Introdução ao Sistema Operativo Linux¶

Neste capítulo você aprenderá sobre as distribuições GNU/Linux.

Objetivos: Neste capítulo você vai aprender como:

Descrever os recursos e possíveis arquiteturas de um sistema operativo
Recordar a História do UNIX e GNU/Linux
Escolher a distribuição Linux mais adequada para suas necessidades
Explicar a filosofia do software livre
Compreender a utilidade do SHELL.

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Conhecimento:

Complexidade:

Tempo de leitura: 10 minutos

O que é um sistema operativo?¶

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

Resumo

Um sistema operativo é um conjunto de programas que gerenciam a disponibilidade de recursos em um computador.

Entre esta gestão de recursos, o sistema operacional tem de:

Gerenciar a memória física ou virtual.
- A memória física é composta pelas barras de memória RAM e pela memória cache do processador, que é usada para a execução de programas.
- A memória virtual é um local no disco rígido (a partição swap) que permite descarregar o conteúdo da memória física e salvar do estado atual do sistema durante o desligamento elétrico do computador.
Interceptar acesso aos periféricos. O software raramente tem permissão para acessar diretamente o hardware (exceto para placas gráficas em necessidades muito específicas).
Fornecer aplicativos com gestão de tarefas adequada. O sistema operativo é responsável por agendar processos para ocupar o uso do processador.
Proteger arquivos contra acesso não autorizado.
Coletar informações sobre programas em uso ou em andamento.

Operação de um sistema operativo

Generalidades UNIX - GNU/Linux¶

História¶

UNIX¶

De 1964 a 1968: MULTICS (Serviço de Informação e Computação MULTiplexado) é desenvolvido para MIT, Bell Labs (AT&T) e General Electric.
1969 — 1971: Depois da saída de Bell Labs (1969) e General Electric do projeto, dois desenvolvedores, Ken Thompson e Dennis Ritchie (seguidos posteriormente por Brian Kernighan), que consideravam o MULTICS muito complexo, iniciaram o desenvolvimento do UNIX (Serviço de Informação e Computação UNIplexado). Embora tenha sido originalmente criado na linguagem Assembly, os criadores do UNIX acabaram desenvolvendo a linguagem B e a linguagem C (1971) e reescreveram completamente o UNIX. Como foi desenvolvido em 1970, a data de referência (época) dos sistemas UNIX/Linux ficou estabelecida em 1 de janeiro de 1970.

A linguagem C permanece como uma das linguagens de programação mais populares do mundo atualmente. Uma linguagem de baixo nível, próxima do hardware, permite a adaptação do sistema operativo a qualquer arquitetura de máquinas que tenha um compilador de C.

O UNIX é um sistema operativo aberto e em evolução que tem desempenhado um papel importante na história da computação. Ele forma a base para muitos outros sistemas operativos como Linux, BSD, MacOS, etc.

O UNIX ainda é relevante nos dias de hoje (HP-UX, AIX, Solaris, etc.).

Projeto GNU¶

1984: Richard Matthew Stallman lançou o Projeto GNU (GNU Não é Unix), que visa estabelecer um sistema Unix livre e aberto, onde as ferramentas mais importantes são: o compilador gcc, shell bash, editor Emacs e assim por diante. GNU é um sistema operativo do tipo Unix. O desenvolvimento do GNU, iniciado em janeiro de 1984, é conhecido como Projeto GNU. Muitos dos programas do GNU são libertados sob os auspícios do Projecto GNU; aqueles que chamamos pacotes GNU.
1990: o próprio kernel do GNU, o GNU Hurd, foi iniciado em 1990 (antes do início do Linux).

MINIX¶

1987: Andrew S. Tanenbaum desenvolveu o MINIX, um UNIX simplificado, para ensinar sistema operativo de uma maneira mais simples. O Sr. Tanenbaum disponibiliza o código-fonte do seu sistema operativo.

Linux¶

1991: Um estudante finlandês, Linus Torvalds, cria um sistema operativo que é executado no seu computador pessoal e o nomeia como Linux. Ele publica a sua primeira versão, chamada 0.02, no fórum de discussão da Usenet e outros programadores o ajudam a melhorar o seu sistema. O termo Linux é uma combinação de palavras entre o primeiro nome do fundador, Linus, e UNIX.
1993: a distribuição Debian é criada. Debian é uma distribuição não comercial, mantida pela comunidade. Originalmente desenvolvido para uso em servidores, é bem adequado para este papel; no entanto, é um sistema universal, utilizável também em um computador pessoal. O Debian forma a base para muitas outras distribuições, como Mint ou Ubuntu.
1994: A distribuição comercial do Red Hat é criada pela empresa Red Hat, que é hoje a principal distribuidora do sistema operativo 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 de trabalho GNOME é criado. Ele é baseado na biblioteca de componentes GTK+.
2002: a distribuição Arch é criada. Seu distintivo é que ele oferece lançamentos constantes (atualização contínua).
2004: Ubuntu é criado pela empresa Canonical (Mark Shuttleworth). É baseado no Debian, mas inclui software livre e proprietário.
2021: O Rocky Linux é criado, com base na distribuição Red Hat.

Informações

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

Participação no mercado¶

Apesar de sua forte presença, o Linux permanece relativamente desconhecido pelo público em geral. O Linux está escondido em smartphones, televisores, caixas de internet, etc. Quase 70% dos sítios web no mundo estão hospedados em servidores Linux ou UNIX!

O Linux equipa cerca de 3% dos computadores pessoais, mas mais de 82% dos smartphones. O sistema operacional Android, por exemplo, utiliza um kernel Linux.

O Linux equipa 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 da sua concepção, especialmente no que diz respeito à velocidade de computação.

Projeto arquitetônico¶

O kernel é o primeiro componente de software.
- É o coração do sistema Linux.
- Ele gerencia os recursos de hardware do sistema.
- Os outros componentes do software devem passar por ele para acessar o hardware.
O shell é um utilitário que interpreta comandos do usuário e garante sua execução.
- Principais shells: Bourne shell, C shell, Korn shell e Bourne-Again shell (bash).
Aplicações são programas do usuário, incluindo, mas não se limitando a:
- Navegadores de Internet
- Processadores de texto
- Planilhas

Multi-tarefa¶

O Linux pertence à família de sistemas operativos com compartilhamento de tempo. Ele divide o tempo de processamento entre diversos programas, alternando entre um e outro de maneira transparente para o utilizador. Isso implica:

Execução simultânea de vários programas.
Distribuição do tempo de CPU pelo agendador.
Redução de problemas causados por uma aplicação com falha.
Desempenho reduzido em caso de muitos programas em execução.

Multi-utilizador¶

O propósito do MULTICS era permitir que vários utilizadores trabalhassem a partir de vários terminais (tela e teclado) a partir de um único computador (muito caro naquele tempo). Linux, inspirado por este sistema operativo, manteve esta habilidade de trabalhar com vários utilizadores simultaneamente e independentemente, cada um com a sua própria conta de utilizador com espaço de memória e acesso a arquivos e software.

Multi-processador¶

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

Multi-plataforma¶

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

Computadores domésticos (PC e portátil)
Servidores (dados e aplicativos)
Computadores portáteis (smartphones e tablets)
Sistemas embarcados (computadores de automóveis)
Elementos de rede ativos (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 permitem compartilhar dados e serviços com outros sistemas de aplicativo.

A filosofia UNIX/Linux¶

Tratar tudo como arquivo.
Valorizar a portabilidade.
Fazer uma coisa e fazer bem-feito.
KISS: Manter Estupidamente Simples.
"O UNIX é basicamente um sistema operativo simples, mas é preciso ser um génio para entender a simplicidade." (Dennis Ritchie)
"Unix é amigável ao utilizador". Ele apenas não é claro a respeito de com quais utilizadores 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 a sua gestão (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. 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 personalizável 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 diversos ambientes gráficos, como GNOME, KDE, LXDE, XFCE, etc. Existem interfaces para todos os tipos de pessoas, 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 sem vírus? Pode ser porque muitos editores (Adobe) e fabricantes (Nvidia) não jogam o jogo 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 não deve durar muito, com o advento do motor de jogo da Steam para Linux.

Ambiente gráfico GNOME

O ambiente de trabalho GNOME 3 não usa mais o conceito de desktop, 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 utilizadores familiarizados com um ambiente Windows.

Tux - O mascote Linux

Livre / Código Aberto¶

Um utilizador de um sistema operativo Windows ou Mac deve comprar uma licença para o uso legal do sistema operativo. 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), a qual 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 equipa de programadores continuará a trabalhar nela para fazer com que evolua e resolver problemas, ou até mesmo fornecer suporte a utilizadores.

Áreas de uso¶

Uma distribuição Linux é ideal para:

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

O Linux é uma escolha adequada para hospedar bancos de dados ou sítios web, ou como um servidor de correio eletrónico, DNS ou barreira de segurança. Em suma, o Linux pode fazer praticamente qualquer coisa, o que explica a quantidade de distribuições específicas.

Shell¶

Generalidades¶

O shell, conhecido como linha de comando, permite que os utilizadores enviem comandos para o sistema operativo. É menos visível hoje, desde a implementação de 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 utilizadores, monitoramento de sistemas, etc.).

Existem vários tipos de shells disponíveis e configuráveis em uma plataforma ou conforme a preferência do utilizador. 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 (retorna o dado a um arquivo, ao invés de exibi-lo no ecrã).
Processo de conexão (gerencia a conexão do utilizador).
Linguagem de programação interpretada (permitindo a criação de scripts).
Variáveis de ambiente (acesso a informações específicas do sistema durante a operação).

Princípio¶

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
Subcontratar 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 gratuito?

Verdadeiro
Falso

Qual dos seguintes não é um shell: