Ievads Linux

Linux ir atvērtā koda Unix līdzīga operētājsistēmu saime Linux kodolā, un OS kodolu pirmo reizi publicēja 1991. gada 17. septembrī Linuss Torvalds . Parasti Linux tiek iepakots kā Linux izplatījums, kas satur atbalsta bibliotēkas un sistēmas programmatūru un kodolu, no kuriem vairākas piedāvā GNU projekts. Vairāki Linux izplatījumi izmanto šo terminu 'Linux' nosaukumā, bet Free Software Foundation izmanto 'GNU/Linux' virsrakstā, lai koncentrētos uz GNU programmatūras nepieciešamību, izraisot dažas pretrunas.

Slaveni Linux izplatījumi ir Ubuntu, Fedora Linux un Debian, no kuriem pēdējais sastāv no vairākām dažādām modifikācijām un izplatījumiem, tostarp Xubuntu un Lubuntu. Komerciālie izplatījumi ir SUSE Linux Enterprise un Red Hat Enterprise Linux. Linux darbvirsmas izplatījumi ir logu sistēmas, piemēram, Wayland vai X11, un darbvirsmas vides, piemēram, KDE Plasma un GNOME.

• Sākotnēji Linux tika izstrādāts personālajiem datoriem, kuru pamatā bija Intel x86 arhitektūra, taču kopš tā laika tas ir pārvietots uz vairāk vidēm nekā citas operētājsistēmas.
• Ieskaitot operētājsistēmu Android, Linux ir lielākā instalētā bāze no visām vispārējas nozīmes operētājsistēmām, jo ​​no 2022. gada maija uz Linux balstītā Android tiek kontrolēta viedtālruņos.
• Tomēr 2022. gada novembrī Linux izmanto tikai aptuveni 2,6% galddatoru.
• Turklāt Linux darbojas daudzās iegultās sistēmās, t.i., ierīcēs, kuru OS parasti ir paredzēta programmaparatūrai un ir īpaši pielāgota sistēmai.
• Tajā ietilpst kosmosa kuģi (Perseverance rover, Dragon crew kapsula un Falcon 9 raķete), automašīnas (Toyota, Hyundai, Mercedes-Benz, Audi un Tesla), televizori (LG un Samsung viedie televizori), videospēļu konsoles, viedās mājas ierīces, automatizācijas vadības ierīces un maršrutētāji.

Linux ir viens no izcilākajiem atvērtā pirmkoda un bezmaksas programmatūras sadarbības piemēriem. Ikviens var izplatīt, modificēt un izmantot avota kodu nekomerciāli vai komerciāli saskaņā ar tā attiecīgo licenču nosacījumiem, piemēram, GNU GPL (vispārējā publiskā licence). Piemēram, Linux kodols ir licencēts GPLv2.

Linux OS vēsture

Prekursori
Uz Unix balstītā operētājsistēma tika ieviesta un iecerēta 1969. gadā plkst AT&T zvans Džo Osanas, Duglasa Maklroja, Denisa Ričija un Kena Tompsona laboratorijas ASV. Pirmo reizi publicēts 1971. gadā, Unix tika pilnībā uzrakstīts montāžas valodā, kā tajā laikā bija pamatprakse. 1973. gadā to C valodā atjaunināja Deniss Ričijs (Dennis Ritchie). Unix augsta līmeņa valodas ieviešanas pieejamība padarīja tās pārnešanu uz dažādām datoru platformām ērtu.Radīšana
Torvalds reģistrējās Unix kursā, viesojoties Helsinku Universitātē deviņdesmito gadu rudenī. Kursā tika izmantots MicroVAX minidators, kas izpilda Ultrix, un viens no nepieciešamajiem tekstiem bija Endrjū S. Tanenbauma Operētājsistēmas: dizains un ieviešana. Mācību grāmatā bija Tanenbaum operētājsistēmas MINIX kopija. Tieši kopā ar šo kursu Torvalds sākotnēji kļuva atvērts Unix. Viņš sāka interesēties par operētājsistēmām 1991. gadā. Neapmierināts ar MINIX licencēšanu, kas tajā laikā to aprobežojās ar tikai izglītojošu izmantošanu, viņš sāka strādāt pie sava operētājsistēmas kodola, kas galu galā kļuva par Linux kodolu.
Torvalds sāka Linux kodola izstrādi operētājsistēmā MINIX, un MINIX rakstītā programmatūra tika izmantota arī Linux. Vēlāk Linux tika kultivēts, un tad Linux sistēmās parādījās Linux kodola izstrāde. Turklāt GNU lietojumprogrammas aizstāja katru MINIX komponentu, jo bija izdevīgi izmantot bezmaksas kodu, izmantojot GNU projektu ar jauno OS; GNU GPL licencēto kodu var atkārtoti izmantot citās datora funkcijās, ja vien tās ir publicētas arī saskaņā ar saderīgu vai to pašu licenci.
Torvalds sāka pāreju no savas faktiskās licences, kas aizliedza komerciālo izplatīšanu, uz GNU GPL. Izstrādātāji darbojās, lai izstrādātu GNU elementus ar Linux kodolu, izveidojot bezmaksas un pilnībā funkcionējošu operētājsistēmu.Pašreizējā attīstība
Galvenais Linux kodola uzturētājs ir Gregs Kroahs-Hārtmens kas vada tā attīstību. Brīvās programmatūras fonda e izpilddirektors ir Viljams Džons Salivans , kas savukārt atbalstīja GNU komponentus. Korporācijas un privātpersonas beidzot izstrādā trešo pušu komponentus, kas nav GNU.
Trešās puses komponenti sastāv no plaša darba kopuma, un tie var ietvert gan lietotāju bibliotēkas un lietojumprogrammas, gan kodola moduļus. Linux kopiena un pārdevēji izplata un apvieno kodolu, komponentus, kas nav GNU, un GNU komponentus ar papildu pakotņu pārvaldības programmatūru Linux izplatīšanas veidā.Populārs un komerciāls lietojums
Ražošanas vidēs Linux ieviešana sākās 1990. gadu vidū superdatoru kopienā, nevis to izmantoja tikai hobiji, kur tādas organizācijas kā NASA sāka arvien vairāk aizstāt savas dārgās mašīnas ar lētu preču datoru klasteriem, kuros darbojas Linux. Komerciāla izmantošana sākās, kad IBM un Dell, ko izmantoja Hewlett-Packard, sāka nodrošināt Linux atbalstu, lai izvairītos no Microsoft monopola galddatoru OS tirgū.
Linux sistēmas mūsdienās tiek pilnībā izmantotas skaitļošanā, sākot no iegultajām sistēmām līdz katram superdatoram virtuāli, un tās ir nodrošinājušas vietu serveru instalācijās, piemēram, slavenā LAMP lietojumprogrammu kaudze. Attīstās Linux izplatījumu izmantošana uzņēmumu un mājas galddatoros.
Arī Linux izplatījumi ir kļuvuši slaveni netbook tirgū, vairākām ierīcēm pārvietojoties ar instalētiem pielāgotiem Linux izplatījumiem, un Google publicē savu ChromeOS, kas izstrādāta netbook datoriem.

Linux OS dizains

Dažādi atvērtā pirmkoda izstrādātāji atzīst, ka Linux kodols netika izstrādāts, bet gan attīstījies no dabiskās atlases. Sistēma, kuras pamatā ir Linux, ir saderīga Unix līdzīga operētājsistēma, kuras kopējā dizaina pamatā ir principi, kas tika izstrādāti Unix 1970. un 1980. gados. Šāda sistēma izmanto Linux kodolu, monolītu kodolu, kas pārvalda failu sistēmas, perifērijas piekļuvi, tīklu un procesu kontroli. Ierīču draiveri ir tieši integrēti kodolā vai iekļauti kā moduļi, kas tiek ielādēti, kamēr ierīce ir aktīva.

Instalētie Linux sistēmas komponenti ir šādi:

• A sāknēšanas ielādētājs , piemēram, systemd-boot, SYSLINUX, LILO un GNU GRUB. Tā ir programma, kas var ielādēt Linux kodolu datora galvenajā atmiņā, ja to palaiž dators pēc programmaparatūras pieteikšanās un pēc tā ieslēgšanas.
• An ievadiet programmu , piemēram, tradicionālais sysvinit un jaunākais Upstart, OpenRC un systemd. Tas ir pirmais process, ko paziņojis Linux kodols un procesa koka sakne. Citiem vārdiem sakot, katrs process tiek atvērts no sākuma. Tas sāk procesus, piemēram, pieteikšanās uzvednes un sistēmas pakalpojumus (gan termināļa, gan grafiskā režīmā).
Programmatūras bibliotēkas , kas ietver kodu, ko var lietot, palaižot procesus. Dinamisko saiti, kas apstrādā dinamisko bibliotēku izmantošanu, Linux sistēmās ar ELF formāta izpildāmajiem failiem sauc par Id-linux.so. Tāpat tiks pievienoti galvenes faili, lai definētu instalēto bibliotēku saskarni, ja sistēma ir konfigurēta tā, lai lietotājs pats apkopotu programmatūru. Turklāt visplašāk izmantotā programmatūras bibliotēka ir GNU C bibliotēka (glibc) Linux sistēmās. Ir vairākas citas saistības, piemēram, Mesa un SDL.
• C standarta bibliotēka ir nepieciešama, lai izpildītu C programmas sistēmā, izmantojot GNU C bibliotēku kā standartu. Ir izstrādātas tādas alternatīvas kā uClibc (izstrādāts priekš uClinux), EGLIBC (glibc fork, ko Debian izmantoja vienu reizi) un musl. Tomēr pirmie divi šobrīd netiek uzturēti. Android izmanto savu C bibliotēku, kas ir pazīstama kā Bioniskais .
Lietotāja interfeiss
Arī lietotāja interfeisu sauc par apvalku. Tas ir vai nu GUI (grafiskais lietotāja interfeiss), CLI (komandrindas interfeiss) vai vadīklas, kas pievienotas saistītajai aparatūrai, kas ir normāli iegultajām sistēmām. Noklusējuma lietotāja saskarne ir grafiska galddatoru sistēmām. Tomēr CLI ir pieejama termināļa emulatora logos vai izolētā virtuālajā konsolē.
Komandrindas interfeisa čaulas ir uz tekstu balstītas lietotāja saskarnes, kas izmanto tekstu gan izvadei, gan ievadei. Dominējošais apvalks ir bash (Bourne-Again Shell), ko izmanto Linux un kas sākotnēji bija paredzēts GNU projektam. Gandrīz katrs zema līmeņa Linux komponents, tostarp vairākas lietotāju zemes daļas, izmanto tikai CLI. Jo īpaši CLI ir saderīga ar aizkavētu vai atkārtotu uzdevumu automatizāciju un nodrošina ļoti vienkāršu starpprocesu saziņu.
• GUI čaulas ir slavenākās lietotāja saskarnes galddatoru sistēmās, kas ir aprīkotas ar plašām darbvirsmas vidēm, piemēram, Xfce, Pantheon, LXDE, Cinnamon, MATE, GNOME un KDE Plasma, lai gan ir pieejamas vairākas lietotāja saskarnes.
• Slavenākās lietotāja saskarnes darbojas ar X Window System koncepciju, kas pazīstama kā 'X' .
• Tas piedāvā tīkla caurspīdīgumu un ļauj grafisko lietojumprogrammu, kas ir aktīva sistēmā, parādīt citā sistēmā, kurā lietotājs var sadarboties ar lietojumprogrammu.
• Lai gan daži X Window System paplašinājumi nevar darboties tīklā.
• Ar X.Org serveri ir pieejami daudzi X displeja serveri, no kuriem slavenākā ir atsauces ieviešana.
Video ievades infrastruktūra
Pašlaik Linux ir divi kodola lietotāja telpas API, lai apstrādātu video ievades ierīces: DVB API TV uztveršanai un V4L2 API radio un video straumēm.
Šai infrastruktūrai ir jāattīstās, lai tā labāk atbilstu citām ierīcēm, ņemot vērā dažādu ierīču daudzveidību un sarežģītību, kā arī lielo standartu un formātu skaitu, ko pārvalda šīs API. Labāka lietotāja telpas ierīču bibliotēka ir arī veiksmes atslēga, lai izveidotu userspace lietojumprogrammas, kas var darboties ar visiem formātiem, ko atbalsta ierīces.

Linux OS lietojumi

Vairāki atklātā pirmkoda/bezmaksas programmatūras kvantitatīvie pētījumi ir vērsti uz tādām tēmām kā uzticamība un tirgus daļa, daudzos pētījumos īpaši aplūkojot Linux. Linux tirgus attīstās, un paredzams, ka Linux OS tirgus apjoms līdz 2027. gadam pieaugs par 19,2%, sasniedzot 15,64 miljardus dolāru, salīdzinot ar 3,89 miljardiem dolāru 2019. gadā. Atbalstītāji un analītiķi saista Linux asociatīvos panākumus ar tā brīvību un zemajām izmaksām. , uzticamība un drošība no pārdevēja bloķēšanas.

Web serveri
W3Cook izdod statistiku, kurā tiek izmantoti 1 000 000 populārākie Alexa domēni, saskaņā ar kuriem 96,55% tīmekļa serveru izmanto Linux, 1,73% izmanto Windows un 1,72% izmanto FreeBSD.Portatīvie datori un galddatori
Saskaņā ar tīmekļa servera statistiku 2022. gada maijā aprēķinātā Linux tirgus daļa galddatoros ir aptuveni 2,5%. Microsoft Windows tirgus daļa ir aptuveni 75,5%, savukārt MacOS ir aptuveni 14,9%.Mobilās ierīces
Android ir kļuvusi par vadošo viedtālruņu operētājsistēmu, kuras pamatā ir Linux kodols. 2022. gada jūlijā 71,9% viedtālruņu visā pasaulē, kas izmantoja internetu, izmantoja Android. Turklāt Android ir slavena planšetdatoru operētājsistēma, kas 2013. gadā ir atbildīga par vairāk nekā 60% no galdu pārdošanas apjoma.Filmu producēšana
Linux jau gadiem ilgi ir bijusi iecienītākā platforma filmu industrijā. Pirmā lielā filma, kas tika izdota Linux serverī, bija 1997. gada Titāniks. Kopš tā laika lielās studijas, tostarp Industrial Light & Magic, Weta Digital, Pixar un DreamWorks Animation, ir pārcēlušās uz Linux.Valdības izmantošana
Linux distribūcijas ir ieguvušas popularitāti arī vairākās valsts un vietējās pašvaldībās. Kerala ir tikusi pie tā, ka katra valsts vidusskola savās sistēmās izmanto Linux. Ķīna izmanto Linux tikai kā operētājsistēmu savai Loongson procesoru saimei, lai panāktu tehnoloģisko neatkarību.
Daži reģioni ir integrējuši savu Linux izplatīšanu Spānijā, ko plaši izmanto oficiālajās un izglītības iestādēs. Arī Vācija un Francija ir veikušas pasākumus Linux ieviešanai. Ziemeļkorejas operētājsistēmas Red Star pamatā ir Fedora Linux versija, kas izstrādāta kopš 2002. gada.

Linux OS darbojas

Linux operētājsistēmas dizains atbilst standarta dizainam, kas ir tās vairāku izplatījumu un variāciju atslēga. Katrs Linux izplatīšanas pamatā ir Linux kodols, taču tas var atšķirties atkarībā no tādiem faktoriem kā:

Kodola versija:Distros var iestatīt ar jaunākiem laidieniem, lai pievienotu jaunus aspektus, vai ar iepriekšējiem laidieniem, lai tie būtu līdzsvarotāki.Kodola moduļi:Tā ir programmatūra, kuru var izlādēt un ielādēt kodolā, lai izstrādātu funkcionalitāti bez restartēšanas. Bieži vien kodola moduļi tiek izmantoti, lai atbalstītu:
• Ierīču draiveri, kas izmanto kodu, kas pārvalda saistīto ierīču darbību.
• Failu sistēmas draiveri, kas izmanto kodu, kas pārvalda kodola darbību ar atšķirīgām failu sistēmām.
• Sistēmas izsaukumi, kas izmanto kodu, kas pārvalda to, kā programmas pieprasa pakalpojumus, izmantojot kodolu.
Konfigurācijas opcijas:Dažiem specializētiem izplatījumiem tiek izmantoti kodoli, kas apvienoti ar konfigurācijas opcijām, kas konfigurētas, lai pievienotu tikai failu sistēmu vai ierīču draiverus; piemēram, kodola kompilēšana jebkurai bezvadu ierīcei bez vadu tīkla ierīces draiveriem.
Kodols ir viena lieta, kas ir kopīga katrai sistēmai, kurā darbojas Linux. Linux darbojas:
• Linux kodola sāknēšana un ielāde.
• Kodols apstrādā katru sistēmas izvadi un ievadi pēc sāknēšanas. Sistēma ir sāknēta, un procesus var inicializēt.
• Sistēmu var izmantot procesiem, kuros ir komandas, kuras interaktīvi ievada komandrinda, tīkla servera funkcijas, darbvirsmas lietojumprogrammas vai jebkura programma vai lietojumprogramma, kad sistēmas procesi tiek sāknēti.

Lietotāju pieredze var ievērojami atšķirties atkarībā no tā, kā tiek izmantota Linux sistēma, savukārt kodols var būt gandrīz identisks ar dažām kompilācijas atšķirībām un konfigurācijas atšķirībām. Piemēram, daži Linux lietošanas gadījumi ar atšķirīgu lietotāja pieredzi ir:

Darbvirsmas produktivitāte sistēmas, piemēram, tās, kuras izmanto programmatūras izstrādātāji vai vairāki citi profesionāļi. Programmatūras izstrādes darbstacijas var uzlabot veiktspējai, savukārt galddatorus var uzlabot, lai varētu izmantot administratīvo profesionāļu darbvirsmas produktivitātes rīkus. Tīkla serveri var pat nepievienot komandrindas logu tiešai piekļuvei. Attāli šos bezgalvas serverus apstrādā Windows sesijas vai tīkla termināļi. Serverus var izmantot vairāki, taču tiem vajadzētu tieši piekļūt tikai pilnvarotiem sistēmas administratoriem. Tievie klienti Ļaujiet lietotājiem izmantot bagātīgu darbvirsmas vidi ar vieglu ierīci. Tas ietver Google Chromebook datorus un Raspberry Pi vienas kartes sistēmas.

Linux darbojas līdzīgi jebkurai uz GUI balstītai operētājsistēmai, ja to izmanto kā GUI ar darbvirsmas vidi. Lietojumprogrammas un daudzus citus resursus var palaist, nospiežot ikonas, un failus var dzēst, kopēt vai pārvietot, izmantojot skārienpaliktni vai peli.

Linux izplatījumi

Linux ir akceptējis Copyleft noteikumus no Free Software Foundation, kas izveidoja GNU GPL kopš tā izstrādes sākuma. GPL ir aprakstīts, ka viss, kas paredzēts modifikācijai un bez maksas, ir brīvi jāizplata.
Ir pieejami simtiem Linux versiju, ko sauc arī par izplatīšanu vai izplatīšanu. Parasti sadalījumi atšķiras ar komplektu, definējot konkrētu mērķi, mērķa tirgu, funkciju vai filozofiju.

Ir daudzi izplatījumi, kas paredzēti noteiktām mērķa funkcijām, piemēram, drošībai, spēlēm, galddatoriem, serveriem vai iegultām ierīcēm, piemēram, Raspberry Pi sistēmām. Gandrīz katrs modernais izplatījums ir gatavs lietošanai un iepriekš kompilēts, savukārt citi, piemēram, Gentoo Linux, sastāv no pirmkoda, ko jebkurš lietotājs var lokāli kompilēt, uzsākot instalēšanu, lai izmantotu savu sistēmas konfigurāciju.

Linux OS plusi un mīnusi

Tālāk ir uzskaitītas un izskaidrotas dažas Linux lietošanas priekšrocības:

Atvērtais avots:Linux kodols ir publicēts saskaņā ar GNU GPL atvērtā pirmkoda programmatūras licenci. Lielākajā daļā izplatījumu ir vairākas lietojumprogrammas ar dažādām iespējām gandrīz visās kategorijās. Turklāt vairākos izplatījumos ir iekļauta patentēta programmatūra, piemēram, ierīču draiveri, ko piedāvā ražotāji, lai atbalstītu aparatūru.Uzticamība:Linux tiek uzskatīta par uzticamu operētājsistēmu, un tā ir labi atbalstīta ar vairākiem drošības ielāpiem. Turklāt Linux tiek uzskatīts par stabilu OS, kas nozīmē, ka tā var darboties gandrīz visos apstākļos. Linux var arī apstrādāt kļūdas, palaižot neparedzētu ievadi un programmatūru.Licencēšanas izmaksas:Atšķirībā no Apple MacOS vai Microsoft Windows, Linux nav precīzu licencēšanas maksu. Lai gan sistēmas atbalsts tiek nodrošināts par maksu no vairākiem Linux pārdevējiem, pašu operētājsistēmu var brīvi izmantot un kopēt. Dažas IT organizācijas ir palielinājušas savus ietaupījumus, pārceļot servera programmatūru uz Linux no komerciālas operētājsistēmas.Atgriezeniskā saderība:Linux un daudzas atvērtā pirmkoda programmatūras parasti tiek bieži atjauninātas, lai nodrošinātu funkcionālos un drošības ielāpus, vienlaikus nodrošinot pamatfunkcionalitāti. Apvalka skripti un konfigurācijas, visticamāk, nemainīsies pat tad, ja tiek izmantoti programmatūras atjauninājumi. Parasti Linux un citas atvērtā pirmkoda lietojumprogrammas nemaina savus darbības režīmus ar jaunām versijām, atšķirībā no ekonomiskās programmatūras pārdevējiem, kas pievieno jaunas operētājsistēmas versijas ar jauniem darba veidiem.Vairākas izvēles:Starp gandrīz visām bezgalīgajām opcijām, vairākiem pieejamiem izplatījumiem un daudzām lietojumprogrammu opcijām Linux konfigurēšanai, kompilēšanai un palaišanai gandrīz visās aparatūras platformās, ir iespējams izstrādāt Linux gandrīz visām lietojumprogrammām.

Daži Linux trūkumi ir:

Standarta trūkums:Operētājsistēmai Linux nav pieejama standarta versija, kas var būt patīkama, lai optimizētu Linux konkrētām lietojumprogrammām, bet mazāk, lai izvietotu darbvirsmas attēlus un standartizētus serverus. Lielais iespēju klāsts var izraisīt atbalstu kā rezultātu.Atbalsta izmaksas:Atbalsts nav bezmaksas, savukārt organizācija var brīvi iegādāties Linux bez licencēšanas maksas. Gandrīz visi uzņēmumu Linux izplatītāji, piemēram, Red Hat un SUSE, nodrošina atbalsta līgumus. Šīs licences maksas var ievērojami samazināt ietaupījumus atkarībā no situācijas.Patentēta programmatūra:PC produktivitātes programmatūru, piemēram, Microsoft Office, nevar izmantot Linux galddatoros, un daudzas patentētas programmatūras var nebūt pieejamas Linux platformām.Stāva mācīšanās līkne:Vairāki lietotāji cīnās, lai iemācītos lietot uz Linux balstītas lietojumprogrammas un Linux galddatorus.Neatbalstīta aparatūra:Vairāki aparatūras ražotāji nodrošina saviem produktiem pieejamus Linux ierīču draiverus, taču daži to nedara.