Introdução ao Sistema Operacional Linux¶

Nesse capítulo você vai aprender sobre as distribuições GNU/Linux.

Objetivos: Nesse capítulo você vai aprender como:

Descrever os recursos e possíveis arquiteturas de um sistema operacional.
Recontar a história do UNIX e GNU/Linux.
Escolher a distribuição mais apropriada às suas necessidades.
Explicar a filosofia do Software de Código-Aberto e Livre.
Descobrir a utilidade do shell.

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Conhecimento:
Complexidade:

Tempo de leitura: 10 minutos

O que é um sistema operacional?¶

Linux, UNIX, BSD, Windows, e MacOS são todos sistemas operacionais.

Resumo

Um sistema operacional é um conjunto de programas que gerencia os recursos disponíveis de um computador.

Como parte desse gerenciamento de recursos, o sistema operacional tem que:

Gerenciar a memória física ou virtual.
- A memória física é o conjunto de barramentos de RAM e memória cache do processador, que são utilizados para a execução dos programas.
- A memória virtual é um local no disco rígido (a partição de swap) que permite o descarregamento da memória física e salvamento do estado atual do sistema em caso de um desligamento do computador por queda de energia.
Impedir acesso aos periféricos. Raramente um programa tem permissão para acessar o hardware diretamente (exceto placas de vídeo em casos específicos).
Fornecer às aplicações um gerenciamento de tarefas aequado. O sistema operacional é responsável por ordenar os processos para ocupar o processador.
Proteger os arquivos de acesso não autorizado.
Coletar informações de programas em uso ou em andamento.

Operação de um sistema operacional

Generalidades UNIX - GNU/Linux¶

História¶

UNIX¶

1964 — 1968: O MULTICS (Serviço Computacional e Informação MULTiplexada) é desenvolvido por MIT, Bell Labs (AT&T) e General Electric.
1969 — 1971: Após a saída da Bell (1969) e da General Electric do projeto, dois desenvolvedores, Ken Thompson e Dennis Ritchie (seguidos posteriormente por Brian Kernighan), achando o MULTICS muito complexo, iniciaram o desenvolvimento do UNIX (Serviço Computacional e Informação UNiplexada). Embora tenha sido criado originalmente em Assembly, os criadores do UNIX desenvolveram a linguagem B e depois a linguagem C (1971) e reescreveram completamente o UNIX. Como foi desenvolvido em 1970, a data de referência (época) para o início dos sistemas UNIX/Linux foi definida em 1 de janeiro de 1970.

A linguagem C permanece como uma das mais linguagens de programação populares hoje. Uma linguagem a nível de hardware que permite a adaptação do sistema operacional a qualquer arquitetura de máquina que tenha um compilador C.

O UNIX é um sistema operacional aberto e em evolução que tem desempenhado um papel de destaque na história da computação. Ele forma a base de vários outros sistemas, como Linux, BSD, MacOS, entre outros.

O UNIX ainda tem relevância atualmente (HP-UX, AIX, Solaris, etc.).

Projeto GNU¶

1984: Richard Matthew Stallman lançou o Projeto GNU (GNU Não é Unix), que visava criar um sistema Unix livre e aberto, onde as ferramentas mais importantes eram: compilador gcc, shell bash, editor Emacs e assim por diante. O GNU é um sistema operacional do tipo Unix. O desenvolvimento do GNU, iniciado em janeiro de 1984, é conhecido como Projeto GNU. Muitos dos programas no GNU foram liberados sob as diretrizes do Projeto GNU; chamamos esses programas de pacotes GNU.
1990: O kernel próprio do GNU, o GNU Hurd, foi iniciado em 1990 (antes do início do Linux).

MINIX¶

1987: Andrew S. Tanenbaum desenvolve o MINIX, um UNIX simplificado, para ensinar sistemas operacionais de uma maneira simples. O Sr. Tanenbaum disponibiliza o código-fonte do seu sistema operacional.

Linux¶

1991: Um estudante finlandês, Linus Torvalds, cria um sistema operacional que roda em seu computador pessoal e o chama de Linux. Ele publica sua primeira versão, chamada 0.02, num fórum de discussão da Usenet e outros desenvolvedores ajudam-no a melhorar seu sistema. O termo Linux é um trocadilho entre o primeiro nome do fundador, Linux, e UNIX.
1993: A distribuição Debian é criada. O Debian é uma distribuição não comercial baseada na comunidade. Originalmente criada para uso em servidores, foi adequada para essa função; entretanto é um sistema universal, sendo possível utilizar em um computador pessoal também. O Debian forma a base para várias outras distribuições, como Mint ou Ubuntu.
1994: A distribuição comercial Red Hat é criada pela companhia Red Hat, que é hoje a principal distribuidora do sistema operacional GNU/Linux. A Red Hat apoia a versão da comunidade do Fedora e, até recentemente, a distribuição gratuita CentOS.
1997: O ambiente gráfico KDE é criado. Ele é baseado na biblioteca de componentes Qt e na linguagem de programação C++.
1999: O ambiente gráfico GNOME é criado. Ele é baseado na biblioteca de componentes GTK+.
2002: A distribuição Arch é criada. Seu diferencial é que ela oferece lançamentos constantes (atualização contínua).
2004: O Ubuntu é criado pela companhia Canonical company (Mark Shuttleworth). Ele é baseado em Debian, mas inclui software livre proprietário.
2021: O Rocky Linux é criado, baseado na distribuição Red Hat.

Informação

Disputa sobre o nome: embora as pessoas estejam acostumadas a chamar o Linux de sistema operacional, o Linux é apenas um kernel. Também não podemos esquecer da contribuição e desenvolvimento do projeto GNU para a causa do código aberto! Prefiro chamá-lo sistema operacional GNU/Linux.

Participação de mercado¶

Apesar da sua relevância, o Linux permanece relativamente desconhecido do público em geral. O Linux está escondido em smartfones, televisões, modems de internet, etc. Quase 70% dos sites do mundo são hospedados em um servidor Linux ou UNIX!

O Linux está instalado em cerca de 3% dos computadores pessoais, mas em mais de 82% dos smartfones. O sistema operacional Android, por exemplo, utiliza um kernel Linux.

O Linux está instalado em 100% dos 500 principais supercomputadores desde 2018. Um supercomputador é um computador criado para alcançar o maior desempenho possível com as técnicas conhecidas no momento de sua concepção, especialmente no que diz respeito à velocidade computacional.

Projeto arquitetônico¶

O kernel é o primeiro componente do software.
- Ele é o coração do sistema Linux.
- Ele gerencia os recursos físicos do sistema.
- Os outros programas devem passar por ele para ter acesso ao hardware.
O shell é um utilitário que interpreta comandos do usuário e garante sua execução.
- Principais shells: Bourne shell, C shell, Korn shell and Bourne-Again shell (bash).
Aplicações são programas de usuários, incluindo, mas não limitados a:
- Navegadores de internet
- Editores de texto
- Editores de planilhas

Multi-tarefa¶

O Linux pertence à família de sistemas operacionais que compartilham processamento. Ele divide o processamento entre diversos programas, alternando entre um e outro de maneira transparente para o usuário. Isso implica em:

Execução simultânea de diversos progrmas.
Distribuição do processamento de CPU pelo controlador.
Redução dos problemas causados pela falha de uma aplicação.
Redução de performance no caso de muitos programas em execução.

Multi-usuário¶

O propósito do MULTICS era permitir diversos usuários trabalharem de diversos terminais (teclado e mouse) a partir de um único computador (muito caro na época). O Linux, inspirado por esse sistema operacional, manteve essa habilidade de trabalhar com diversos usuários simultaneamente e independentemente, cada um tendo sua própria conta de usuário com memória e direitos de acesso a arquivos e sistemas.

Multi-processador¶

O Linux consegue trabalhar com computadores de multi-processadores ou processadores multi-núcleos.

Multi-plataforma¶

O Lnux é escrito em uma linguagem de alto nível que pode ser adaptada a diferentes tipos de plataformas durante a compilação. Isso permite que ele seja executado em:

Computadores domésticos (PC e notebook)
Servidores (dados e aplicações)
Dispositivos portáteis (smartfones e tablets)
Sistemas embarcados (computadores de bordo automotivos)
Dispositivos de rede (roteadores e switches)
Aparelhos domésticos (TVs e refrigeradores)

Aberto¶

O Linux é baseado em padrões reconhecidos, como POSIX, TCP/IP, NFS, e Samba, que lhe permite compartilhar dados e serviços com outros sistemas.

A Filosofia UNIX/Linux¶

Tratar tudo como arquivo.
Valorizar a portabilidade.
Fazer uma coisa e fazê-la bem feita.
KISS: Mantnha Isso Simples, Idiota (Keep It Simple, Stupid).
"O UNIX é basicamente um sistema operacional, mas você precisa ser um gênio para entender a simplicidade." (Dennis Ritchie)
"O Unix é amigável. Ele apenas não é claro a respeito de com quem será amigável." (Steven King)

As distribuições GNU/Linux¶

Uma distribuição Linux é um conjunto consistente de software montado em torno do kernel do Linux, pronto para ser instalado juntamente com os componentes para eu gerenciamento (instalação, remoção, configuração). Existem distribuições associativas ou comunitárias (Debian, Rocky) e distribuições comerciais (Red Hat, Ubuntu).

Cada distribuição oferece um ou mais ambientes gráficos e fornece um conjunto de programas pré-instalados e uma biblioteca de programas adicional. As opções de configuração (kernel ou opções de serviços, por exemplo) são específicas para cada distribuição.

Este princípio permite que as distribuições sejam adaptadas para iniciantes (Ubuntu, Linux Mint...), ou totalmente personalizáveis para usuários avançados (Gentoo, Arch); as distribuições também podem ser mais adequadas para servidores (Debian, Red Hat), ou estações de trabalho (Fedora).

Ambientes gráficos¶

Existem muitos ambientes gráficos, como GNOME, KDE, LXDE, XFCE, etc. Existem interfaces para todos, e a sua ergonomia não perde em nada para os sistemas Microsoft ou Apple.

Então por que há tão pouco entusiasmo em relação ao Linux, sendo que este sistema é praticamente livre de vírus? Pode ser porque muitos editores (Adobe) e fabricantes (Nvidia) não aderem ao jogo do software livre e não fornecem uma versão de seus programas ou drivers para GNU/Linux? Talvez seja medo da mudança, ou a dificuldade de encontrar onde comprar um computador com Linux, ou poucos jogos distribuídos para Linux. Essa última justificativa, pelo menos, não deve durar muito, com o advento do motor de jogo da Steam para Linux.

Ambiente gráfico GNOME

O ambiente GNOME 3 não usa mais o conceito de área de trabalho, mas sim o de GNOME Shell (não deve ser confundido com a linha de comando shell). Ele serve como área de trabalho, painel de controle, área de notificações e um seletor de janela. O ambiente de trabalho GNOME é baseado na biblioteca de componentes GTK+.

Ambiente gráfico KDE

O ambiente gráfico KDE é baseado na biblioteca de componentes Qt. Ele é normalmente recomendado para usuários familiarizados com ambiente Windows.

Tux - O mascote Linux

Livre / Código Aberto¶

Um usuário de um sistema operacional Windows ou Mac deve comprar uma licença para a utilização do sistema. Essa licença tem um custo, embora geralmente não apareça (o preço da licença está incluído no preço do computador).

No universo GNU/Linux, o movimento Software Livre fornece principalmente distribuições livres.

Livre não significa grátis!

Código Aberto: o código-fonte é disponibilizado, por isso é possível consultá-lo e modificá-lo sob certas condições.

Um software livre é necessariamente de código aberto, mas o oposto não é verdade, já que o software de código aberto é diferente da liberdade oferecida pela licença GPL.

GNU GPL (Licença Pública Geral GNU)¶

A GPL garante ao autor de um software a sua propriedade intelectual, mas permite modificação, redistribuição ou revenda do programa por terceiros, desde que o código-fonte esteja incluído no software. A GPL é a licença que veio do projeto GNU (GNU Não é UNIX), que foi fundamental na criação do Linux.

Isso implica:

A liberdade de executar o programa, para qualquer finalidade.
A liberdade para estudar como o programa funciona e adaptá-lo às suas necessidades.
A liberdade para redistribuir cópias.
A liberdade para melhorar o programa e publicar essas melhorias para o benefício de toda a comunidade.

Por outro lado, até mesmo os produtos licenciados sob a GPL podem ter um custo. Isto não é para o produto em si, mas a garantia que uma equipe de programadores continuará trabalhando nele para fazer com que evolua e resolver problemas, ou até mesmo fornecer suporte a usuários.

Áreas de uso¶

Uma distribuição Linux é ideal para:

Servidores: HTTP, email, programas colaborativos, compartilhamento de arquivos, etc.
Segurança: Gateway, firewall, roteador, proxy, etc.
Computadores centrais: Bancos, seguradoras, indústria, etc.
Sistemas embarcados: Roteadores, Modems de Internet, SmartTVs, etc.

O Linux é uma escolha adequada para hospedar bancos de dados ou sites web, ou como um servidor de correio eletrônico, DNS ou firewall. Resumindo, o Linux pode fazer praticamente qualquer coisa, o que explica a quantidade de distribuições específicas.

Shell¶

Geral¶

O shell, conhecido como linha de comando, permite que os usuários enviem comandos para o sistema operacional. É menos visível hoje, desde a implementação dos ambientes gráficos, mas continua a ser um meio privilegiado em sistemas Linux, onde nem todos possuem interfaces gráficas e cujos serviços nem sempre têm uma interface de configuração.

Oferece uma verdadeira linguagem de programação, incluindo as estruturas clássicas (loops de repetição, estruturas condicionais) e os constituintes comuns (variáveis, passagem de parâmetros e subprogramas). Permite a criação de scripts para automatizar determinadas ações (backups, criação de usuários, monitoramento de sistemas, etc.).

Existem vários tipos de shells disponíveis e configuráveis em uma plataforma ou conforme a preferência do usuário. Alguns exemplos incluem:

sh, o shell padrão do POSIX
csh, shell orientado a comando em C
bash, Bourne-Again Shell, shell Linux

Funcionalidades¶

Execução de comando (verifica o comando informado e o executa).
Redirecionamento de Entrada/Saída (salva os dados em um arquivo, ao invés de exibi-los na tela).
Processo de conexão (gerencia a conexão do usuário).
Interpretação de linguagem de programação (permitindo a criação de scripts).
Variáveis de ambiente (acesso a informações específicas do sistema durante a operação).

Base¶

Princípio de operação do SHELL

Teste os seus conhecimentos¶

Um sistema operacional é um conjunto de programas para gerenciar os recursos disponíveis de um computador:

Verdadeiro
Falso

O sistema operacional é necessário para:

Gerenciar a memória física e virtual
Permitir acesso direto aos periféricos
Terceirizar o gerenciamento de tarefas para o processador
Coletar informações sobre os programas utilizados ou em uso

Dentre essas personalidades, quais participaram do desenvolvimento do UNIX:

A nacionalidade original de Linus Torvalds, criador do kernel Linux, é:

Qual das seguintes distribuições é a mais antiga:

Debian
Slackware
Red Hat
Arch

O kernel Linux é:

O software livre é necessariamente de código aberto?

Verdadeiro
Falso

O software de código aberto é necessariamente livre?

Verdadeiro
Falso

Qual dos seguintes não é um shell: