Įvadas į Linux

„Linux“ yra atvirojo kodo „Unix“ tipo operacinės sistemos šeima „Linux“ branduolyje, o OS branduolį pirmą kartą paskelbė 1991 m. rugsėjo 17 d. Linas Torvaldsas . Paprastai „Linux“ yra supakuota kaip „Linux“ paskirstymas, kuriame yra pagalbinės bibliotekos ir sistemos programinė įranga bei branduolys, iš kurių keletą siūlo GNU projektas. Šį terminą vartoja keli Linux platinimai 'Linux' pavadinime, tačiau Free Software Foundation naudoja 'GNU/Linux' Pavadinimas sutelkti dėmesį į GNU programinės įrangos būtinybę, sukeldamas keletą prieštaravimų.

Įžymūs Linux platinimai yra Ubuntu, Fedora Linux ir Debian, pastarasis sudarytas iš kelių skirtingų modifikacijų ir platinimų, įskaitant Xubuntu ir Lubuntu. Komerciniai platinimai yra SUSE Linux Enterprise ir Red Hat Enterprise Linux. „Linux“ staliniams kompiuteriams skirtos sistemos yra langų sistemos, tokios kaip „Wayland“ arba X11, ir darbalaukio aplinkos, tokios kaip KDE Plasma ir GNOME.

• Iš pradžių „Linux“ buvo sukurta asmeniniams kompiuteriams, pagrįstiems „Intel x86“ architektūra, tačiau nuo to laiko ji buvo perkelta į daugiau aplinkų nei kitos operacinės sistemos.
• Įskaitant „Android“, „Linux“ turi didžiausią įdiegtą bazę iš visų bendrosios paskirties operacinių sistemų, nes 2022 m. gegužės mėn. „Linux“ pagrindu veikianti „Android“ valdoma išmaniuosiuose telefonuose.
• Tačiau 2022 m. lapkričio mėn. „Linux“ naudoja tik maždaug 2,6 % stalinių kompiuterių.
• Be to, „Linux“ veikia daugelyje įterptųjų sistemų, t. y. įrenginiuose, kurių OS paprastai yra suprojektuota į programinę-aparatinę įrangą ir yra labai pritaikyta prie sistemos.
• Ją sudaro erdvėlaiviai („Perseverance rover“, „Dragon“ įgulos kapsulė ir „Falcon 9“ raketa), automobiliai („Toyota“, „Hyundai“, „Mercedes-Benz“, „Audi“ ir „Tesla“), televizoriai (LG ir „Samsung“ išmanieji televizoriai), vaizdo žaidimų pultai, išmanieji namų įrenginiai, automatikos valdikliai ir maršrutizatoriai.

„Linux“ yra vienas ryškiausių atvirojo kodo ir nemokamos programinės įrangos bendradarbiavimo pavyzdžių. Šaltinio kodą visi gali platinti, keisti ir nekomerciniais tikslais arba komerciniais tikslais naudoti pagal atitinkamų licencijų sąlygas, pvz., GNU GPL (bendra viešoji licencija). Pavyzdžiui, „Linux“ branduolys yra licencijuotas GPLv2.

Linux OS istorija

Pirmtakai
Unix pagrindu sukurta operacinė sistema buvo įdiegta ir sumanyta 1969 m AT&T varpas Joe Ossanna, Douglas Mcllroy, Dennis Ritchie ir Ken Thompson laboratorijos Jungtinėse Valstijose. Pirmą kartą išleista 1971 m., Unix buvo visiškai parašyta asamblėjos kalba, kaip tuo metu buvo įprasta. 1973 m. Dennisas Ritchie jį atnaujino C kalba labai novatorišku būdu. Dėl Unix aukšto lygio kalbos diegimo jį buvo patogu perkelti į skirtingas kompiuterių platformas.Kūrimas
Torvaldsas užsiregistravo Unix kursuose lankydamasis Helsinkio universitete 1990-ųjų rudenį. Kurso metu buvo naudojamas MicroVAX minikompiuteris, vykdantis Ultrix, o vienas iš reikalingų tekstų buvo Andrews S. Tanenbaum Operacinės sistemos: dizainas ir įgyvendinimas. Vadovėlyje buvo Tanenbaum operacinės sistemos MINIX kopija. Kartu su šiuo kursu Torvaldsas iš pradžių tapo atviras Unix. Jis susidomėjo operacinėmis sistemomis 1991 m. Nusivylęs MINIX licencijavimu, kuris tuo metu apribojo jį tik švietimo tikslais, jis pradėjo dirbti su savo operacinės sistemos branduoliu, kuris ilgainiui tapo Linux branduoliu.
Torvalds pradėjo kurti Linux branduolį MINIX, o programinė įranga, sukurta MINIX, taip pat buvo naudojama Linux. Vėliau buvo auginama Linux, o tada Linux sistemose atsirado Linux branduolio kūrimas. Be to, GNU programos pakeitė kiekvieną MINIX komponentą, nes buvo naudinga naudoti nemokamą kodą per GNU projektą su nauja OS; GNU GPL licencijuotas kodas gali būti pakartotinai pritaikytas kitoms kompiuterio funkcijoms, jei jos taip pat paskelbtos pagal suderinamą arba tą pačią licenciją.
Torvaldsas pradėjo pereiti nuo faktinės licencijos, kuri uždraudė komercinį platinimą, prie GNU GPL. Kūrėjai kūrė GNU elementus su Linux branduoliu, sukurdami nemokamą ir visiškai veikiančią operacinę sistemą.Dabartinė plėtra
Pagrindinis Linux branduolio prižiūrėtojas yra Gregas Kroahas-Hartmanas kas vadovauja jos vystymuisi. Laisvosios programinės įrangos fondo e vykdomasis direktorius yra Viljamas Džonas Salivanas , kuri savo ruožtu palaikė GNU komponentus. Korporacijos ir asmenys pagaliau kuria ne GNU trečiųjų šalių komponentus.
Trečiųjų šalių komponentai yra sudaryti iš daugybės darbų, juose gali būti tiek vartotojų bibliotekų, tiek programų, tiek branduolio modulių. „Linux“ bendruomenė ir pardavėjai platina ir derina branduolį, ne GNU komponentus ir GNU komponentus su papildoma paketų valdymo programine įranga „Linux“ platinimo būdu.Populiarus ir komercinis įsisavinimas
Gamybinėse aplinkose „Linux“ diegimas iš pradžių pradėjo plisti 1990-ųjų viduryje superkompiuterių bendruomenėje, o ne tik mėgėjai, kai tokios organizacijos kaip NASA pradėjo vis dažniau keisti savo brangius įrenginius nebrangiais prekiniais kompiuterių klasteriais, kuriuose veikia „Linux“. Komercinis naudojimas prasidėjo, kai IBM ir „Dell“, kurių siekė „Hewlett-Packard“, pradėjo teikti „Linux“ palaikymą, kad išvengtų „Microsoft“ monopolio stalinių kompiuterių OS rinkoje.
Šiandien „Linux“ sistemos yra visiškai naudojamos kompiuterijoje, pradedant įterptinėmis sistemomis ir baigiant kiekvienu virtualiu superkompiuteriu, ir yra užsitikrinusios vietą serverių įrenginiuose, pvz., garsiajame LAMP programų pakete. „Linux“ platinimų naudojimas įmonių ir namų staliniuose kompiuteriuose buvo tobulinamas.
Be to, „Linux“ platinimai išgarsėjo internetinių kompiuterių rinkoje, kai keli įrenginiai juda su įdiegtais pritaikytais „Linux“ paskirstymais, o „Google“ paskelbė savo „ChromeOS“, sukurtą internetiniams kompiuteriams.

Linux OS dizainas

Įvairūs atvirojo kodo kūrėjai pripažįsta, kad „Linux“ branduolys nebuvo sukurtas, o išsivystė iš natūralios atrankos. „Linux“ pagrindu sukurta sistema yra suderinama į „Unix“ panaši OS, kurios bendro dizaino dalis buvo sukurta remiantis „Unix“ 1970-aisiais ir 1980-aisiais sukurtų principų. Tokia sistema taiko „Linux“ branduolį – monolitinį branduolį, kuris valdo failų sistemas, periferinę prieigą, tinklą ir procesų valdymą. Įrenginių tvarkyklės yra tiesiogiai integruotos į branduolį arba įtraukiamos kaip moduliai, įkeliami, kai įrenginys veikia.

Įdiegti Linux sistemos komponentai yra šie:

• A įkrovos įkroviklis , pavyzdžiui, systemd-boot, SYSLINUX, LILO ir GNU GRUB. Tai programa, kuri gali įkelti „Linux“ branduolį į pagrindinę kompiuterio atmintį, kai kompiuteris ją paleidžia po to, kai prisijungia prie programinės įrangos ir kai ji įjungiama.
• An įveskite programą , kaip tradicinis sysvinit ir naujesnis Upstart, OpenRC ir systemd. Tai pirmasis procesas, kurį paskelbė Linux branduolys ir proceso medžio šaknis. Kitaip tariant, kiekvienas procesas atidaromas iš pradžių. Jis inicijuoja tokius procesus kaip prisijungimo raginimai ir sistemos paslaugos (terminalo ar grafiniu režimu).
Programinės įrangos bibliotekos , kuriuose yra kodas, kurį galima pritaikyti vykdant procesus. Dinaminis susiejimo įrankis, tvarkantis dinaminių bibliotekų naudojimą, vadinamas Id-linux.so Linux sistemose su ELF formato vykdomaisiais failais. Be to, antraštės failai bus pridėti, kad apibrėžtų įdiegtų bibliotekų sąsają, jei sistema sukonfigūruota taip, kad vartotojas pats rinktų programinę įrangą. Be to, Linux sistemose plačiausiai naudojama programinės įrangos biblioteka yra GNU C biblioteka (glibc). Yra keletas kitų įsipareigojimų, pvz., Mesa ir SDL.
• C standartinė biblioteka reikalinga norint vykdyti C programas sistemoje, naudojant GNU C biblioteką, kuri yra standartas. Buvo sukurtos tokios alternatyvos kaip uClibc (sukurta uClinux), EGLIBC (Debian'o vieną kartą naudota glibc šakutė) ir musl. Tačiau pirmieji du dabar nėra prižiūrimi. „Android“ naudoja savo C biblioteką, kuri yra žinoma kaip Bioninis .
Vartotojo sąsaja
Be to, vartotojo sąsaja vadinama apvalkalu. Tai yra GUI (grafinė vartotojo sąsaja), CLI (komandinės eilutės sąsaja) arba valdikliai, prijungti prie susijusios aparatinės įrangos, o tai įprasta įterptosiose sistemose. Numatytoji vartotojo sąsaja yra grafinė stalinių kompiuterių sistemoms. Tačiau CLI galima naudoti terminalo emuliatoriaus languose arba izoliuotoje virtualioje konsolėje.
Komandinės eilutės sąsajos apvalkalai yra tekstinės vartotojo sąsajos, kuriose tekstas naudojamas tiek išvesties, tiek įvesties tikslais. Dominuojantis apvalkalas yra bash (Bourne-Again Shell), naudojamas Linux, iš pradžių sukurtas GNU projektui. Beveik kiekvienas žemo lygio „Linux“ komponentas, įskaitant keletą naudotojų srities dalių, naudoja tik CLI. Visų pirma, CLI yra suderinama su uždelstų arba pasikartojančių užduočių automatizavimu ir suteikia labai lengvą tarpprocesinį ryšį.
• GUI apvalkalai yra garsiausios darbalaukio sistemų vartotojo sąsajos, supakuotos su plačiomis darbalaukio aplinkomis, tokiomis kaip Xfce, Pantheon, LXDE, Cinnamon, MATE, GNOME ir KDE Plasma, nors yra keletas vartotojo sąsajų.
• Dauguma žinomų vartotojo sąsajų veikia su X Window System koncepcija, žinoma kaip 'X' .
• Tai užtikrina tinklo skaidrumą ir leidžia sistemoje aktyvią grafinę programą rodyti kitoje sistemoje, kurioje vartotojas gali bendradarbiauti su programa.
• Tačiau kai kurie X Window System plėtiniai negali veikti tinkle.
• Daugelis X rodymo serverių yra prieinami su X.Org serveriu, nuorodų diegimas yra garsiausias.
Vaizdo įvesties infrastruktūra
Šiuo metu „Linux“ turi dvi branduolio vartotojo erdvės API, skirtos vaizdo įvesties įrenginiams tvarkyti: DVB API TV priėmimui ir V4L2 API radijo ir vaizdo srautams.
Šią infrastruktūrą reikia tobulinti, kad ji geriau atitiktų kitus įrenginius dėl skirtingų įrenginių įvairovės ir sudėtingumo bei dėl daugybės standartų ir formatų, kuriuos valdo šios API. Geresnė vartotojo erdvės įrenginių biblioteka taip pat yra sėkmės raktas norint turėti vartotojo erdvės programas, kurios gali veikti su visais įrenginių palaikomais formatais.

Linux OS naudojimas

Keletas kiekybinių atvirojo kodo / nemokamos programinės įrangos tyrimų daugiausia dėmesio skiria tokioms temoms kaip patikimumas ir rinkos dalis, daugelis tyrimų nagrinėja būtent Linux. „Linux“ rinka vystosi, o „Linux“ OS rinkos dydis iki 2027 m. turėtų išaugti 19,2 proc., ty 15,64 mlrd. , patikimumas ir saugumas nuo pardavėjo užrakinimo.

Web serveriai
W3Cook išleidžia statistiką, kurioje naudojami 1 000 000 populiariausių „Alexa“ domenų, pagal kuriuos 2015 m. gegužės mėn. 96,55% žiniatinklio serverių naudoja „Linux“, 1,73% naudoja „Windows“ ir 1,72% naudoja „FreeBSD“.Nešiojamieji ir staliniai kompiuteriai
Remiantis žiniatinklio serverių statistika, 2022 m. gegužės mėn. apskaičiuota „Linux“ rinkos dalis staliniuose kompiuteriuose yra apie 2,5%. „Microsoft Windows“ užima apie 75,5% rinkos, o „macOS“ - apie 14,9%.Mobilieji įrenginiai
„Android“ tapo pirmaujančia išmaniesiems telefonams skirta OS, kurios pagrindas yra „Linux“ branduolys. 2022 m. liepos mėn. 71,9 % internetą naudojančių išmaniųjų telefonų visame pasaulyje naudojo Android. Be to, „Android“ yra garsi OS, skirta planšetiniams kompiuteriams, 2013 m. jai tenkanti daugiau nei 60 % lentelių pardavimo.Filmų gamyba
„Linux“ jau daugelį metų buvo pageidaujama platforma kino pramonėje. Pirmasis didelis filmas, išleistas „Linux“ serveryje, buvo 1997 m. „Titanikas“. Nuo tada didelės studijos, įskaitant Industrial Light & Magic, Weta Digital, Pixar ir DreamWorks Animation, persikėlė į Linux.Valdžios naudojimas
„Linux“ paskirstymai taip pat išpopuliarėjo keliose nacionalinėse ir vietinėse vyriausybėse. Kerala įpareigojo tiek, kad visos valstijos vidurinės mokyklos naudoja Linux savo sistemose. Kinija naudoja „Linux“ tik kaip savo „Loongson“ procesorių šeimos OS, kad pasiektų technologinę nepriklausomybę.
Kai kurie regionai integravo savo Linux platinimą Ispanijoje, kuris plačiai naudojamas oficialiose ir švietimo įstaigose. Be to, Vokietija ir Prancūzija ėmėsi veiksmų siekdamos įdiegti „Linux“. Šiaurės Korėjos „Red Star“ OS yra pagrįsta „Fedora Linux“ versija, sukurta nuo 2002 m.

Veikia Linux OS

„Linux“ operacinė sistema yra standartinio dizaino, o tai yra kelių platinimo ir variantų raktas. Kiekvienas Linux platinimas yra pagrįstas Linux branduoliu, bet gali skirtis dėl tokių veiksnių kaip:

Branduolio versija:Paskirstymus galima nustatyti su naujesniais leidimais, kad būtų pridėti naujų aspektų, arba su ankstesniais leidimais, kad jie būtų labiau subalansuoti.Branduolio moduliai:Tai programinė įranga, kurią galima iškrauti ir įkelti į branduolį, sukurti funkcionalumą nepaleidžiant iš naujo. Dažnai branduolio moduliai naudojami palaikyti:
• Įrenginių tvarkyklės, kuriose naudojamas kodas, valdantis susietų įrenginių veikimą.
• Failų sistemos tvarkyklės, kuriose naudojamas kodas, valdantis, kaip branduolys veikia su skirtingomis failų sistemomis.
• Sistemos iškvietimai, kuriuose naudojamas kodas, valdantis, kaip programos reikalauja paslaugų per branduolį.
Konfigūracijos parinktys:Branduolys, sujungtas su konfigūracijos parinktimis, sukonfigūruotomis pridėti tik failų sistemą arba įrenginių tvarkykles, yra naudojami keletui specializuotų paskirstymų; Pavyzdžiui, bet kurio belaidžio įrenginio branduolio kompiliavimas be laidinio tinklo įrenginio tvarkyklių.
Branduolys yra vienas dalykas, kurį turi bendra kiekviena sistema, kurioje veikia Linux. Linux veikia:
• „Linux“ branduolio paleidimas ir įkėlimas.
• Branduolys tvarko kiekvieną sistemos išvestį ir įvestį, kai ji paleidžiama. Sistema paleidžiama ir procesus galima inicijuoti.
• Sistema gali būti naudojama procesams, kuriuose yra komandų, kurias interaktyviai įveda komandų eilutė, tinklo serverio funkcijoms, darbalaukio programoms arba bet kuriai programai ar programai, kai sistemos procesai paleidžiami.

Vartotojo patirtis gali labai skirtis, atsižvelgiant į tai, kaip naudojama „Linux“ sistema, o branduolys gali būti beveik identiškas su kai kuriais kompiliavimo skirtumais ir konfigūracijos skirtumais. Pavyzdžiui, keli Linux naudojimo atvejai, turintys skirtingą vartotojo patirtį:

Darbastalio produktyvumas sistemos, pvz., naudojamos programinės įrangos kūrėjų ar kelių kitų specialistų. Programinės įrangos kūrimo darbo stotys gali būti patobulintos siekiant pagerinti našumą, o staliniai kompiuteriai gali būti patobulinti, kad būtų galima naudoti administravimo specialistams skirtas darbalaukio produktyvumo įrankius. Tinklo serveriai gali net nepridėti komandinės eilutės lango tiesioginei prieigai. Nuotoliniu būdu šiuos be galvučių serverius tvarko „Windows“ seansai arba tinklo terminalai. Serveriais gali naudotis keli, tačiau tiesiogiai juos turėtų pasiekti tik įgalioti sistemos administratoriai. Ploni klientai leiskite vartotojams naudotis turtinga darbalaukio aplinka su lengvu įrenginiu. Tai apima „Google Chromebook“ ir „Raspberry Pi“ vienos kortelės sistemas.

„Linux“ veikia panašiai kaip bet kuri GUI pagrįsta operacinė sistema, kai naudojama kaip GUI su darbalaukio aplinka. Programas ir daugybę kitų išteklių galima paleisti paspaudus piktogramas, o failus ištrinti, kopijuoti arba perkelti naudojant valdymo bloką arba pelę.

Linux platinimai

„Linux“ priėmė „Free Software Foundation“, kuris sukūrė GNU GPL nuo pat jo kūrimo pradžios, „copyleft“ nuostatas. GPL aprašoma, kad viskas, kas skirta modifikavimui ir nemokama, turi būti laisvai platinama.
Yra šimtai „Linux“ versijų, dar vadinamų paskirstymais arba paskirstymais. Paprastai paskirstymai skiriasi pagal paketą, apibrėždami konkretų tikslą, tikslinę rinką, funkciją ar filosofiją.

Yra daug platinimų, skirtų konkrečioms tikslinėms funkcijoms, tokioms kaip sauga, žaidimai, staliniai kompiuteriai, serveriai arba įterptieji įrenginiai, pvz., Raspberry Pi sistemos. Beveik kiekvienas modernus platinimas yra paruoštas naudoti ir iš anksto sukompiliuotas, o kiti, tokie kaip „Gentoo Linux“, yra sudaryti iš šaltinio kodo, kurį bet kuris vartotojas gali vietoje sukompiliuoti pradėdamas diegimą, kad galėtų naudoti savo sistemos konfigūraciją.

Linux OS privalumai ir trūkumai

Kai kurie „Linux“ naudojimo pranašumai yra išvardyti ir paaiškinti toliau:

Atviro kodo:„Linux“ branduolys publikuojamas pagal GNU GPL atvirojo kodo programinės įrangos licenciją. Daugumoje platinimų yra keletas programų su įvairiomis beveik visų kategorijų parinktimis. Be to, keliuose platinimuose yra patentuota programinė įranga, pvz., gamintojų siūlomos įrenginių tvarkyklės, skirtos techninei įrangai palaikyti.Patikimumas:„Linux“ yra traktuojama kaip patikima operacinė sistema ir yra gerai palaikoma naudojant keletą saugos pataisų. Be to, „Linux“ laikoma stabilia OS, o tai reiškia, kad ji gali veikti beveik bet kokiomis aplinkybėmis. „Linux“ taip pat gali tvarkyti klaidas, kai paleidžiama netikėta įvestis ir programinė įranga.Licencijavimo išlaidos:„Linux“ neturi tikslių licencijavimo mokesčių, skirtingai nei „Apple MacOS“ ar „Microsoft Windows“. Nors sistemos palaikymą už tam tikrą mokestį teikia keli „Linux“ pardavėjai, pati operacine sistema gali laisvai naudotis ir kopijuoti. Kelios IT organizacijos padidino savo santaupas, perkeldamos serverio programinę įrangą į Linux iš komercinės operacinės sistemos.Atgalinis suderinamumas:„Linux“ ir daugelis atvirojo kodo programinės įrangos dažnai atnaujinamos, kad būtų užtikrintos funkcinės ir saugos pataisos, kartu turint pagrindines funkcijas. Tikėtina, kad apvalkalo scenarijai ir konfigūracijos veiks nepakitę, net jei bus naudojami programinės įrangos naujinimai. Paprastai „Linux“ ir kitos atvirojo kodo programos nekeičia savo veikimo režimų su naujomis versijomis, skirtingai nei ekonominės programinės įrangos pardavėjai, kurie montuoja naujas savo operacines sistemas su naujomis darbo formomis.Keli pasirinkimai:Tarp beveik visų begalinių parinkčių, kelių galimų paskirstymų ir daugybės programų parinkčių, skirtų konfigūruoti, kompiliuoti ir paleisti Linux beveik visose aparatinės įrangos platformose, galima sukurti Linux beveik visoms programoms.

Kai kurie „Linux“ trūkumai yra šie:

Standarto trūkumas:Nėra standartinės „Linux“ versijos, kuri gali būti naudinga optimizuojant „Linux“ konkrečioms programoms, bet mažiau norint įdiegti darbalaukio vaizdus ir standartizuotus serverius. Didžiulė pasirinkimų įvairovė gali sukelti palaikymą.Palaikymo išlaidos:Palaikymas nėra nemokamas, o organizacija gali laisvai įsigyti „Linux“ be licencijos mokesčių. Beveik visi įmonių Linux platintojai, tokie kaip Red Hat ir SUSE, teikia palaikymo sutartis. Šie licencijos mokesčiai gali žymiai sumažinti sutaupymą, priklausomai nuo situacijos.Patentuota programinė įranga:Kompiuterių produktyvumo programinė įranga, pvz., „Microsoft Office“, negali būti naudojama „Linux“ staliniuose kompiuteriuose, o daugelis patentuotos programinės įrangos gali būti nepasiekiamos „Linux“ platformoms.Staigi mokymosi kreivė:Keletas vartotojų kovoja, kad išmoktų naudoti Linux pagrindu veikiančias programas ir Linux stalinius kompiuterius.Nepalaikoma aparatinė įranga:Kai kurie aparatūros gamintojai įgalina „Linux“ įrenginių tvarkykles, prieinamas jų produktams, tačiau kai kurie to nedaro.