LINUX: от космических кораблей и суперкомпьютеров до кинопроизводства и интернета вещей

3/5/2024

Содержание:

Факт 1. Linux на Марсе

Знаете ли вы, что Linux побывал на Марсе? Операционная система Linux была использована в марсоходе Perseverance от NASA, который успешно приземлился на Красную планету в феврале 2021 года. Этот марсоход, оснащенный по последнему слову техники, включает в себя вычислительный модуль на базе процессора PowerPC 750 с тактовой частотой 200 МГц под управлением ОС Linux. Специально адаптированная версия дистрибутива Linux обеспечивает работу всех бортовых систем марсохода, включая управление, навигацию, сбор и анализ научных данных. Выбор Linux для столь ответственной миссии не случаен. Открытость исходного кода, возможность модификации и проверки системы, а также высокая стабильность и надежность Linux стали решающими факторами.

Факт 2. Linux в японских поездах-пулях

Помимо космических далей, Linux успешно применяется и в земных высокоскоростных транспортных системах. Знаменитые японские поезда-пули используют Linux для управления системой автоматического контроля и безопасности движения. Центральная система управления движением поездов синкансэн построена на базе кластера серверов под управлением Linux. Эта система в реальном времени отслеживает местоположение всех поездов, контролирует скорость, расписание и интервалы движения, а также управляет стрелочными переводами. От надежности и быстродействия этой системы зависят жизни тысяч пассажиров: поезда-пули движутся со скоростью до 320 км/ч и перевозят более 150 миллионов человек в год. Интересно, что компания-оператор японских железных дорог JR Group не только использует Linux в своих системах управления, но и активно участвует в разработке самого ядра Linux. Специалисты JR Group регулярно отправляют патчи и улучшения в основную ветку ядра, тем самым внося свой вклад в развитие Linux в целом. Linux прекрасно подходит для применения в критически важных системах реального времени, где требуется высочайший уровень надежности и быстродействия.

Факт 3. Пасхалки Linux

Разработчикам ядра Linux не чуждо чувства юмора. В исходном коде ядра спрятано немало пасхалок – неожиданных сюрпризов и секретных функций. Например, в ранних версиях ядра Linux 2.6 была спрятана игра Tetris, которую можно было запустить из командной строки с помощью специальной команды. В более поздних версиях ядра разработчики спрятали ASCII-графику с различными персонажами и логотипами, которые можно вывести на экран с помощью определенных команд. Некоторые пасхалки в ядре Linux связаны с именами разработчиков и значимыми для них датами. В ядре можно найти поздравления с днем рождения Линуса Торвальдса, создателя Linux. Пасхалки в Linux – это не просто развлечение, но и своеобразная дань уважения традициям раннего периода развития открытого ПО. Пасхалки спрятаны достаточно глубоко в недрах системы и не создают никаких уязвимостей. Но сам факт их существования придает Linux особый шарм и напоминает о том, что за строчками кода стоят живые люди.

Факт 4. Суперкомпьютеры и Linux

Знаете ли вы, что абсолютно все суперкомпьютеры из топ-500 самых мощных систем мира работают под управлением Linux? Ни одной другой ОС в этом списке нет. Linux безраздельно господствует в мире высокопроизводительных вычислений. Суперкомпьютеры используются для решения самых сложных научных и инженерных задач – от моделирования климата и биологических процессов до проектирования новых материалов и лекарств. Эти системы состоят из тысяч серверов, объединенных высокоскоростными сетями, и способны выполнять квадриллионы операций в секунду. Linux легко адаптируется под конкретные вычислительные задачи, поддерживает параллельные вычисления на тысячах узлов и эффективно управляет огромными объемами данных.

Самые известные суперкомпьютеры мира, такие как Summit в национальной лаборатории Ок-Ридж (США), Sunway TaihuLight в Национальном суперкомпьютерном центре в Уси (Китай), Fugaku в Научно-техническом компьютерном центре RIKEN (Япония) используют специализированные дистрибутивы Linux, оптимизированные под конкретную аппаратную архитектуру и вычислительные задачи. Многие коммерческие ЦОДы, облачные платформы и дата-центры также строятся преимущественно на базе Linux. Где нужна предельная вычислительная мощность и надежность – там Linux чувствует себя как дома.

Факт 5. Linux и прогресс открытого аппаратного обеспечения

Linux — это не только ОС, но и важнейший фактор развития открытого аппаратного обеспечения. Благодаря Linux стало возможным создание открытых вычислительных платформ. Одним из ключевых проектов в этой области является RISC-V — эта архитектура процессоров быстро набирает популярность. RISC-V предлагает полностью открытый и проверяемый дизайн ЦПУ, не зависящий от патентов и лицензионных ограничений.

Многие энтузиасты уже создают собственные платы и устройства на базе RISC-V, и практически всегда в качестве ОС для них выбирается именно Linux. Сообщество Linux одним из первых портировало ядро и основные дистрибутивы на архитектуру RISC-V, обеспечив разработчиков необходимым программным стеком.

Другой важный открытый аппаратный проект — OpenPOWER, инициатива IBM по открытию дизайна процессоров POWER для сторонних производителей. OpenPOWER позволяет создавать собственные чипы и платы на базе высокопроизводительной архитектуры, которая ранее была доступна только для мейнфреймов IBM. И снова Linux выступает главной ОС.

Появляются и полностью открытые однокристальные системы, такие как Libre-SOC — и здесь используется исключительно Linux.

Без Linux прогресс «открытого железа» был бы невозможен. Linux предоставляет все необходимые инструменты разработки, компиляторы, отладчики, а также драйверы для новых аппаратных компонентов. Сообщество Linux активно поддерживает и продвигает идею открытого железа, видя в ней будущее вычислительных платформ.

Таким образом, Linux выступает не только как ведущая открытая ОС, но и как катализатор революции открытого аппаратного обеспечения. Благодаря ей появляются независимые вычислительные системы, доступные для изучения, модификации и воспроизведения.

Факт 6. Linux и Голливуд

Студии, занимающиеся компьютерной графикой и спецэффектами – такие как Industrial Light and Magic, Pixar, Weta Digital, DreamWorks Animation, широко используют Linux для рендеринга финальных кадров фильмов. Этот процесс требует огромных вычислительных мощностей и может занимать для одного фильма месяцы или даже годы машинного времени. Для обработки столь масштабных задач студии используют так называемые рендер-фермы – кластеры из сотен или тысяч серверов, работающих параллельно. И подавляющее большинство этих серверов работает под управлением Linux.

Студии могут тонко настроить ОС под свои нужды, оптимизировать производительность и при этом не тратить огромные средства на лицензии, ведь Linux бесплатен. Более того, многие ключевые приложения для 3D-моделирования, анимации и рендеринга, такие как Blender, Houdini, Foundry Nuke, Autodesk Maya и другие, имеют нативные версии для Linux или даже разрабатываются изначально под эту ОС.

Так что когда вы в следующий раз будете смотреть последний блокбастер от Marvel, Star Wars или Pixar, знайте – без Linux его создание было бы невозможно. Те самые захватывающие дух визуальные эффекты, которыми славится современный кинематограф – результат работы тысяч серверов под управлением этой  ОС.

Факт 7. Крупнейшие IT-компании используют и развивают Linux

Многие считают, что Linux - это нечто, созданное и поддерживаемое энтузиастами-одиночками на чистом энтузиазме. Но на самом деле ведущие мировые ИТ-компании не только используют Linux в своей работе, но и активно участвуют в его разработке. Команды разработчиков IBM, Intel, Samsung, Google, Facebook, Amazon, Microsoft  занимаются улучшением Linux и открытых компонентов его экосистемы.

Возьмем, к примеру, IBM. Компания использует Linux на своих мейнфреймах, суперкомпьютерах и облачных платформах. IBM также разрабатывает собственный дистрибутив для корпоративных клиентов – Red Hat Enterprise Linux (RHEL), который приобрела вместе с компанией Red Hat за $34 миллиарда в 2019 году. Операционная система RHEL была очень распространена в России, однако  после ухода вендора с российского рынка, её легальное приобретение и техническая поддержка стали недоступны. В 2024 году вендор «Инферит» представил российскую альтернативу RHEL-подобным операционным системам, таким как Oracle Enterprise Linux, CentOS, AlmaLinux OS, Rocky Linux.

Инженеры Intel, крупнейшего производителя, регулярно добавляют в Linux поддержку новых функций своих процессоров, оптимизируют производительность и безопасность. Многие подсистемы ядра, связанные с энергосбережением, виртуализацией, обработкой графики, были разработаны именно специалистами Intel.

ОС Android (Google) построена на базе модифицированного ядра Linux. Команда Google также вносит большой вклад в апстрим (основную ветку разработки) Linux. Такие функции ядра, как cgroups (механизм изоляции и ограничения ресурсов), поддержка модели векторных вычислений SIMD, используемой в машинном обучении, и многое другое было разработано инженерами Google.

Даже Microsoft, которая долгое время считалась главным конкурентом и критиком Linux, в последние годы кардинально изменила свое отношение. Сейчас Microsoft активно использует Linux в своем облаке Azure, разрабатывает собственный дистрибутив CBL-Mariner и вносит изменения в ядро для лучшей совместимости Linux с Windows.

Этот список можно продолжать долго. Практически все крупные ИТ-компании так или иначе вовлечены в разработку Linux и открытого ПО. Они понимают, что сотрудничество и обмен наработками выгодны всем, ведь чем лучше и стабильнее будет Linux - тем больше пользы получит вся отрасль.

Конечно, у каждой компании свои интересы и своё видение развития Linux. Иногда эти интересы сталкиваются, и возникают конфликты. Но в целом, благодаря усилиям корпоративных разработчиков, Linux становится всё более зрелой, функциональной и удобной системой, способной решать самые сложные задачи современного цифрового мира.

Факт 8. Linux и мировые рекорды производительности

Знаете ли вы, что абсолютное большинство мировых рекордов производительности было установлено на системах под управлением Linux? От высокопроизводительных вычислений и обработки больших данных до сетевых коммуникаций и энергоэффективности – Linux доминирует практически во всех дисциплинах.

Возьмем, к примеру, тест LINPACK, который используется для составления списка Top500 самых мощных суперкомпьютеров мира. Этот тест измеряет скорость решения плотных систем линейных уравнений и является одним из основных показателей производительности суперкомпьютеров.

Текущий рекорд в тесте LINPACK принадлежит японскому суперкомпьютеру Fugaku и составляет 442 петафлопса (квадриллиона операций с плавающей запятой в секунду). Fugaku работает под управлением специализированного дистрибутива Linux и использует более 150 000 процессоров ARM A64FX. Предыдущие рекордсмены, такие как китайский Sunway TaihuLight и американский Summit, также использовали Linux.

Другой важный рекорд – скорость передачи данных по сети. В 2020 году команда исследователей из Университета Иллинойса, Калифорнийского технологического института и Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса установила новый мировой рекорд пропускной способности сети – 1,2 петабита в секунду (Пбит/с) на расстоянии 1000 км. Это примерно в миллион раз быстрее, чем средняя скорость домашнего интернет-соединения.

Для достижения такой скорости исследователи использовали экспериментальную сеть, состоящую из четырех оптических линий, каждая из которых работала на скорости 300 Гбит/с. Управляющие серверы этой сети работали под управлением модифицированного ядра Linux с поддержкой специальных сетевых протоколов и драйверов.

Linux также помогает устанавливать рекорды энергоэффективности в центрах обработки данных (ЦОД). Проект Hyperscale Datacenter Efficiency (HDE) разрабатывает стандарты и практики для повышения эффективности использования энергии в крупных ЦОД. Участники проекта, такие как Google, Facebook, Intel и другие, регулярно публикуют отчеты о достижениях в этой области.

Так, в 2021 году компания Supermicro объявила о достижении рекордной эффективности использования энергии (PUE) на уровне 1,008 для своего ЦОД в Кремниевой долине. Это означает, что на каждый ватт энергии, потребляемой серверами, тратится всего 0,008 ватт на охлаждение и другие накладные расходы. Ключевую роль в достижении такой эффективности сыграло использование серверов на базе процессоров Intel Xeon и ОС Linux с оптимизированным управлением питанием.

Таким образом, Linux не только помогает устанавливать рекорды производительности, но и делает работу ИТ-систем более экологичной и экономичной. Благодаря открытости и гибкости Linux, исследователи и инженеры могут оптимизировать каждый аспект системы – от ядра ОС до прикладных библиотек и алгоритмов, добиваясь поразительных результатов.

Факт 9. Linux в автомобильной индустрии

Знаете ли вы, что современный автомобиль – это, по сути, дата-центр на колесах? В типичном люксовом автомобиле установлено более 100 электронных блоков управления (ECU), отвечающих за все аспекты работы машины – от управления двигателем и торможением до мультимедиа и навигации. И все больше производителей выбирают Linux для работы этих систем. Такие гиганты автопрома, как Toyota, Honda, Ford, Jaguar Land Rover, Audi, Mercedes-Benz, Hyundai и многие другие, используют Linux в своих информационно-развлекательных системах, цифровых приборных панелях, телематических модулях и системах помощи водителю (ADAS).

Почему Linux стал так популярен в автопроме? Причин несколько:

  1. Гибкость и возможность кастомизации. Производители могут адаптировать Linux под свои нужды, добавлять нужные драйверы, оптимизировать производительность и потребление энергии.
  2. Богатая экосистема ПО. Для Linux доступны тысячи готовых приложений и библиотек с открытым кодом, которые можно использовать для построения автомобильных систем – от графических интерфейсов до сетевых стеков и алгоритмов компьютерного зрения.
  3. Безопасность и надежность. Linux имеет превосходную репутацию в плане безопасности и устойчивости к сбоям. Для автомобильных систем, от которых зависит жизнь людей, эти факторы критически важны. Linux позволяет реализовать многоуровневую защиту и изоляцию критически важных компонентов.
  4. Поддержка со стороны чипмейкеров. Ведущие производители автомобильных чипов, такие как Intel, NVIDIA, Qualcomm, NXP и Texas Instruments, предоставляют оптимизированные версии Linux и готовые программно-аппаратные платформы на базе своих чипов. Это облегчает разработку и интеграцию Linux-систем в автомобиле.
  5. Сотрудничество и стандартизация. Автопроизводители совместно разрабатывают открытые стандарты и платформы на базе Linux. Примером является проект GENIVI Alliance, в котором участвуют более 140 компаний, работающих над стандартизацией Linux-платформы для информационно-развлекательных систем автомобилей.

Одним из самых продвинутых примеров использования Linux в автомобиле является электрокар Tesla Model S. Его 17-дюймовый сенсорный дисплей и практически все бортовые системы работают на специализированной версии Linux. Tesla активно использует открытые компоненты, такие как графический стек Wayland, браузерный движок WebKit, фреймворк Qt и многое другое. При этом компания сама вносит улучшения в открытые проекты и делится наработками с сообществом. Другой известный пример — информационно-развлекательная система AGL (Automotive Grade Linux), разрабатываемая консорциумом Linux Foundation. AGL — это открытая платформа на базе Linux, которая предоставляет унифицированный набор интерфейсов и сервисов для автомобильных приложений. AGL используется в автомобилях Toyota, Mazda, Mercedes-Benz, Suzuki и др. С учетом того, что автономные автомобили не за горами, роль Linux в автопроме будет только возрастать. Вполне возможно, что ваш следующий автомобиль будет управляться той же ОС, что и ваш смартфон или умная колонка.

Факт 10. Роль Linux в революции 3D-печати

Переходим к еще одной интересной сфере применения Linux – 3D-печати. 3D-печать произвела настоящую революцию в производстве, позволив быстро и недорого создавать сложные трехмерные объекты по цифровой модели. Большинство настольных 3D-принтеров для домашнего и образовательного использования работают под управлением Linux. Будь то принтеры ведущих брендов, таких как MakerBot, Ultimaker, Prusa, или открытые проекты вроде RepRap – в их основе лежит специализированный дистрибутив Linux, оптимизированный для задач 3D-печати.

Один из самых популярных дистрибутивов для 3D-принтеров — OctoPrint. Это открытая платформа на базе Linux, которая превращает обычный 3D-принтер в полноценное сетевое устройство. С помощью OctoPrint можно удаленно управлять принтером через веб-интерфейс, следить за процессом печати с помощью камеры, получать уведомления о завершении или ошибках, а также управлять очередью печати и библиотекой моделей.

Другой пример открытой прошивки — Klipper —  использует мощность внешнего компьютера (например, Raspberry Pi) для выполнения сложных вычислений траектории движения печатающей головки, что позволяет достичь более высокой скорости и точности печати по сравнению с традиционными прошивками на основе микроконтроллеров.

Linux также лежит в основе многих профессиональных и промышленных 3D-принтеров. Например, стартап Carbon использует проприетарную технологию CLIP для производства высокоточных изделий из полимерных смол. Программное обеспечение принтеров Carbon построено на базе Linux и использует алгоритмы машинного обучения для оптимизации процесса печати.

Кроме того, Linux играет важную роль в развитии экосистемы программного обеспечения для 3D-печати. Многие популярные приложения для моделирования, слайсинга и управления печатью, такие как FreeCAD, Cura, Slic3r, изначально разрабатывались под Linux и до сих пор поддерживают эту ОС в качестве основной платформы.

Сообщество открытого аппаратного обеспечения (Open Hardware) также активно использует Linux для своих проектов. Например, проект E3D, известный своими высококачественными хотэндами и экструдерами для 3D-принтеров, разрабатывает собственную электронику и прошивки на базе Linux. Они используют открытые платы, такие как Duet и Raspberry Pi, для управления своими устройствами и активно делятся наработками с сообществом.

Факт 11. Linux и IoT

Интернет вещей (IoT) — одна из самых быстрорастущих и перспективных областей применения Linux. IoT — это концепция подключения к интернету различных физических устройств, таких как датчики, бытовые приборы, носимая электроника, промышленное оборудование и др. Эти устройства собирают данные, обмениваются информацией и могут управляться удаленно, создавая основу для «умных» домов, городов, производств и других инновационных сценариев.

Согласно отчету Eclipse Foundation, в 2021 году Linux использовался в 44% всех IoT-устройств, опережая такие ОС, как FreeRTOS, Mbed OS и Windows IoT.

Одна из самых популярных платформ для IoT-разработки — Raspberry Pi (о которой я писала выше). Эти миниатюрные одноплатные компьютеры стоимостью от $5 до $100 работают под управлением специализированного дистрибутива Linux — Raspberry Pi OS (ранее Raspbian) и позволяют быстро создавать прототипы IoT-решений. С помощью Raspberry Pi можно собрать «умную» метеостанцию, систему домашней автоматизации, робота-исследователя.

Другой пример — Intel Edison, компактный компьютер размером с SD-карту, предназначенный для носимой электроники и IoT. Edison работает под управлением Yocto Linux и поддерживает такие фреймворки, как Arduino и Node.js, что позволяет быстро разрабатывать приложения на разных языках программирования.

Для промышленного IoT (IIoT) также широко используется Linux. Например, компания Siemens применяет специализированный дистрибутив на базе OpenSUSE для своих контроллеров SIMATIC IoT2000. Эти устройства собирают данные с промышленного оборудования, анализируют их с помощью алгоритмов Edge Computing и передают в облачные системы для дальнейшей обработки и визуализации.

Linux лежит в основе многих открытых IoT-платформ, таких как Home Assistant, OpenHAB, ThingsBoard, DeviceHive и др. Эти платформы предоставляют унифицированный интерфейс для управления различными устройствами, визуализации данных, автоматизации процессов и интеграции с облачными сервисами. Они построены на базе таких компонентов, как MQTT, Node-RED, InfluxDB, Grafana, которые имеют открытый исходный код и поддерживаются сообществом разработчиков.

Использование Linux в IoT имеет ряд преимуществ.

1. Открытость и прозрачность. Благодаря открытому исходному коду Linux разработчики могут проверять каждую строчку кода на предмет уязвимостей и ошибок, а также вносить собственные улучшения и оптимизации. Это особенно важно для IoT-устройств, которые часто имеют ограниченные ресурсы и должны работать автономно в течение длительного времени.

2. Безопасность. Linux имеет развитые механизмы безопасности, такие как контроль доступа, шифрование, изоляция процессов и др. Многие дистрибутивы для IoT, такие как Ubuntu Core, Yocto Project, Raspbian, уделяют особое внимание безопасности и предоставляют регулярные обновления для устранения уязвимостей.

3. Масштабируемость. Linux может работать на широком спектре аппаратных платформ - от миниатюрных одноплатных компьютеров до мощных серверов и кластеров. Это позволяет масштабировать IoT-решения от прототипа до промышленного развертывания, используя единую программную платформу.

4. Экосистема ПО. Для Linux доступны тысячи библиотек, фреймворков и инструментов с открытым исходным кодом, которые облегчают разработку IoT-приложений. Например, библиотека libmraa предоставляет универсальный API для работы с GPIO, I2C, SPI и другими интерфейсами на разных платформах. А фреймворк Apache Edgent позволяет обрабатывать потоки данных с датчиков в реальном времени непосредственно на IoT-устройстве.

5. Сообщество разработчиков. Вокруг Linux сформировалось огромное сообщество разработчиков, которые создают, тестируют и поддерживают открытые IoT-проекты. Такие организации, как Linux Foundation, Eclipse Foundation, Apache Software Foundation, объединяют усилия компаний и энтузиастов для развития открытых стандартов и платформ IoT на базе Linux.

По мере того, как число подключенных устройств будет расти, достигнув 75 миллиардов к 2025 году по прогнозам Statista, роль Linux в IoT будет только возрастать.

Вместо заключения

Мы рассмотрели лишь некоторые из множества удивительных фактов о Linux. От космических кораблей и суперкомпьютеров  до кинопроизводства  и интернета вещей – Linux всюду, подтверждая свою репутацию самой гибкой и надежной ОС.

Linux – это не только операционная система, но и философия разработки, основанная на открытости, сотрудничестве и свободе обмена знаниями. Благодаря труду тысяч разработчиков по всему миру Linux постоянно развивается, обогащается новыми возможностями и адаптируется к новым вызовам цифровой эпохи. Именно благодаря усилиям этих людей Linux стал таким, каким мы его знаем – свободной, открытой и постоянно развивающейся ОС.

Если вы еще не пробовали Linux – самое время начать знакомство. Выберите дистрибутив по вкусу, установите его на свой компьютер или виртуальную машину и погрузитесь в увлекательный мир этой ОС.  Рекомендуем начать знакомство с миром Linux вместе с Инферит ОС МСВСфера 9. В новой версии операционной системы адаптирован графический интерфейс, добавлена интеграция с российскими облачными сервисами, упрощен доступ к необходимому ПО с помощью Центра приложений, что позволяет сделать переход комфортным для пользователя. Вы можете бесплатно загрузить дистрибутив для домашнего использования на сайте.

Оригинал статьи в корпоративном блоге "Инферит" ХАБР

Рекомендуем

Инферит FinOps

Как видели будущее компьютеров в СССР. Часть 2

Разбираемся в теме вместе с Игорем Гальцевым, техническим директором «Инферит Клаудмастер», опыт которого в компьютерах начинается с 1983 года.

Читать
Подробнее

Инферит ОС

Linux для малого бизнеса: почему переход на отечественное ПО — это не только про импортозамещение

Использовать привычные, но недоступные западные решения или переходить на отечественное ПО? Перед таким выбором сегодня оказался российский малый и средний бизнес. С руководителем направления развития продукта ОС «МСВСфера» Александрой Залмановой разбираемся, почему Linux-системы становятся оптимальным выбором для небольших компаний.

Читать
Подробнее

Топ-тренды цифровизации ритейла

Смещение продаж в онлайн и такие технологии, как метавселенные, аватары и VR; собственные маркетплейсы ритейлеров с ассистентами и AR-инструментами; биопечать, товары по подписке и искусственный интеллект — рассматриваем главные тренды цифровизации ритейла.

Читать
Подробнее