Introduktion til Linux

Linux er en open source Unix-lignende operativsystem-baseret familie på Linux-kernen, og OS-kernen blev første gang udgivet den 17. september 1991 af Linus Torvalds . Typisk er Linux pakket som Linux-distributionen, som indeholder de understøttende biblioteker og systemsoftware og kerne, hvoraf flere tilbydes af GNU-projektet. Flere Linux-distributioner bruger udtrykket 'Linux' i titlen, men Free Software Foundation bruger 'GNU/Linux' titel for at fokusere på nødvendigheden af ​​GNU-software, hvilket forårsager nogle få kontroverser.

Berømte Linux-distributioner er Ubuntu, Fedora Linux og Debian, hvoraf sidstnævnte er sammensat af flere forskellige modifikationer og distributioner, inklusive Xubuntu og Lubuntu. Kommercielle distributioner er SUSE Linux Enterprise og Red Hat Enterprise Linux. Desktop-distributioner af Linux er vinduessystemer som Wayland eller X11 og desktop-miljøer som KDE Plasma og GNOME.

• Oprindeligt var Linux designet til personlige computere, der var Intel x86-arkitektur-baserede, men det er siden blevet flyttet til flere miljøer end andre operativsystemer.
• Inklusive Android har Linux den største installerede base af alle generelle operativsystemer på grund af styringen af ​​den Linux-baserede Android over smartphones fra maj 2022.
• Men Linux bruges af kun omkring 2,6 % af stationære computere i november 2022.
• Linux kører også på mange indlejrede systemer, dvs. enheder, hvis OS typisk er designet ind i firmwaren og er ekstremt tilpasset til systemet.
• Det omfatter rumfartøjer (Perseverance rover, Dragon crew capsule og Falcon 9 raket), biler (Toyota, Hyundai, Mercedes-Benz, Audi og Tesla), fjernsyn (LG og Samsung Smart TV), videospilkonsoller, smart home-enheder, automatiseringsstyringer og routere.

Linux er et af de mest fremragende eksempler på open source og gratis softwaresamarbejde. Kildekoden kan distribueres, ændres og bruges ikke-kommercielt eller kommercielt af alle under betingelserne i dens respektive licenser, såsom GNU GPL (General Public License). For eksempel er Linux-kernen licenseret på GPLv2.

Historien om Linux OS

Forstadier
Det Unix-baserede operativsystem blev implementeret og udtænkt i 1969 kl AT&T's klokke laboratorier af Joe Ossanna, Douglas Mcllroy, Dennis Ritchie og Ken Thompson i USA. Unix blev først udgivet i 1971 og blev udelukkende skrevet i assemblersprog, som det var den grundlæggende praksis på det tidspunkt. Det blev opdateret på C-sproget af Dennis Ritchie på en banebrydende måde i 1973. Tilgængeligheden af ​​en Unix-sprogimplementering på højt niveau gjorde dets portering til forskellige computerplatforme bekvemt.Skabelse
Torvalds tilmeldte sig et Unix-kursus, mens han besøgte Helsinki Universitet i efteråret 1990'erne. Kurset brugte en MicroVAX minicomputer, der afviklede Ultrix, og en af ​​de nødvendige tekster var Operating Systems: Design and Implementation af Andrews S. Tanenbaum. Lærebogen indeholdt en kopi af Tanenbaums operativsystem MINIX. Det var sammen med dette kursus, at Torvalds i første omgang blev åben for Unix. Han blev interesseret i operativsystemer i 1991. Frustreret over MINIX-licensen, som begrænsede den til kun undervisningsbrug på det tidspunkt, begyndte han at arbejde på sin operativsystemkerne, som til sidst blev til Linux-kernen.
Torvalds startede Linux-kerneudviklingen på MINIX, og software skrevet til MINIX blev også brugt på Linux. Senere blev Linux dyrket, og så dukkede udviklingen af ​​Linux-kernen op på Linux-systemer. GNU-applikationer erstattede også alle MINIX-komponenter, fordi det var fordelagtigt at bruge den gratis kode gennem GNU-projektet med det nye OS; kode, der er licenseret på GNU GPL, kan genanvendes i andre computerfunktioner, så længe de også er udgivet under en kompatibel eller samme licens.
Torvalds startede et skifte fra sin egentlige licens, som forbød kommerciel distribution, til GNU GPL. Udviklere arbejdede for at udvikle GNU-elementer med Linux-kernen, hvilket gjorde et gratis og fuldt funktionelt operativsystem.Aktuel udvikling
Den ledende vedligeholder af Linux-kernen er Greg Kroah-Hartman som styrer dens udvikling. Den administrerende direktør for Free Software Foundation er William John Sullivan , som igen understøttede GNU-komponenterne. Virksomheder og enkeltpersoner udvikler endelig ikke-GNU tredjepartskomponenter.
Tredjepartskomponenterne er sammensat af en lang række værker og kan indeholde både brugerbiblioteker og applikationer og kernemoduler. Linux-fællesskabet og -leverandører distribuerer og kombinerer kernen, ikke-GNU-komponenter og GNU-komponenter med ekstra pakkehåndteringssoftware på samme måde som Linux-distributioner.Populær og kommerciel optagelse
I produktionsmiljøer begyndte Linux-adoptionen først at tage fart i midten af ​​1990'erne i supercomputing-samfundet i stedet for kun at blive brugt af hobbyister, hvor organisationer som NASA i stigende grad begyndte at erstatte deres dyre maskiner med billige computerklynger, der kører Linux. Kommerciel brug startede, da IBM og Dell, forfulgt af Hewlett-Packard, begyndte at yde Linux-support til at undslippe Microsofts monopol på markedet for desktop-operativsystemer.
Linux-systemer er fuldstændig brugt i computere i dag, fra indlejrede systemer til alle supercomputere virtuelt, og har sikret sig en position i serverinstallationer som den berømte LAMP-applikationsstack. Brugen af ​​Linux-distributioner i virksomheds- og hjemmecomputere har udviklet sig.
Også Linux-distributioner er blevet berømte på netbook-markedet, hvor flere enheder flytter med installerede tilpassede Linux-distributioner, og Google har udgivet deres ChromeOS udviklet til netbooks.

Design af Linux OS

Forskellige open source-udviklere indrømmer, at Linux-kernen ikke blev udviklet, men i stedet udviklet sig fra naturlig selektion. Et Linux-baseret system er et kompatibelt Unix-lignende OS, der stammer meget af dets almindelige design fra principper lavet i Unix i 1970'erne og 1980'erne. Et sådant system anvender Linux-kernen, en monolitisk kerne, som styrer filsystemer, perifer adgang, netværk og proceskontrol. Enhedsdrivere er enten direkte integreret med kernen eller inkluderet som moduler indlæst, mens enheden er aktiv.

Installerede Linux-systemkomponenter inkluderer følgende:

• EN bootloader , for eksempel systemd-boot, SYSLINUX, LILO og GNU GRUB. Det er et program, der kan indlæse Linux-kernen i computerens hovedhukommelse ved at blive kørt af computeren, efter firmware-login er udført, og når den er tændt.
• An gå ind i programmet , ligesom den traditionelle sysvinit og den nyere Upstart, OpenRC og systemd. Det er den første proces annonceret af Linux-kernen og procestræets rod. Med andre ord åbnes hver proces fra init. Det initierer processer som login-prompter og systemtjenester (uanset om det er i terminal eller grafisk tilstand).
Software biblioteker , som inkluderer kode, der kan anvendes ved at køre processer. Den dynamiske linker, der håndterer brugen af ​​dynamiske biblioteker, kaldes Id-linux.so på Linux-systemer med eksekverbare filer i ELF-format. Header-filer vil også blive tilføjet for at definere grænsefladen for de installerede biblioteker, hvis systemet er konfigureret til, at brugeren selv kan samle software. Desuden er det mest udbredte softwarebibliotek GNU C Library (glibc) på Linux-systemer. Der er flere andre forpligtelser som Mesa og SDL.
• C-standardbibliotek er påkrævet for at udføre C-programmer på et system, hvor GNU C-biblioteket er en standard. Alternativer som uClibc (udviklet til uClinux), EGLIBC (glibc-gaffel brugt af Debian én gang) og musl er blevet udviklet. De to første er dog ikke vedligeholdt nu. Android bruger sit C-bibliotek, som er kendt som Bionic .
brugergrænseflade
Også brugergrænsefladen kaldes en shell. Det er enten en GUI (grafisk brugergrænseflade), en CLI (kommandolinjegrænseflade) eller kontroller knyttet til den relaterede hardware, hvilket er normalt for indlejrede systemer. Standardbrugergrænsefladen er grafisk for desktop-systemer. CLI'en er dog tilgængelig via terminalemulatorvinduer eller på en isoleret virtuel konsol.
Kommandolinjegrænsefladeskaller er tekstbaserede brugergrænseflader, som bruger tekst til både output og input. Den dominerende skal er bash (Bourne-Again Shell) brugt i Linux, oprindeligt designet til GNU-projektet. Næsten alle lavniveaukomponenter af Linux, inklusive flere brugerlanddele, bruger udelukkende CLI. Især CLI er kompatibel med forsinket eller gentagne opgaveautomatisering og giver meget nem kommunikation mellem processer.
• GUI-skaller er de mest berømte brugergrænseflader på desktop-systemer, pakket med brede skrivebordsmiljøer som Xfce, Pantheon, LXDE, Cinnamon, MATE, GNOME og KDE Plasma, selvom en række af flere brugergrænseflader er tilgængelige.
• De mest berømte brugergrænseflader arbejder med konceptet X Window System, kendt som 'X' .
• Det giver netværksgennemsigtighed og gør det muligt at vise en grafisk applikation, der er aktiv på et system, på et andet, hvor en bruger kan samarbejde med applikationen.
• Selvom visse X Window System-udvidelser ikke er i stand til at arbejde på netværket.
• Mange X-skærmservere er tilgængelige med X.Org Server, hvor referenceimplementeringen er den mest berømte.
Video input infrastruktur
I øjeblikket har Linux to kernel-userspace API'er til at håndtere videoinputenheder: DVB API til tv-modtagelse og V4L2 API til radio- og videostreams.
Denne infrastruktur skal udvikles til bedre at passe sammen med andre enheder på grund af forskelligheden og kompleksiteten af ​​forskellige enheder og på grund af det store antal standarder og formater, der administreres af disse API'er. Et bedre brugerområde enhedsbibliotek er også succesnøglen til at have userspace-applikationer, der kan arbejde med alle formater, der understøttes af enheder.

Brug af Linux OS

Adskillige kvantitative undersøgelser af open source/fri software koncentrerer sig om emner, såsom pålidelighed og markedsandel, med mange undersøgelser, der specifikt undersøger Linux. Linux-markedet er under udvikling, og Linux OS-markedets størrelse formodes at se en udvikling på 19,2 % i 2027, og nå 15,64 milliarder dollars sammenlignet med 3,89 milliarder i 2019. Fortalere og analytikere tilskriver den associative Linux-succes dets frihed, lave omkostninger , pålidelighed og sikkerhed fra leverandørlåsning.

Webservere
W3Cook udgiver statistik, der bruger de 1.000.000 bedste Alexa-domæner, som anslår, at 96,55 % af webserverne bruger Linux, 1,73 % bruger Windows og 1,72 % bruger FreeBSD fra maj 2015.Laptops og desktops
I maj 2022 er den estimerede Linux-markedsandel på omkring 2,5 % på stationære computere, ifølge webserverstatistikker. Microsoft Windows har en markedsandel på cirka 75,5 %, mens macOS har omkring 14,9 %.Mobile enheder
Android er blevet det førende operativsystem til smartphones, som er Linux-kernebaseret. I juli 2022 brugte 71,9 % af smartphones verden over, der brugte internettet, Android. Android er også et berømt operativsystem til tablets, der er ansvarlig for mere end 60 % af bordsalget fra 2013.Filmproduktion
Linux har været den foretrukne platform i filmindustrien i årevis. Den første store film udgivet på en Linux-server var Titanic fra 1997. Siden da er store studier, inklusive Industrial Light & Magic, Weta Digital, Pixar og DreamWorks Animation, flyttet til Linux.Offentlig brug
Linux-distros har også fået popularitet i flere nationale og lokale regeringer. Kerala er gået i det omfang, at alle statsgymnasier bruger Linux på deres systemer. Kina bruger udelukkende Linux som operativsystem for sin Loongson-processorfamilie for at opnå teknologiuafhængighed.
Nogle få regioner har integreret deres Linux-distribution i Spanien, som er flittigt brugt i officielle institutioner og uddannelsesinstitutioner. Også Tyskland og Frankrig har taget skridt hen imod Linux-adoption. Red Star OS i Nordkorea er baseret på en Fedora Linux-version udviklet siden 2002.

Linux OS fungerer

Linux-operativsystemet følger et standarddesign, der er nøglen til dets adskillige distributioner og variationer. Hver Linux-distribution er baseret på Linux-kernen, men kan variere baseret på faktorer som:

Kernel version:Distros kan sættes op med nyere udgivelser for at tilføje nye aspekter eller med tidligere udgivelser for at være mere afbalancerede.Kernel moduler:Det er software, der kan aflæses og indlæses i kernel udvikle funktionalitet uden at genstarte. Ofte bruges kernemoduler til at understøtte:
• Enhedsdrivere, som bruger kode, der styrer, hvordan sammenkædede enheder fungerer.
• Filsystemdrivere, som bruger kode, der styrer, hvordan kernen fungerer med forskellige filsystemer.
• Systemkald, som bruger kode, der styrer, hvordan programmer gør krav på tjenester gennem kernen.
Konfigurationsmuligheder:Kerner forenet med konfigurationsmuligheder konfigureret til kun at tilføje filsystem- eller enhedsdrivere bruges til nogle få specialiserede distributioner; for eksempel kompilering af kernen til enhver trådløs enhed uden kablede netværksenhedsdrivere.
Kernen er den ene ting, som alle systemer har til fælles, når de kører Linux. Linux fungerer ved:
• Opstart og indlæsning af Linux-kernen.
• Kernen håndterer alle systemoutput og input, når den er startet op. Systemet er startet op, og processer kan initialiseres.
• Systemet kan bruges til processer, der indeholder kommandoer, der indtastes interaktivt af kommandolinjen, netværksserverfunktioner, desktop-applikationer eller et hvilket som helst program eller applikation, når systemprocesser startes.

Brugeroplevelsen kan variere meget, afhængig af hvordan Linux-systemet bliver brugt, mens kernen næsten kan være identisk med nogle kompileringsforskelle og divergens for konfiguration. For eksempel er nogle få brugssager af Linux med forskellige brugeroplevelser:

Desktop produktivitet systemer, som dem, der bruges af softwareudviklere eller flere andre fagfolk. Arbejdsstationerne til softwareudvikling kan forbedres med hensyn til ydeevne, mens desktops kan forbedres til brug af skrivebordsproduktivitetsværktøjer til administrative fagfolk. Netværksservere måske ikke engang tilføje et kommandolinjevindue til direkte adgang. Fjernt håndteres disse hovedløse servere af Windows-sessioner eller netværksterminaler. Servere kan bruges af flere, men bør kun tilgås direkte af autoriserede systemadministratorer. Tynde klienter lad brugerne bruge et rigt skrivebordsmiljø med en letvægtsenhed. Det inkluderer Google Chromebooks og Raspberry Pi enkeltkortsystemer.

Linux fungerer meget som ethvert GUI-baseret operativsystem, når det bruges som en GUI med et skrivebordsmiljø. Programmer og mange andre ressourcer kan startes ved at trykke på ikoner, og filer kan slettes, kopieres eller flyttes ved hjælp af et pegefelt eller en mus.

Linux distributioner

Linux har accepteret copyleft-bestemmelserne fra Free Software Foundation, som har produceret GNU GPL siden dens begyndende udvikling. GPL beskriver, at alt, der tages til modifikation og gratis, skal distribueres frit.
Hundredvis af Linux-versioner, også kaldet distros eller distributioner, er tilgængelige. Normalt differentierer distributioner sig gennem pakken ved at definere et specifikt mål, målmarked, funktion eller filosofi.

Der er mange distributioner lavet til bestemte målfunktioner, såsom sikkerhed, spil, desktops, servere eller indlejrede enheder, såsom Raspberry Pi-systemer. Næsten enhver moderne distribution er klar til brug og prækompileret, mens andre, såsom Gentoo Linux, er sammensat af kildekode, som enhver bruger kan kompilere lokalt under start af installationen for at bruge deres systemkonfiguration.

Fordele og ulemper ved Linux OS

Nogle fordele ved at bruge Linux er angivet og forklaret nedenfor:

Open source:Linux-kernen udgives under GNU GPL's open source-softwarelicens. De fleste distributioner indeholder flere applikationer med forskellige muligheder i næsten alle kategorier. Også flere distributioner indeholder proprietær software, som enhedsdrivere, der tilbydes af producenter, til at understøtte hardware.Pålidelighed:Linux behandles som et pålideligt operativsystem, og det er godt understøttet med adskillige sikkerhedsrettelser. Også Linux behandles som et stabilt OS, hvilket betyder, at det kan køre i næsten alle omstændigheder. Linux kan også håndtere fejl, når du kører uventet input og software.Licensomkostninger:Linux har ingen nøjagtige licensgebyrer, i modsætning til Apple macOS eller Microsoft Windows. Mens systemsupport er til stede mod et gebyr fra flere Linux-leverandører, er selve operativsystemet gratis at bruge og kopiere. Nogle få it-organisationer har øget deres besparelser ved at flytte deres serversoftware til Linux fra et kommercielt operativsystem.Bagudkompatibilitet:Linux og mange open source-software har en tendens til at blive opdateret ofte til funktionelle og sikkerhedsrettelser, mens de har kernefunktionalitet. Shell-scripts og konfigurationer vil sandsynligvis fungere uændret, selvom der bruges softwareopdateringer. Generelt ændrer Linux og andre open source-applikationer ikke deres driftstilstande med nye versioner, i modsætning til økonomiske softwareleverandører, der monterer nye udgivelser af deres operativsystemer med nye former for arbejde.Flere valg:Mellem næsten alle uendelige muligheder, flere tilgængelige distros og mange applikationsmuligheder til at konfigurere, kompilere og køre Linux på næsten alle hardwareplatforme, er det muligt at udvikle Linux til næsten alle applikationer.

Et par ulemper ved Linux er:

Mangel på standard:Ingen standardversion er tilgængelig til Linux, hvilket kan være rart at optimere Linux til specifikke applikationer, men mindre til at implementere desktop-billeder og standardiserede servere. Det store udvalg af muligheder kan indvikle støtte som et resultat.Supportomkostninger:Support er ikke gratis, mens en organisation frit kan erhverve Linux uden licensgebyrer. Næsten alle Enterprise Linux-distributører, såsom Red Hat og SUSE, leverer supportkontrakter. Disse licensafgifter kan reducere besparelserne markant afhængigt af situationen.Proprietær software:PC-produktivitetssoftware, såsom Microsoft Office, kan ikke bruges på Linux-desktops, og mange proprietære software er muligvis ikke tilgængelige til Linux-platforme.Stejl læringskurve:Flere brugere kæmper for at lære at bruge Linux-baserede applikationer og Linux-desktops.Ikke-understøttet hardware:Flere hardwareproducenter aktiverer enhedsdriverne til Linux tilgængelige for deres produkter, men flere gør det ikke.