Trīs operētājsistēmas. Trīs pilnīgi atšķirīgas filozofijas par to, kā datoram vajadzētu darboties. Kā izvēlēties?
Windows ir ikdienišķākā un visizplatītākā, macOS – elegantākā un vistuvāk slēgtajai ekosistēmai, Linux – brīvākā, bet arī prasīgākā pret lietotāju. Katrā no operētājsistēmām slēpjas atšķirīgs skatījums uz jautājumu par to, kam pieder dators, proti, ražotājam vai lietotājam.
Sarūgtināsim uzreiz – mēs nerunāsim par to, kura operētājsistēma ir “labākā”. Tādas atbilde nav un jautājums ir reti subjektīvs. Tāpēc labāk ir runāt par to, kā tās savstarpēji atšķiras tehniski, filozofiski un praktiski.
Pamatu pamati – kodols un arhitektūra
Katra operētājsistēma balstās uz kodolu (kernel) jeb programmatūras slāni, kas ir tiešais starpnieks starp aparatūru un pārējo sistēmu. Kodols pārvalda operatīvo atmiņu, procesora laiku, ievades un izvades ierīces, kā arī nodrošina drošas robežas starp dažādām lietotnēm.
Windows kodols ir Windows NT kodols. Šis kodols ir slēgta, Microsoft īpašumā esoša izstrāde, kas pirmo reizi ieviesta 1993. gadā un nepārtraukti attīstīta līdz šodienai. Tas izmanto hibrīda arhitektūru, kas apvieno mikrokodola un monolīta kodola elementus. Atkarībā no uzdevuma, draiveri un sistēmas komponenti darbojas gan kodola telpā (kernel space), gan lietotāja telpā (user space).
macOS pamats ir XNU kodols. Tas ir avērtā koda hibrīdkodols, ko Apple izstrādāja, apvienojot Mach mikrokodolu ar BSD (Berkeley Software Distribution) Unix komponentiem. Tieši tāpēc macOS terminālis ir tik jaudīgs.
Linux ir kodols pats par sevi, nevis pilnīga operētājsistēma. To 1991. gadā izveidoja Linuss Torvalds kā brīvu un atvērtā koda alternatīvu Unix sistēmām. Linux kodols izmanto monolītu arhitektūru, proti, visi draiveri un sistēmas pakalpojumi darbojas vienā atmiņas telpā.
Tas padara to ātrāku un efektīvāku, taču teorētiski mazāk izturīgu pret kļūdainu draiveri, kas var destabilizēt visu sistēmu. Praksē šis ir jaudīgākais un izplatītākais operētājsistēmu kodols visā pasaulē, jo tas darbina lielāko daļu interneta serveru, superdatoru un Android ierīču.
Kā katra sistēma izmanto RAM
Viens no biežāk apspriestajiem jautājumiem ir operatīvās atmiņas (RAM) patēriņš.
Windows pielieto gana “agresīvu” atmiņas pārvaldību. Sistēma proaktīvi ielādē iepriekš lietotas lietotnes atmiņā, pat ja tās netiek izmantotas dotajā brīdī, lai turpmāka palaišana notiktu ātrāk. Šo mehānismu sauc par SuperFetch vai SysMain.
Rezultāts? Brīvā atmiņa bieži izskatās kā “izmantota”, lai gan patiesībā tā ir “gatavībā”. Papildus tam Windows fona procesi (drošības sistēmas, telemetrijas pakalpojumi, Windows Update) fonā darbojas bez apstājas un izmanto atmiņu pat tad, kad dators šķietami ir dīkstāvē.
macOS izmanto līdzīgu pieeju ar Unified Memory Architecture, sevišķi Apple Silicon (M sērijas) čipos, kur centrālais procesors un grafikas procesors koplieto vienu atmiņas kopumu.
Sistēma agresīvi izmanto atmiņas saspiešanu (memory compression), pirms sāk izmantot virtuālo atmiņu (swap) uz diska. Praksē macOS ar 16 GB atmiņas bieži darbojas labāk nekā Windows ar tādu pašu apjomu, jo atmiņas pārvaldītājs ir optimizēts.
Linux tradicionāli izmanto atmiņu efektīvāk, jo satur mazāk fona pakalpojumu. Turklāt Linux ir elastīgāks, lietotājs var izvēlēties atmiņas pārvaldības stratēģiju, mainīt swappiness parametru, kas nosaka, cik agresīvi sistēma izmanto virtuālo atmiņu, un precīzi kontrolēt, kuri dienesti darbojas fonā. Bāzes Linux instalācija ar vieglu darbvirsmas vidi kā XFCE vai LXDE var darboties ar vos 512 megabaitiem atmiņas.
Kā tiek uzglabāti dati
Windows lielākoties izmanto NTFS (New Technology File System) failu sistēmu, kas ieviesta 1993. gadā. Tā atbalsta piekļuves kontroles sarakstus, failu šifrēšanu, saspiešanu un žurnalizēšanu – mehānismu, kas ļauj atjaunot failu sistēmu pēc avārijām. Diskos un ārējās atmiņas ierīcēs Windows bieži izmanto arī exFAT vai FAT32 saderības nolūkos.
macOS sāka migrāciju uz APFS (Apple File System) 2017. gadā, kad ieviesa tā sauktos snapshots jeb failu sistēmas stāvokļa momentuzņēmumus, kas ļauj atjaunot datus no agrāka brīža. APFS ir optimizēts cietvielu diskiem (SSD) un piedāvā efektīvu vietas izmantošanu, kad vairāki faili satur identisku saturu.
Linux izmanto dažādas failu sistēmas atkarībā no konfigurācijas. Visizplatītākā ir ext4 – stabilas un labi testētas failu sistēmas jaunākā paaudze. Btrfs (B-Tree File System) piedāvā snapshot atbalstu un elastīgāku apjomu pārvaldību. Serveru vidēs bieži izmanto XFS vai ZFS. Šī daudzveidība ir gan Linux stiprā puse, gan sarežģītākais aspekts jaunajiem lietotājiem.
Pieeja lietotāja drošībai
Trīs sistēmām ir fundamentāli atšķirīgas drošības filozofijas.
Windows vēsturiski bijis galvenais ļaunatūru upuris. Nepārprotiet, tas nav tāpēc, ka šī operētājsistēma būtu slikti izstrādāta, bet tādēļ, ka tai ir vislielākā lietotāju bāze. Windows izmanto UAC (User Account Control) mehānismu, kas pieprasa apstiprinājumu administratora tiesību izmantošanai.
Windows Defender ir iebūvēts pretvīrusu risinājums. Taču Windows vēsturiski bijusi atvērtāka trešo pušu programmatūras instalēšanai no jebkura avota, kas padara to mazāk kontrolētu.
macOS izmanto vairākus drošības slāņus. Gatekeeper pārbauda, vai lejupielādētā programmatūra ir no identificēta izstrādātāja vai Apple apstiprinātās (notarized) programmatūras saraksta. System Integrity Protection (SIP) novērš pat administratora tiesību izmantošanu kritisko sistēmas failu modificēšanai.
Sandboxing ierobežo lietotņu piekļuvi sistēmas resursiem. Lietotne var piekļūt tikai tiem failiem un ierīcēm, kurām tā ir saņēmusi atļauju. T2 un Secure Enclave mikroshēmas nodrošina aparatūras līmeņa drošību MacBook ierīcēs.
Linux drošības modelis balstās uz Unix mantojumu. Šī ir sistēma sistēma, kas darbojas pēc principa princips “minimālās tiesības” (least privilege), kurā katrs process darbojas ar mazākajām iespējamajām tiesībām.
Linux izmanto DAC (Discretionary Access Control) sistēmu failu atļaujām un to var papildināt ar MAC (Mandatory Access Control) sistēmām kā SELinux vai AppArmor. Arī Linux mēdz nokļūt ļaunatūru nežēlestībā, taču to izplatība patērētāju ierīcēs ir ievērojami mazāka.
Ekosistēma un programmatūra
Windows galvenais trumpis ir visaptveroša programmatūra. Lielākā daļa komerciālās programmatūras – no Adobe Creative Suite līdz specializētām nozares lietotnēm – ir primāri vai ekskluzīvi pieejama Windows vidē. Šī vide ir arī vislabvēlīgākā videospēlēm – DirectX grafiskais programmēšanas interfeiss ir nozares standarts datoru spēļu izstrādē.
macOS programmatūras ekosistēma ir mazāka, bet ne sliktāka. Radošo industriju rīki, proti, video rediģēšana, mūzikas produkcija, grafiskais dizains, izsen ir bijuši Mac jājamzirdziņš. Logic Pro, Final Cut Pro, Xcode ir macOS ekskluzīvie rīki, kas daudzu profesionāļu darbā ir neaizstājami.
Linux programmatūras ekosistēma ir atvērtā koda orientēta. Lielākā daļa populāru atvērtā koda rīku, piemēram, GIMP, Inkscape, LibreOffice, Blender, ir pieejami Linux vidē. Arī spēļu atbalsts ir uzlabojies, pateicoties Valve izstrādātajam Proton slānim, kas pieļauj daudzu Windows spēļu palaišanu Linux vidē.
Avoti: ZDNet, Microsoft, Apple Developer, Educative
