Linux 介绍

Linux简介

Linux 是 Linux 内核上一个基于类 Unix 操作系统的开源家族，操作系统内核于 17 年 1991 月 <> 日由 Linus Torvalds 首次发布。通常，Linux 被打包为 Linux 发行版，其中包含支持库、系统软件和内核，其中一些由 GNU 工程提供。一些Linux发行版在标题中使用了术语“Linux”，但自由软件基金会使用“GNU/Linux”标题来关注GNU软件的必要性，引起了一些争议。

著名的Linux发行版是Ubuntu，Fedora Linux和Debian，后者由几种不同的修改和发行版组成，包括Xubuntu和Lubuntu。商业发行版是SUSE Linux Enterprise和Red Hat Enterprise Linux。Linux的桌面发行版是像Wayland或X11这样的窗口系统，以及像KDE Plasma和GNOME这样的桌面环境。

• 最初，Linux 是为基于 Intel x86 架构的个人计算机设计的，但此后它已转移到比其他操作系统更多的环境中。
• 包括 Android，Linux 拥有每个通用操作系统中最大的安装基础，因为截至 2022 年 <> 月，基于 Linux 的 Android 对智能手机的控制。
• 但是，截至 2.6 年 2022 月，只有大约 <>.<>% 的台式计算机使用 Linux。
• 此外，Linux 在许多嵌入式系统上执行，即操作系统通常设计在固件中并且针对系统进行高度定制的设备。
• 它包括航天器（毅力号火星车、龙飞船乘员舱和猎鹰 9 号火箭）、汽车（丰田、现代、梅赛德斯-奔驰、奥迪和特斯拉）、电视（LG 和三星智能电视）、视频游戏机、智能家居设备、自动化控制和路由器。

Linux是开源和自由软件协作最杰出的例子之一。源代码可以由每个人在其各自许可证的条件下进行非商业或商业性的分发、修改和使用，例如 GNU GPL（通用公共许可证）。例如，Linux 内核是在 GPLv2 上授权的。

Linux操作系统的历史

• 基于Unix的操作系统于1969年在AT&T的贝尔实验室由Joe Ossanna，Douglas Mcllroy，Dennis Ritchie和Ken Thompson在美国实现和构思。Unix于1971年首次发布，完全用汇编语言编写，这是当时的基本做法。1973年，丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）以开创性的方式更新了C语言。Unix高级语言实现的可用性使其移植到不同的计算机平台非常方便。
• Creation Torvalds在1990年代秋天访问赫尔辛基大学时注册了Unix课程。该课程使用执行Ultrix的MicroVAX小型计算机，其中需要的文本之一是Andrews S. Tanenbaum的操作系统：设计和实现。教科书包含Tanenbaum的MINIX操作系统的副本。正是与这门课程一起，Torvalds最初对Unix开放。1991年，他开始对操作系统感兴趣。由于对MINIX许可感到沮丧，当时它仅限于教育用途，他开始研究他的操作系统内核，最终成为Linux内核。
  Torvalds在MINIX上开始了Linux内核开发，为MINIX编写的软件也用于Linux。后来，Linux被培养起来，然后Linux内核的开发出现在Linux系统上。此外，GNU应用程序取代了每个MINIX组件，因为通过GNU工程在新操作系统中使用自由代码是有益的;根据 GNU GPL 许可的代码可以重新应用于其他计算机功能，只要它们也在兼容或相同的许可证下发布。
  Torvalds开始从他禁止商业分发的实际许可证转向GNU GPL。开发人员使用Linux内核开发GNU元素，使操作系统自由且功能齐全。
• Linux内核的主要维护者是Greg Kroah-Hartman，他指导其开发。自由软件基金会的执行董事是William John Sullivan，他反过来支持GNU组件。公司和个人最终开发了非GNU第三方组件。
  第三方组件由广泛的工作组成，可能包含用户库和应用程序以及内核模块。Linux 社区和供应商以 Linux 发行版的方式分发内核、非 GNU 组件和 GNU 组件，并将其与额外的包管理软件组合在一起。
• 在生产环境中，Linux 的采用最初是在 1990 年代中期在超级计算社区中开始起飞的，而不仅仅是业余爱好者，像 NASA 这样的组织开始越来越多地用运行 Linux 的廉价商品计算机集群取代他们昂贵的机器。商业用途始于惠普（Hewlett-Packard）追求的IBM和戴尔开始提供Linux支持，以摆脱微软在桌面操作系统市场的垄断。
  Linux系统完全用于当今的计算，从嵌入式系统到每台超级计算机，并且已经在服务器安装中占据了一席之地，例如著名的LAMP应用程序堆栈。Linux发行版在企业和家庭台式机中的使用一直在发展。
  此外，Linux发行版在上网本市场上也很有名，一些设备安装了定制的Linux发行版，谷歌发布了为上网本开发的ChromeOS。

Linux操作系统的设计

各种开源开发人员承认Linux内核不是开发的，而是从自然选择进化而来的。基于 Linux 的系统是一个兼容的类 Unix 操作系统，其大部分通用设计源自 1970 年代和 1980 年代的 Unix 原则。这样的系统应用 Linux 内核，这是一个管理文件系统、外设访问、网络和进程控制的单片内核。设备驱动程序可以直接与内核集成，也可以在设备处于活动状态时作为加载的模块包含在内。

已安装的 Linux 系统组件包括：

• 引导加载程序，例如systemd-boot，SYSLINUX，LILO和GNU GRUB。它是一个程序，可以在执行固件登录后和打开时由计算机运行，将 Linux 内核加载到计算机的主内存中。
• 一个初始化程序，如传统的sysvinit和较新的Upstart，OpenRC和systemd。这是 Linux 内核和进程树根宣布的第一个进程。换句话说，每个进程都是从 init 打开的。它启动登录提示和系统服务等过程（无论是在终端模式下还是在图形模式下）。
• 软件库，其中包括可通过运行进程应用的代码。处理动态库使用的动态链接器在具有 ELF 格式可执行文件的 Linux 系统上称为 Id-linux.so。此外，如果系统配置为用户自己收集软件，则将添加头文件以定义已安装库的接口。此外，使用最广泛的软件库是Linux系统上的GNU C库（glibc）。还有其他一些负债，如Mesa和SDL。
  • C 标准库是使用 GNU C 库作为标准的在系统上执行 C 程序所必需的。uClibc（为uClinux开发）、EGLIBC（Debian曾经使用过的glibc fork）和musl等替代品已经被开发出来。但是，前两个现在不维护。Android 使用其 C 库，称为 Bionic。
• 用户界面
  此外，用户界面称为外壳。它要么是GUI（图形用户界面），要么是CLI（命令行界面），要么是附加到相关硬件的控件，这对于嵌入式系统来说是正常的。桌面系统的默认用户界面是图形用户界面。但是，CLI 可通过终端仿真器窗口或隔离的虚拟控制台使用。
  命令行界面 shell 是基于文本的 UI，它利用文本进行输出和输入。主要的shell是Linux中使用的bash（Bourne-Again Shell），最初是为GNU项目设计的。几乎每个 Linux 的低级组件，包括几个用户空间部分，都专门使用 CLI。特别是，CLI 与延迟或重复的任务自动化兼容，并提供非常容易的进程间通信。
  • GUI shell是桌面系统上最著名的用户界面，与Xfce，Pantheon，LXDE，Cinnamon，MATE，GNOME和KDE Plasma等广泛的桌面环境打包在一起，尽管可以使用多种用户界面。
  • 大多数著名的用户界面都使用X Window系统的概念，称为“X”。
  • 它提供网络透明度，并允许在系统上活动的图形应用程序显示在另一个系统上，用户可以在其中与该应用程序协作。
  • 虽然，某些 X Window 系统扩展无法在网络上工作。
  • 许多 X 显示服务器都与 X.Org 服务器一起使用，参考实现是最著名的。
• 视频输入基础设施
  目前，Linux 有两个内核用户空间 API 来处理视频输入设备：用于电视接收的 DVB API 和用于无线电和视频流的 V4L2 API。
  由于不同设备的多样性和复杂性，并且由于这些 API 管理的大量标准和格式，此基础结构需要不断发展以更好地适应其他设备。更好的用户空间设备库也是拥有用户空间应用程序的成功关键，这些应用程序可以与设备支持的各种格式一起使用。

Linux操作系统的用途

一些关于开源/自由软件的定量研究集中在可靠性和市场份额等主题上，许多研究专门研究Linux。Linux市场正在发展，到19年，Linux操作系统市场规模预计将增长2.2027%，达到15.64亿美元，而3年为89.2019亿美元。支持者和分析师将Linux的成功归因于其自由，低成本，可靠性和供应商锁定的安全性。

• Web服务器
  W3Cook发布了使用前1，000，000个Alexa域的统计数据，估计截至96年55月，1.73%的Web服务器使用Linux，1.72%使用Windows，2015.<>%使用FreeBSD。
• 笔记本电脑和台式机
  根据 Web 服务器的统计数据，截至 2022 年 2 月，台式计算机上的 Linux 市场份额估计约为 5.75%。微软Windows的市场份额约为5.14%，而macOS的市场份额约为9.<>%。
• 移动设备
  Android已成为基于Linux内核的智能手机的领先操作系统。2022 年 71 月，全球 9.60% 使用互联网的智能手机使用安卓。此外，Android是平板电脑的著名操作系统，截至2013年占桌面销售额的<>%以上。
• 多年来，电影制作
  Linux一直是电影行业的首选平台。在Linux服务器上发行的第一部大电影是1997年的《泰坦尼克号》。从那时起，包括工业光魔、维塔数字、皮克斯和梦工厂动画在内的大型工作室都迁移到了 Linux。
• 政府使用的
  Linux发行版在几个国家和地方政府中也很受欢迎。喀拉拉邦已经强制要求每所州立高中在其系统上使用Linux。中国仅将Linux作为其龙芯处理器系列的操作系统，以实现技术独立。
  一些地区已经在西班牙集成了他们的Linux发行版，该发行版广泛用于官方和教育机构。此外，德国和法国也采取了采用Linux的措施。朝鲜的红星操作系统基于自2002年以来开发的Fedora Linux版本。

Linux操作系统工作

Linux 操作系统遵循标准设计，这是其多个发行版和变体的关键。每个 Linux 发行版都基于 Linux 内核，但可能会因以下因素而有所不同：

• 内核版本：可以使用较新的版本设置发行版以添加新方面，也可以使用以前的版本进行设置以更加平衡。
• 内核模块：它是无需重新启动即可卸载并加载到内核开发功能中的软件。通常，内核模块用于支持：
  • 设备驱动程序，利用管理链接设备工作方式的代码。
  • 文件系统驱动程序，它利用代码来管理内核在不同文件系统上的运行方式。
  • 系统调用，它利用代码来管理程序如何通过内核声明服务。
• 配置选项：与配置为仅添加文件系统或设备驱动程序的配置选项统一的内核用于少数专用发行版;例如，为没有有线网络设备驱动程序的任何无线设备编译内核。
  内核是每个系统在运行 Linux 时都有一个共同点。Linux 通过以下方式运行：
• 引导和加载 Linux 内核。
• 内核在引导后处理每个系统输出和输入。系统已引导，进程可以初始化。
• 该系统可用于包含命令行交互输入的命令的进程、网络服务器功能、桌面应用程序，或者在引导系统进程时的任何程序或应用程序。

用户体验可能会有很大差异，这取决于 Linux 系统的使用方式，而内核可能几乎相同，但存在一些编译差异和配置差异。例如，具有不同用户体验的 Linux 的一些用例是：

• 桌面生产力系统，例如软件开发人员或其他几位专业人员使用的系统。软件开发的工作站可以增强性能，而桌面可以增强，以便为管理专业人员使用桌面生产力工具。
• 网络服务器甚至可能不会添加命令行窗口进行直接访问。这些无外设服务器由 Windows 会话或网络终端远程处理。服务器可以由多个人使用，但只能由授权的系统管理员直接访问。
• 瘦客户端允许用户通过轻量级设备利用丰富的桌面环境。它包括Google Chromebook和Raspberry Pi单卡系统。

Linux 在用作桌面环境中的 GUI 时，其操作与任何基于 GUI 的操作系统非常相似。应用程序和许多其他资源可以通过按图标启动，并且可以使用触控板或鼠标删除、复制或移动文件。

Linux 发行版

Linux 已经接受了自由软件基金会的 copyleft 条款，该基金会从开始开发开始就产生了 GNU GPL。GPL描述了任何修改和自由的东西都必须自由分发。
有数百个 Linux 版本，也称为发行版或发行版，可用。通常，发行版通过定义特定目标、目标市场、功能或理念来区分自己。

有许多针对特定目标功能的发行版，例如安全性，游戏，台式机，服务器或嵌入式设备，例如Raspberry Pi系统。几乎每个现代发行版都是现成的和预编译的，而其他发行版，如Gentoo Linux，则由源代码组成，任何用户都可以在开始安装期间本地编译以使用他们的系统配置。

Linux操作系统的优缺点

下面列出并解释了使用 Linux 的一些好处：

• 开源：Linux 内核是在 GNU GPL 的开源软件许可证下发布的。大多数发行版都包含多个应用程序，几乎所有类别都有各种选项。此外，一些发行版包含专有软件，例如制造商提供的设备驱动程序，以支持硬件。
• 可靠性：Linux 被视为一个可靠的操作系统，并且它得到了多个安全补丁的良好支持。此外，Linux 被视为稳定的操作系统，这意味着它几乎可以在任何情况下执行。Linux 还可以在运行意外的输入和软件时处理错误。
• 许可费用：Linux没有准确的许可费，不像Apple macOS或Microsoft Windows。虽然系统支持由几个 Linux 供应商收费提供，但操作系统本身可以免费使用和复制。一些 IT 组织通过将服务器软件从商业操作系统迁移到 Linux 来节省成本。
• 向后兼容性：Linux 和许多开源软件往往经常更新功能和安全补丁，同时具有核心功能。即使使用软件更新，shell 脚本和配置也可能保持不变。通常，Linux 和其他开源应用程序不会使用新版本更改其操作模式，这与经济软件供应商使用新形式的工作形式安装其操作系统的新版本不同。
• 几种选择：在几乎所有无限选项、几个可用发行版以及许多用于在几乎所有硬件平台上配置、编译和运行 Linux 的应用程序选项之间，可以为几乎所有应用程序开发 Linux。

Linux 的一些缺点是：

• 缺乏标准：没有适用于 Linux 的标准版本，这对于针对特定应用程序优化 Linux 可能很好，但对于部署桌面映像和标准化服务器则不那么好。各种各样的选择可以作为结果来吸引支持。
• 支持费用：支持不是免费的，而组织可以免费获得Linux而无需许可费用。几乎所有的企业 Linux 分销商，如 Red Hat 和 SUSE，都提供支持合同。根据情况，这些许可费会显着减少节省。
• 专有软件：PC 生产力软件（如 Microsoft Office）不能在 Linux 桌面上使用，许多专有软件可能不适用于 Linux 平台。
• 陡峭的学习曲线：一些用户争先恐后地学习使用基于 Linux 的应用程序和 Linux 桌面。
• 不支持的硬件：一些硬件制造商允许其产品访问 Linux 的设备驱动程序，但有几家没有。