| 導讀 | 操作系統的歷史雖然不像計算科學那么久遠，但卻也已經擁有相當可觀的發展歷程。大型機客戶于上世紀五十年代末編寫了第一批操作系統，這些系統直到數十年后的今天仍擁有相當的知名度——其中包括來自IBM公司的OS/360以及貝爾實驗室打造的Unix。 |
在可預期的未來，操作系統仍將繼續存在并保持活躍。
操作系統的歷史雖然不像計算科學那么久遠，但卻也已經擁有相當可觀的發展歷程。大型機客戶于上世紀五十年代末編寫了第一批操作系統，這些系統直到數十年后的今天仍擁有相當的知名度——其中包括來自IBM公司的OS/360以及貝爾實驗室打造的Unix。
? 首先，操作系統立足于物理系統之上且與硬件直接交互。這使得眾多應用軟件能夠充分享受到硬件提供的特性與功能。舉例來說，這意味著開發商能夠在硬件當中提供更多創新空間，因為操作系統能夠完成對新型處理器及各類服務器設計方案的支持任務——而無需強迫開發者承擔這部分工作。可以說，硬件創新將在機器學習及其它關鍵性軟件發展趨勢背景下煥發更為旺盛的生機，這意味著我們不再需要年復一年等待CMOS工藝提升帶來有限的一點性能提升。隨著混合云架構的廣泛普及，由此抽象層帶來的可移植能力亦將變得更為重要。
第二，操作系統本身——特別是操作系統內核——負責執行應用程序所必需的常規任務。其管理進程調度、電源管理、root訪問權限、內存分配以及全部其它底層守護及運行類細節任務，從而保證系統整體能夠高效安全地保持運作。
最后，操作系統還作為其自有“用戶相關”程序——例如日志記錄、性能配置等系統工具——以及用戶所編寫之應用程序的接口存在。操作系統應當通過各類基于開放標準的API(即應用程序編程接口)為應用提供一致性接口。另外，商業支持型操作系統亦會提供與其在業務及技術層面保持合作關系的第三方應用程序供應商的產品，同時作為內容通道為該平臺提供更多受信內容。
過去幾年以來，計算技術的發展前景已經發生了很大變化，這也同時改變了我們看待操作系統及其效果的方式——盡管其仍然扮演實在同樣的核心角色。總體而言，我們需要考慮應用程序打包方式、計算基礎設施快速發展以及未來威脅與漏洞等一系列實質性轉變。
容器化
運行在Linux容器內的應用程序相當于立足于一套經過隔離并運行在物理服務器之上的單一操作系統副本內。這套方案不同于以往基于虛擬機管理程序的虛擬化實例。虛擬機方案意味著每款應用都綁定有一套完整的訪客操作系統副本，并能夠通過管理程序與硬件進行通信。簡而言之，虛擬化管理程序負責對硬件資源進行虛擬化，而容器技術則負責對操作系統資源進行虛擬化。如此一來，容器技術需要占用的內存等系統資源量更低，且應用程序的運行基本不會帶來額外性能損耗。
容器化技術在很大程度上依賴于大家熟知的操作系統概念。容器構建于Linux內核的進程模式之上，同時配合其它操作系統功能，例如命名空間(例如進程、網絡、用戶)、cgroups以及權限模式，旨在實現容器隔離的同時實現完整的系統功能。
容器技術的優勢在于，其能夠將整體應用程序拆分成一組可移植層結構，從而以極低成本實現在不同環境間的遷移。在這方面，容器其實只是個籠統的概念，其擁有多種不同的實現形式——且目前尚未成為主流。(至少還遠未達到虛擬化應用的普及程度。)對于容器技術而言，當前最為重要的變化在于開源及開放標準開始發揮核心作用。以開放容器倡議為例，該合作項目由Linux基金會負責管理，旨在圍繞容器的格式及運行時等建立開放性行業標準。
另外值得關注的是，容器技術與軟件定義基礎設施(例如OpenStack)相結合后，已經被納入Linux范疇之內。通過計算機軟件的發展歷史，可以清晰地看到將技術方案集成至操作系統之內代表著相關技術將得到廣泛采納，并迎來更為廣闊的發展空間及更加強大的生態系統支持——TCP/IP之于網絡或者其它任何被廣泛采用的安全相關特性都能夠證明這一點。
規模化
另一大明顯轉變在于，我們越來越多地將計算資源表現形式歸于大規模數據中心，而非個別服務器。這種轉變早在Web誕生之初就已經出現，但必須承認，如今我們正在更為積極地利用高性能計算“網格”技術處理傳統批量工作負載以及新型面向服務類負載。
與容器以及基于松散耦合型“微服務”(各服務運行于容器內)應用進行銜接——無論是否配合持久性存儲——已經成為一類高人氣云原生方案。盡管與面向服務架構(簡稱SOA)概念存在交集，但這類方案已經顯示出強大的可行性，且開拓出不同于以往整體式應用開發理念的全新思路。通過細粒度、松散耦合架構實現的微服務應用允許我們在應用架構內反映經過確切定義的單一應用功能。微服務架構的快速更新、可擴展性以及容錯性等優勢正使得此類組合式應用全面壓制傳統整體型應用，畢竟我們很難在不影響其它組件的前提下，對后者的單一組件進行變更。
而這種轉變從操作系統的角度來看，意味著應用能夠更多將單一“計算機”作為一組聚合型數據中心資源集來看待。當然，其中仍然存在著大量底層獨立服務器; 且雖已具備一定程度的自動化及自行運作能力，其仍需要運營及維護。不過，容器調度與管理的效率優勢已經催生出新的抽象機制，即為工作負載的運行以及多層應用程序的組合帶來全新實現層——而不再單純依靠服務器。
隸屬于Linux基金會的云原生計算基金會(簡稱CNCF)旨在“推動新型計算規范的采用，其面向包含成千上萬擁有自我修復能力的多租戶節點的現代分布式系統環境。”CNCF之下的杰出項目之一正是Kubernetes，這款開源容器集群管理工具最初由谷歌公司設計，但目前已經獲得來自紅帽等其它多家廠商的支持與貢獻。
安全性
一切適用于虛擬化環境的安全強化機制、性能調整機制、可靠性技術手段以及認證，亦同樣適用于容器化技術。事實上，操作系統在隔離化容器及軟件定義基礎設施領域承擔的安全性與資源交付責任要遠高于原有專用硬件或軟件執行環境。Linux已經在利用開源模式構建綜合性安全執行功能工具包當中成為受益者，其中包括通過SELinux實現強制性訪問控制、廣泛的用戶空間與內核強化功能、身份管理與訪問控制乃至加密等等。
不過就目前來看，信息安全態勢仍然處于不斷變化當中。無論是允許客戶及合作伙伴訪問特定系統與數據、允許員工使用自有智能手機與筆記本設備、使用來自軟件即服務(簡稱SaaS)供應商提供的應用程序還是發揮公有云供應商的按需付費計價優勢，我們都無法通過單一方案解決全部實際需求。
開放性開發模式允許整個行業認可同一套標準，并鼓勵最為睿智的開發者不斷對這些技術方案進行測試及改進。大型企業及其下轄部門能夠及時向Linux及其它開源軟件供應方提供安全性反饋，這也有力證明了社區合作在未來技術發展道路上解決問題的實際能力。另外，開源開發流程意味著一旦安全漏洞被曝光，整個開發者社區及供應商都能夠協同提供代碼更新、安全指導以及說明文檔。
除了操作系統之外，同樣的流程及實踐方式亦被混合云基礎設施所采用，旨在對現有方案進行升級并納入更多新型功能。另外，當組件以微服務及其它松散耦合架構形式進行復用時，維護這些組件自身質量及其依賴性(當用于構建應用程序時)的重要意義將進一步提高。
有變化，亦有不變
目前操作系統開發及運營相關事務的具體優先級顯然發生了轉變。目前我們的關注重點在于如何以規模化方式進行自動化部署，而不再是對單一服務器進行定制、調整及優化。與此同時，威脅因素的發展速度及程度亦令安全邊界變得更加模糊——這意味著我們需要立足系統層面了解網絡以及快速加以應對的具體辦法。
總結來講，應用程序正變得更具適應性、更具移動性、更具分布性、更具穩定性且更具輕量性。其安置、配置以及保護方式必須配合更高水平的自動化方案。在此期間，有些作法應當保持，而有些作法則應當變更。這意味著我們必須找到一種能夠隨新要求演變并適應新型工作負載的解決方案?而答案，無疑正是操作系統——或者說，Linux操作系統。
原文來自： ?http://news.51cto.com/art/201612/524684.htm
本文地址： ?http://www.linuxprobe.com/os-is-important.html編輯：燁子，審核員：逄增寶
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