Linux Linuxの概要

Linux

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/05/30 08:07 UTC 版)

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Linux
OSの系統 Unix系
開発状況 開発進行中
ソースモデル FLOSS
初版 1991年 (30年前) (1991)
最新安定版 5.11.13 - 2021年4月10日 (50日前) (2021-04-10)[1] [±]
最新開発版 5.12-rc6 - 2021年4月4日 (56日前) (2021-04-04)[2] [±]
対象市場 サーバ組み込みシステムパソコンメインフレームスーパーコンピューターなど
使用できる言語 多言語対応
パッケージ管理 多種
プラットフォーム Linuxカーネル#動作しているアーキテクチャを参照
カーネル種別 モノリシックカーネル
ユーザランド 様々
既定のUI 多種
ライセンス LinuxカーネルGNU GPL
ウェブサイト www.linuxfoundation.org
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概要

Linuxは、狭義にはLinuxカーネル、広義にはそれをカーネルとして用いたオペレーティングシステムを指す。LinuxはUnix系: Unix like、Unixライク)オペレーティングシステム (OS) の1つとされる。カタカナでは「リナックス」と表記されることが多い(「Linux」の読み方を参照)。Linuxは、スーパーコンピュータメインフレームサーバパーソナルコンピュータ組み込みシステム(携帯電話やテレビなど)など、幅広い種類のハードウェアで使用されている。

Linuxカーネルは、最初PC/AT互換機で多く用いられていたIA-32向けに開発されたが、その後史上最も多くのハードウェアプラットフォーム向けにリリースされたOSとなった[3]。カーネルについての詳細はLinuxカーネルの記事を参照。現在では特にサーバ、メインフレーム、スーパーコンピュータ用のOSとして首位を走っている[4][5][6][7][3]。2010年10月現在、上位500のスーパーコンピュータのうちの90%以上はLinuxを使用している[8][3]。また、携帯電話、ネットワークルータ、テレビ、ハードディスクレコーダ、カーナビゲーションシステム、ゲーム機といった組み込みシステムでもよく使われている[9][10]。スマートフォンやタブレット端末用プラットフォームAndroidはLinuxカーネルの上に構築されている。

Linuxの開発は、フリーかつオープンソースなソフトウェアの共同開発として最も傑出した例のひとつである[11]。Linuxカーネルのソースコードは無償で入手でき、GNU一般公衆利用許諾書のもとにおいて、非営利・営利に関わらず誰でも自由に使用・修正・頒布できる。Linuxは、世界中の開発者の知識を取り入れるという方法によって、あらゆる方面に利用できる幅広い機能と柔軟性を獲得し、数多くのユーザの協力によって問題を修正していくことで高い信頼性を獲得した。

デスクトップやサーバ用のLinuxは、Linuxディストリビューションという形でパッケージ化されて配布されている。有名なLinuxディストリビューションとしては、Debian(とその派生であるUbuntuLinux Mint)、Red Hat Linux(とその派生であるFedoraRed Hat Enterprise LinuxCentOS)、Mandriva Linux/MageiaopenSUSEArch Linuxなどがある。各Linuxディストリビューションは、Linuxカーネル、システムソフトウェアライブラリ等、巨大なコンパイル済のアプリケーション群を含んでいる。

デスクトップOSとしてLinuxを使用することは、かつては技術者や上級ユーザだけが行うことというイメージが強かった。しかし最近では、一般ユーザでも容易に使用できるデスクトップ環境が充実したり、非常に簡単にインストールできるディストリビューションが登場したり、各種ハードウェアへの対応や自動設定機能が大幅に向上するなどした結果、それまで縁遠いものとされてきた一般ユーザーの一部にも普及した。特に2010年代以降は、白物家電スマートフォンゲーム機などにも用いられており、消費者の身の回りの環境を支える存在になっている。デスクトップ環境での使用を念頭に置いているディストリビューションは、典型的には X Window System を含んでおり、それに加えてGNOMEKDEといったデスクトップ環境が付属している。非力なコンピュータでの使用を考えて、LXDEXfceといった省リソースなデスクトップ環境を含んだディストリビューションもある。サーバでの利用を想定したディストリビューションなどでは、標準インストールからグラフィカルインタフェースをすべて排除しているものもある。更には、ユーザー自身がソースコードをビルドしてシステムを構成するLinux from Scratchというディストリビューションも存在する。また、Linuxは自由に再頒布できるので、独自のディストリビューションを作ることも自由である。

ユーザ空間のシステムツールやライブラリの多くは、リチャード・ストールマンが1983年に立ち上げたGNUプロジェクトによって作られたものであるため、フリーソフトウェア財団 (FSF) はGNU/Linuxという名前を使うことを推奨している[12][13]

今日ではLinuxの普及に伴い国際規格が策定されている。Linuxカーネルを使用し、Linux Standard Base (LSB) Core Specification (ISO/IEC 23360シリーズ) に準拠したOSが、OSとしてのLinuxであるとされている。

2017年のLinux Foundationによる報告書は、90%のパブリッククラウド、99%のスーパーコンピュータ、82%のスマートフォン、62%の組み込み機器がLinuxで動作していると主張している[14]

歴史

Linux 開発開始以前の OS

OSのはじまり

OSと言う概念がコンピュータ技術として登場したのは1960年代であり、それまでは計算用であれば計算専用のコンピュータ、事務処理用であれば事務処理専用のコンピュータを構築するのが一般的だった。これはコストがかかる上に利益が小さくなるモデルだった。IBMはOSである基盤ソフトウェアを構築することで効率的にコンピュータを作り上げることを実現した。IBM System/360がOSの始まりだとされている。

Multics

米国MITゼネラル・エレクトリック、AT&Tのベル研究所で、Multicsと言う名前のOSが作られた。多機能のOSだったが、機能を入れ過ぎようとしたため、まともに使える代物として完成しなかった。この反省をふまえて、MulticsをもじったUNIXという名前のOSがベル研究所のケン・トンプソンらのチームによって作られた。AT&Tは、独占禁止法によってコンピュータ業界への参入を禁じられていたため、UNIXのソースコードは無償で公開されることになり、大学や研究機関に爆発的に広まった。

Linuxカーネル開発の中心人物 リーナス・トーバルズ(左)、MINIXの作者 アンドリュー・タネンバウム(右)

Unix

Unix の父と言われるケン・トンプソン(左)とデニス・リッチー(右)

UNIXの歴史は、米国AT&Tベル研究所において1969年から始まる。1971年に初めて公開され、初期には当時の一般的なやり方としてアセンブリ言語のみで実装されていた。その後、Unixは1973年にC言語で書きなおされた。オペレーティングシステムを高級言語で記述するという先駆的な試みは、他のプラットフォームへの移植を容易にした。AT&Tは、反独占訴訟に対する1954年の同意判決によってコンピュータビジネスへの参入を禁じられており、なおかつこの同意判決では、電話以外の技術は「要求する者すべて」にライセンスを供与しなければならないと定められていた。開発者達はこれに素直に従って、求める者に対してUnixのソースコードを提供した[15]。これによってUnixは即座に成長し、大学やビジネス界などで広く受けいれられることとなった。AT&Tの独占状態は1984年に解体され、ベル研究所はウェスタン・エレクトリックの傘下になった。これによって法的な制限がなくなったため、ベル研究所はUnixをプロプライエタリ製品として販売しはじめた。

GNU

GNUプロジェクトは1983年にリチャード・ストールマンによって開始され、フリーソフトウェアのみによって「完全なUnix互換ソフトウェアシステム」を作り上げることをプロジェクトのゴールとしていた。作業は1984年より開始され、1985年にはストールマンがフリーソフトウェア財団を立ち上げ、1989年には GNU 一般公衆利用許諾書 (GNU GPL) を書いた。1990年代初頭までに、オペレーティングシステムに必要な多くのプログラム(ライブラリ、コンパイラ、テキストエディタUnixシェルウインドウシステム)が完成した。しかしながら低水準の要素 — デバイスドライバデーモンカーネルといったものは頓挫しているか未完成であった[16]。リーナス・トーバルズは、もし当時GNUカーネルが利用できたならば、自分はLinuxを作っていなかっただろうと発言している[17]

BSD

1970年代後半から1980年代にかけて、カリフォルニア大学バークレー校CSRGは派生版UnixであるBerkeley Software Distribution (BSD) を開発していたが、1984年にUnixがプロプライエタリに移行したため、これを自由に公開することができなくなっていた。以前のBSDからAT&Tからのライセンスが必要な部分を削り、必要な部分を書き直したものが4.3BSD Net/2である。さらに、これをベースに386で動かすために必要なコードを補って1992年にウィリアム・ジョリッツらがリリースしたのが386BSDであり、これがNetBSDFreeBSDの祖先である。市場において、マルチプロセスやメモリ保護など、近代的なOSの実装が可能となる機能を搭載した安価な32ビットパーソナルコンピュータが普及しはじめ、Unixがパーソナルコンピュータで動くものとなる可能性があったことが、こうした広義のPC-UNIXの移植や開発をスタートさせた大きな要因であり、Linuxもまたそれらの現象のうちのひとつだった。リーナス・トーバルズは、当時386BSDが入手可能であったならば、自分はLinuxを作っていなかっただろうと発言している[18]

MINIX

MINIXは、アンドリュー・タネンバウムによって開発されているUnix系OSで、当初はコンピュータ科学におけるオペレーティングシステムの教育という目的に重点を置いた設計であった。教育目的のため、企業のライセンスといったしがらみが無いよう新たに書かれたものであったが、初期にはコンパイルするためのコンパイラにプロプライエタリなものが必要であったり(GCCはまだ開発の初期だった)、教科書として広く配布するため商業出版を(当時は)必要とした関係などもありライセンスには制限があった。2000年からはそれ以前の版にも遡ってライセンスも自由なもの(BSDライセンス)となっている。バージョン3以降は「本格的」な使用のために再設計された。

起源

1991年に、当時フィンランドヘルシンキ大学の学生であったリーナス・トーバルズはオペレーティングシステムに好奇心を抱くようになっていた[19]。当時、近代的なOSを動作させる能力を持つ Intel 80386 CPU を搭載した32ビットPC/AT互換パーソナルコンピュータが登場していた。ワークステーションやミニコンピュータ等と比較すれば遥かに安価に入手できるものであったため、リーナス・トーバルズはこれを使ってUnix互換の機能を持つOSを動作させてみたいと考えていた。しかし商用Unixは高価であり、Unixを模して実装された安価なMINIXも教育用という仕様から機能が大幅に簡略化されていたり、教育目的での使用に制限されているという問題があり、いずれもリーナス・トーバルズの目的を果たすことは困難だった。このためリーナス・トーバルズは、既に使用していた自作のターミナルエミュレータを改造したり、ファイルシステムなどのUnix互換APIを実装したりして、独自のOSカーネルの開発を開始した。最終的にこれが現在のLinuxカーネルへと成長することとなった。

リーナス・トーバルズはLinuxカーネルの開発をMINIX上で開始し、MINIX上で動作するアプリケーションはLinux上でも使われていた。Linuxが十分に成熟すると、それ以降のLinuxの開発はLinux自身の上で行えるようになった[20]。すべてのMINIXコンポーネントはGNUのプロダクトによって置き換えられていった。フリーで利用可能なGNUプロジェクトのコードを取り込んでいくことは、まだ未熟な段階にあったLinuxにとって好都合だった。さらに、リーナスは、商業製品の作成を禁じた独自のライセンスをやめて、GNU GPLへの切り替えを行なった[21]

当初のLinuxの実装は極めて単純で、他の既存の自由でないUnixシステムのどれに対しても、その機能や実績において優位性はなかった。また当時、自由なソフトウェアによるUnix互換OSを開発しようとしていたGNUプロジェクトは自身のカーネル (GNU Hurd) を完成していなかった(2015年現在もなお開発途上である)[22]。一方でライバルのBSDは1992年からUSLとの訴訟を抱えており、権利上の問題をクリアしたバージョンがリリースされたのはFreeBSDでは1994年11月だった。つまり、1990年代前半において、自由なUnix互換カーネルと呼べるようなもののうち、実用的で権利上の問題がないと考えられるのはLinuxのほかなかった。PCで動作するフリーで本格的でUnix系の環境を求める潜在的なユーザたちの多くは、当時は主に書籍として流通していた教育用OSのMINIXに流れていたが、リーナス・トーバルズはLinuxをMINIXのメーリングリスト上で公開し、GPLの下で利用可能にした。これはインテルの32ビットCPUを搭載したPCでしか動作しなかったが、当時はちょうど32ビットPC/ATパーソナルコンピュータの普及期であり、GPLによって誰もが改良可能だったことから、より多くの機能を求める開発者たちによる改良を促した。開発者たちはLinuxカーネルを育てていくとともに、GNUコンポーネントとLinuxを統合する作業を行い、最終的に実用的かつフリーなオペレーティングシステムを作り上げた[16]

成長

Linuxカーネル・メーリングリスト (LKML) が登場し、改良に参加する有志はそこに集まることになった。PC-UNIXの隆盛など社会的な注目が高まる中、1997年ごろより商用目的への応用が注目され、ハイエンドシステムに必要な機能が付け加えられていった。ReiserFSext3に代表されるジャーナリングファイルシステム、64ビットファイルアクセス、非同期ファイルアクセス、効率的なマルチプロセッサの利用などである。

2000年頃より、IBMヒューレット・パッカードシリコングラフィックスインテルなどの企業にフルタイムで雇用されたプログラマも開発に加わるようになり、開発スピードにはずみが付いた。2007年、リナックスを一層発展させるためにLinux Foundationが発足した。この財団では先のIBMとインテルにくわえ、富士通NEC も開発に参加している。このように、世界中の多くの人々の共同作業によってソフトウェアが開発されるのは、それまでのソフトウェア開発の常識では考えられないとされ、エリック・レイモンドは、Linuxの開発を分析し、「カテドラルとバザール」を著した[11]。エリック・レイモンドはその中で、Linuxと対比してGNUプロジェクトを「カテドラル」(大聖堂、つまり宗教的ヒエラルキーの比喩)と述べた。

2001年のある研究によると、当時の Red Hat Linux には3000万行のソースコードが含まれており、開発工数見積り手法COCOMOを用いて、これをアメリカ内で開発した場合のコストを推定した。その推定値は 14億6万米ドル(2013年)であった。システムの大半 (71%) のコードはC言語で書かれていたが、他の言語も多く使われていた。例えば、C++Lispアセンブリ言語PerlPythonFortran、そして各種のシェルスクリプトなどである。全コード中、半分をわずかに越える量のコードがGPLでライセンスされていた。Linuxカーネル自体は240万行で、これは合計の8%であった[23]

その後の研究で、同じ解析が Debian GNU/Linux version 4.0 (etch)(2007年リリース)に対して行なわれた。このディストリビューションは2億8300万行のコードを含んでおり、従来の方法で開発していたならば3万6千人月が必要であり、80億4万ドル (2013年) が必要と推定された[24]

カーネル開発の遍歴

バージョン ソースコード行数 備考
1991年 0.01 約 10,000 ユーザー数1人(開発者)
1992年 0.96 約 40,000
1994年3月14日 1.0.0 176,250
1995年3月 1.2.0 310,950
1996年6月9日 2.0.0 N/A
1997年 2.1.0 約 800,000
1999年1月25日 2.2.0 1,800,847
2001年1月4日 2.4.0 3,377,902
2003年12月17日 2.6.0 5,929,913
2008年 2.6.x 約 10,000,000[25]
2011年7月21日 3.0 14,646,952 このバージョンからバージョン体系が変更されており、3.0は元々2.6.40として開発されていたものに相当する[26]
2012年1月 3.x 約 15,000,000[27]
2015年8月 4.2 約 20,000,000[28]
2017年11月 4.14 約 25,000,000[29]

最初のLinuxのリリースまでの開発はおよそ4カ月かけて行われた。

Linuxのソースコードは肥大化を続ける傾向にあり、これを防ぐために古いコードやマイナーなデバイスドライバ用のコードを削除する活動が行われている。

2012年のカーネル3.6からカーネル3.7への変更には、1271人[30]、2016年のカーネル4.8から4.9への変更では1719人の開発者[31]が参加している。

現在の開発状況

[いつ?]リーナス・トーバルズはカーネル開発の指揮を続けている[32]。ストールマンは、フリーソフトウェア財団を率いており[33]、こちらはGNUコンポーネントのサポートをしている[34]。個人や企業はサードパーティの非GNUなコンポーネントを開発している。これらのサードパーティ製コンポーネントは一連の巨大な作品群であり、カーネルモジュール、ユーザアプリケーション、ライブラリを含んでいる。各Linuxベンダやコミュニティは、カーネル、GNUコンポーネント、非GNUコンポーネント、パッケージ管理システムをLinuxディストリビューションの形に結合し、それを頒布している。




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