Migliori distribuzioni Linux immutabili: cosa sono e quando usarle

Da qualche tempo a questa parte si parla sempre più di frequente, a vari livelli, del concetto di immutabilità. Creare un backup immutabile su NAS oppure sul cloud aiuta ad esempio a prevenire i ransomware o ad assolvere specifici requisiti di legge (conformità). Un dato immutabile è insieme di byte memorizzati in sola lettura, non modificabile nel corso del tempo da niente e da nessuno.

Le distribuzioni Linux immutabili hanno una caratteristica peculiare: alcune aree del sistema non possono essere modificate e restano sempre così come sono. Questo concetto non è sicuramente nuovo: tanti dispositivi ne fanno uso, ad esempio, per scongiurare modifiche non autorizzate ed evitare l’alterazione dei file cruciali per il funzionamento del device stesso.

Uno schema classico consiste nel rendere immutabile il contenuto della directory radice (root) di Linux: in questo modo è possibile scongiurare modifiche accidentali o indesiderate al sistema operativo. Gli utenti possono tuttavia estendere lo stesso approccio ad altre risorse, compresa la cartella /usr, che contiene file di sistema e programmi non necessari per il processo di avvio o per il ripristino del sistema in caso di emergenza.

Il versioning, generalmente supportato dalle distribuzioni Linux immutabili, dà modo di gestire le nuove versioni dei programmi e di qualsiasi componente del sistema. È così possibile per gli utenti ritornare, in caso di necessità, a una versione precedente quando ad esempio si verificassero dei problemi dopo un aggiornamento.

Com’è gestito il versioning nelle distribuzioni Linux immutabili

Italianizzato in “versionamento“, il versioning è gestito dalle distro Linux immutabili usando vari espedienti tecnici. Innanzi tutto, la cosiddetta atomicità degli aggiornamenti fa sì che non possano verificarsi “mezzi update“: la procedura di transizione da una versione all’altra avviene in modo coerente e non può essere interrotta o lasciata in uno stato inconsistente. Ciò è particolarmente confortante perché nel caso degli aggiornamenti di sistema, si è certi che la macchina risulterà sempre avviabile. Senza sorprese e incidenti improvvisi.

La gestione atomica dei pacchetti delle applicazioni permette di beneficiare dei medesimi vantaggi. Tra l’altro i packet manager inclusi nelle varie distribuzioni assicurano a loro volta versioning dichiarativo e atomicità.

Alcune distro Linux immutabili supportano file system avanzati come Btrfs e ZFS. Entrambi prevedono il concetto di snapshot, ossia la creazione di immagini nel tempo del contenuto del file system. Prima di apportare modifiche significative al sistema, la creazione di uno snapshot offre un’ancora di salvezza certa. Qualora dovessero manifestarsi dei problemi, l’utente può sempre tornare a uno stato precedente certamente funzionante.

Si fa anche ampio uso della containerizzazione: i programmi possono essere confezionati in container che ospitano tutte le dipendenze, facilitando la distribuzione consistente in ambienti diversi. Strumenti di orchestrazione come Docker Compose, Kubernetes e Podman possono sovrintendere la distribuzione e l’aggiornamento dei container in modo semplice ed efficace.

Il concetto di layering

La tecnologia di stacking OverlayFS consente di sovrapporre uno o più file system in modo che appaiano come un file system unico. È largamente adottata nelle distribuzioni Linux immutabili proprio perché, al di sopra del livello (layer) di base del sistema operativo (che resta immutabile), è possibile costruire e aggiungere nuove informazioni. L’impilamento di un layer scrivibile (read-write) permette di apportare e registrare modifiche, sempre preservando però la struttura sottostante.

Supportando essa stessa il concetto di snapshot e rollback, la tecnologia OverlayFS consente di riportare il sistema – in caso di necessità e in qualsiasi momento – a uno stato precedente. Proprio per questa ragione, le distribuzioni Linux immutabili adoperano OverlayFS per gestire gli aggiornamenti del sistema operativo in modo sicuro e reversibile.

La sicurezza delle distribuzioni Linux immutabili

Chi sviluppa distribuzioni Linux immutabili le presenta come nettamente più sicure rispetto a quelle tradizionali. Questo è certamente vero perché poter contare sul fatto che nessun utente, neppure servendosi di appositi privilegi, possa alterare la base del sistema operativo, è un valore aggiunto.

Le distro immutabili riducono la superficie di attacco impedendo modifiche non autorizzate al sistema operativo, soprattutto per ciò che concerne i file di sistema più critici. Nulla esclude, però, che un componente dannoso possa comunque causare danni sulla parte del sistema che non è immutabile. È quindi muoversi sempre con cautela, senza lasciarsi cullare da un falso senso di sicurezza.

I vantaggi, come evidenziato in precedenza, derivano comunque dalla possibilità di isolare le applicazioni, grazie all’utilizzo dei container e di altre tecnologie; dalla gestione dei rollback; dalla gestione centralizzata delle configurazioni, facilitando la coerenza tra gli ambienti e riducendo la possibilità di configurazioni errate; dal supporto per il versioning e per gli snapshot.

Una selezione delle migliori distribuzioni immutabili

Tradizionalmente, le distribuzioni Linux immutabili erano qualcosa di riservato essenzialmente a sviluppatori, professionisti e gestori di sistemi server. Come evidenziato in precedenza, infatti, si tratta di soluzioni particolarmente adatte a chi deve eseguire test software, a coloro che lavorano con i container, a chi deve avere la garanzia di poter contare su una base del sistema stabile e, appunto, immodificabile.

Con il tempo, il concetto di immutabilità è stato esteso anche alle distribuzioni desktop, così da consegnarne i benefici a una più ampia platea di utenti.

Fedora Silverblue

Fedora Silverblue è una variante del noto sistema operativo Linux che presenta alcune caratteristiche uniche rispetto alla tradizionale distribuzione Fedora Workstation. Poggia sul concetto di atomicità garantendo massima stabilità e semplificando la gestione delle versioni.

La distribuzione sfrutta i container: ciò significa che le applicazioni sono spesso contenute in contenitori Flatpak. Ciò consente di isolare i programmi dal resto del sistema operativo, riducendo potenziali conflitti sul versante delle dipendenze e migliorando significativamente la sicurezza.

Il desktop environment scelto per questa distro è GNOME Workstation ma con l’approccio orientato alla containerizzazione, l’esperienza desktop diventa molto più gestibile.

Silverblue segue pedissequamente il ciclo di sviluppo di Fedora: al rilascio di una nuova versione di Fedora è lecito attendersi l’imminente arrivo di una release aggiornata di Silverblue.

carbonOS

Tra le distribuzioni Linux immutabili, carbonOS è un po’ la nuova arrivata. Tanto che sul sito ufficiale del progetto si parla ancora di early adopters.

carbonOS utilizza uno schema che mette al centro Flatpak e la containerizzazione. Il sistema mira a fornire aggiornamenti di sistema sicuri e avvio verificato oltre ad altre caratteristiche che non tutte le distribuzioni atomiche offrono. Quanto all’ambiente desktop, la distribuzione sfrutta GNOME.

Il sogno è quello di creare, con il tempo, una sorta di piattaforma GnomeBook ovvero un sistema operativo che non necessiti di manutenzione come Chrome OS, che possa tuttavia essere potente come un vero sistema operativo desktop. Il tutto senza privare gli utenti del controllo totale su hardware e software.

NixOS

NixOS è una distribuzione Linux basata sul gestore di pacchetti Nix. La caratteristica principale di NixOS è la gestione dichiarativa della configurazione del sistema e dei pacchetti software. Anziché apportare modifiche dirette alla configurazione del sistema, NixOS definisce una descrizione dichiarativa del sistema e dei pacchetti desiderati, interpretata dal packet manager Nix per applicare le modifiche in modo coerente.

La configurazione del sistema è definita attraverso un singolo file, spesso chiamato configuration.nix: contiene una descrizione puntuale di tutti gli aspetti del sistema, inclusi i pacchetti software, le impostazioni di rete, le specifiche del kernel e altro ancora. Ciascun pacchetto software risulta isolato e non interferisce con gli altri, anche grazie a una gestione altamente riproducibile.

Dopo la modifica del file di configurazione, il comando “NixOS rebuild” permette di applicare le modifiche applicate. Grazie alla gestione delle “varianti”, gli utenti possono impostare diverse configurazioni e passare dall’una all’altra in modo semplice e immediato.

Flatcar Container Linux

Come suggerisce il suo nome, Flatcar Container Linux è un sistema operativo progettato appositamente per l’esecuzione di container. È un fork di Container Linux, originariamente sviluppato da CoreOS.

La distribuzione poggia le sue fondamenta su di una struttura immutabile, supporta diverse runtime per la gestione dei container, tra cui Docker e containerd. È inoltre progettata per semplificare il processo di aggiornamento. Gli stessi aggiornamenti del sistema operativo sono gestiti in modo trasparente e atomico, garantendo che la macchina si trovi sempre in uno stato pienamente funzionante.

Grazie a Flatcar Container Linux, si possono approntare configurazioni distribuite tra più nodi, da gestire in modo centralizzato.

Vanilla OS

Tra le distribuzioni immutabili più promettenti e amichevoli c’è sicuramente Vanilla OS. Di derivazione Ubuntu, Vanilla OS si propone come un sistema operativo progettato con la semplicità in mente. È veloce, leggero, esteticamente bello da vedere e adatto a tutte le attività quotidiane.

Vanilla OS è studiato per essere una piattaforma affidabile, adatta per la produttività su base giornaliera. Rappresenta una scelta ottimale per gli sviluppatori grazie all’accesso a un’ampia gamma di opzioni di strumenti. Apx consente di generare ambienti di lavoro basati su qualsiasi distribuzione Linux e si integra in modo trasparente con il sistema, sfruttando appieno il potenziale della distro e di quelle correlate.

ABRoot, tool software integrato in Vanilla OS, garantisce l’immunità e l’atomicità del sistema: consente di aggiungere pacchetti al sistema in modo sicuro, garantendo un ambiente avviabile e funzionante. Vib, invece, è uno strumento per la creazione di immagini OCI: l’idea è quella di offrire un elevato grado di personalizzazione del sistema.

Le immagini OCI (Open Container Initiative) sono un formato standardizzato per la distribuzione di applicazioni e servizi containerizzati. L’iniziativa open source è supportata da un consorzio di aziende del settore, il cui obiettivo è stabilire uno standard aperto e condiviso per i container.

Endless OS

La distro Linux immutabile Endless OS si presenta come una piattaforma facile da usare, soprattutto per chi è alle prime armi. È sviluppata da Endless Computers, una società che si concentra su soluzioni tecnologiche per le comunità con limitato accesso a Internet.

Endless OS vanta un’interfaccia utente intuitiva, propone un ampio ventaglio di risorse utilizzabili offline e offre il meccanismo di gestione OSTree. Si tratta di uno strumento che semplifica gli aggiornamenti del sistema operativo, permettendo di tornare rapidamente a una versione precedente in caso di problemi.

Menzioni speciali: openSUSE MicroOS, Bottlerocket e blendOS

Non è possibile chiudere l’articolo non citando progetti come openSUSE MicroOS, Bottlerocket e blendOS.

openSUSE MicroOS è una distribuzione Linux ottimizzata per quei carichi di lavoro in cui è importante garantire la coerenza e la riproducibilità dell’ambiente, nonché la gestione semplificata delle immagini dei container. Ecco quindi che, anche grazie alla sua compattezza, si rivela una scelta eccellente per supportare il funzionamento di piccoli dispositivi (si pensi al mondo Internet delle Cose) e sistemi embedded.

Bottlerocket è un sistema operativo ottimizzato per l’esecuzione di applicazioni containerizzate in ambienti di cloud computing AWS. Infine, blendOS cerca di fungere da trait d’union tra i vari “mondi” agevolando l’installazione di qualunque genere di pacchetto (RPM, DEB,…) all’interno della distribuzione pur conservando le caratteristiche di immutabilità e versioning attese.