ thống lõi nên dùng Linux đổi môi trường giao diện mà không cần lo lắng xem có phải cài lại chương trình hay khơng Có nhiều giao diện KDE Plasma Desktop, GNOME, Cinnamon, Unity, LXDE, Pantheon and Xfce 2.6 Nguyên tắc đồng nhất Cấu trúc file: Linux xếp liệu máy tính "cây thư mục nhất'.Khác Windows, quan niệm ổ đĩa C: , D: , E… gốc thư mục, vào để quản lý Linux khơng có Registry, ứng dụng Linux lưu thiết đặt nội thân sở phân cấp người dùng Tức tạo module đặt thư mục có quyền truy cập khác Khi người dùng đăng nhập máy tính cấp độ ứng dụng truy cập đến modul thư mục mà họ có quyền truy cập Trong đó, Registry windows xem khung máy tính, lưu trữ tồn thơng tin ứng dụng, thiết đặt chức năng, mật người dùng, thông tin thiết bị 2.7 Nguyên tắc kết hợp Linux có tính động cao nhờ modun hóa Hệ thống trình điều khiển hỗ trợ động mơ đun nạp mà không ảnh hưởng đến hiệu năng, tạo nên tính mơ đun Bên cạnh đó, Linux cài đặt chương trình theo trình quản lý, ứng dụng liên kết đến nhiều thư viện tệp tin rời rạc, cài đặt trình quản lý tự nhận gói cần thiết tải Và nâng cấp, tải thư viện, file thực thi nâng cấp không tải tất 2.8 Nguyên tắc chứa Linux hướng tới kỹ nghệ cao tiến ảo hóa gọi ảo hóa lồng nhau.Việc lồng cho phép trình siêu giám sát lưu trữ máy chủ trình siêu giám sát khách, trình khách lưu trữ tập hợp máy ảo khách máy chủ Phương pháp thay đổi điện toán đám mây mở rộng kiểu ứng dụng lưu trữ máy chủ đó.Hiện nay, KVM (a Kernel-based Virtual Machine) Linux hỗ trợ ảo hóa lồng HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 19 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Qua trình nghiên cưu tìm hiều phát triển Linux, Báo cáo trình bày tổng quan hệ thơng Linux Cấu trúc hệ thống Linux hoàn toàn khác biệt so sánh với Window, Linux có phân tách rõ rành thành phần từ HardWare GUI Nhờ giao diện hoàn toàn tách rời với hệ thống lõi nên dùng Linux đổi mơi trường giao diện mà khơng cần lo lắng xem có phải cài lại chương trình hay khơng Bên cạnh đó, Báo cáo đưa dẫn chứng cụ thể q trình lớn mạnh Linux, kể từ có phiên năm 1991 mà Linux ứng dụng nhiều phân khúc từ hệ thống nhúng siêu máy tính, cụ thể gồm: Máy tính để bàn netbook, Máy chủ, Điện tốn Cluster điện tốn phân tán, Máy tính Mainframe, Siêu máy tính, Các thiết bị di động máy tính bảng… Báo cáo phân tích việc vận dụng nguyên lý sáng tạo trình phát triển Linux Nguyên tắc phài kể đến “Nguyên tắc đảo ngược”, nhiều hệ điều hành có quyền mã nguồn đóng Linux lại phần mềm tự mã nguồn mở Giấy phép thông dụng phần mềm tự giấy phép GNU, dạng copyleft Và nhờ mà nhiều đam mê đóng góp vào phát triển Linux Nguyên tắc vạn áp dụng triết dể Linux, mà Linux hổ trợ nhiều nên tảng ứng dụng khác từ máy chủ, PC đền thiết bị nhúng Các ngơn ngữ lập trình hổ trợ đa dạng Linux: Ada, C, C + +, Java, Fortran, PHP , Perl, Ruby, Python… Ngoài ra, báo cáo phân tích số nguyên tắc sáng tạo khác vận dụng Linux, nguyên tắc chép, nguyên tắc phân nhỏ, nguyên tắc đồng nhất, nguyên tắc kết hợp nguyên tắc chứa HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 20 Báo cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm Tài liệu tham khảo: [1] Slide Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học GS.TSKH Hoàng Kiếm [2] http://en.wikipedia.org/wiki/Linux [3] http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_Linux [4] http://www.linux.org/ [5] http://www.ibm.com/developerworks/vn/library/opensource/201301/l-linuxuniversal/ HVTH: Nguyễn Văn Trường Trang 21 ... Báo cáo mơn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm CHƯƠNG 1: HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX Linux® thời điểm phát triển mạnh Tính đến năm 2014 Linux đời 23 năm, hệ điều hành hoàn thiện... cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Qua trình nghiên cưu tìm hiều phát triển Linux, Báo cáo trình bày tổng quan hệ thông Linux Cấu trúc hệ thống... cáo môn Phương pháp nghiên cứu khoa học Hướng dẫn GS.TSKH Hoàng Kiếm Tài liệu tham khảo: [1] Slide Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học GS.TSKH Hoàng Kiếm [2] http://en.wikipedia.org/wiki/Linux