TechCodeview

Johdatus Linuxiin

Linux on avoimen lähdekoodin Unix-tyyppinen käyttöjärjestelmäperhe Linux-ytimessä, ja käyttöjärjestelmäytimen julkaisi ensimmäisen kerran 17. syyskuuta 1991. Linus Torvalds . Tyypillisesti Linux on pakattu Linux-jakeluksi, joka sisältää tukevat kirjastot ja järjestelmäohjelmistot ja ytimen, joista useat ovat GNU-projektin tarjoamia. Useat Linux-jakelut käyttävät termiä 'Linux' otsikossa, mutta Free Software Foundation käyttää 'GNU/Linux' otsikko keskittyä GNU-ohjelmiston välttämättömyyteen, mikä aiheuttaa muutamia kiistoja.

Kuuluisia Linux-jakeluja ovat Ubuntu, Fedora Linux ja Debian, joista jälkimmäinen koostuu useista erilaisista modifikaatioista ja jakeluista, mukaan lukien Xubuntu ja Lubuntu. Kaupalliset jakelut ovat SUSE Linux Enterprise ja Red Hat Enterprise Linux. Linuxin työpöytäjakelut ovat ikkunointijärjestelmiä, kuten Wayland tai X11, ja työpöytäympäristöjä, kuten KDE Plasma ja GNOME.

• Alun perin Linux suunniteltiin Intel x86 -arkkitehtuuriin perustuville henkilökohtaisille tietokoneille, mutta sittemmin se on siirretty useampaan ympäristöön kuin muut käyttöjärjestelmät.
• Android mukaan lukien Linuxilla on suurin asennettu kanta kaikista yleiskäyttöisistä käyttöjärjestelmistä, koska Linux-pohjaista Androidia ohjattiin älypuhelimilla toukokuusta 2022 alkaen.
• Linuxia käyttää kuitenkin vain noin 2,6 % pöytätietokoneista marraskuussa 2022.
• Lisäksi Linux toimii monissa sulautetuissa järjestelmissä, eli laitteissa, joiden käyttöjärjestelmä on tyypillisesti suunniteltu laiteohjelmistoon ja on erittäin räätälöity järjestelmään.
• Se sisältää avaruusaluksia (Perseverance Rover, Dragon Crew -kapseli ja Falcon 9 -raketti), autot (Toyota, Hyundai, Mercedes-Benz, Audi ja Tesla), televisiot (LG- ja Samsungin älytelevisiot), videopelikonsolit, älykodin laitteet, automaatioohjaimet ja reitittimet.

Linux on yksi merkittävimmistä esimerkeistä avoimen lähdekoodin ja ilmaisten ohjelmistojen yhteistyöstä. Lähdekoodia saa jakaa, muokata ja käyttää ei-kaupallisesti tai kaupallisesti kaikki omien lisenssiensä, kuten GNU GPL (General Public License) -lisenssin ehtojen mukaisesti. Esimerkiksi Linux-ydin on lisensoitu GPLv2:lla.

Linux-käyttöjärjestelmän historia

Esiasteet
Unix-pohjainen käyttöjärjestelmä otettiin käyttöön ja kehitettiin vuonna 1969 klo AT&T:n kello Joe Ossannan, Douglas Mcllroyn, Dennis Ritchien ja Ken Thompsonin laboratoriot Yhdysvalloissa. Unix julkaistiin ensimmäisen kerran vuonna 1971, ja se oli kokonaan kirjoitettu assembly-kielellä, kuten siihen aikaan oli peruskäytäntö. Dennis Ritchie päivitti sen C-kieleksi keskeisellä uraauurtavalla tavalla vuonna 1973. Korkean tason Unix-kielitoteutuksen saatavuus teki sen siirtämisestä erilaisille tietokonealustoille kätevää.Luominen
Torvalds ilmoittautui Unix-kurssille vieraillessaan Helsingin yliopistossa 1990-luvun syksyllä. Kurssilla käytettiin Ultrixia suorittavaa MicroVAX-minitietokonetta ja yksi tarvittavista teksteistä oli Andrews S. Tanenbaumin Operating Systems: Design and Implementation. Oppikirjassa oli kopio Tanenbaumin MINIX-käyttöjärjestelmästä. Tämän kurssin myötä Torvalds avautui alun perin Unixille. Hän kiinnostui käyttöjärjestelmistä vuonna 1991. Turhautuneena MINIX-lisenssiin, joka rajoitti sen tuolloin vain opetuskäyttöön, hän alkoi työstää käyttöjärjestelmäytimensä, josta tuli lopulta Linux-ydin.
Torvalds aloitti Linux-ytimen kehittämisen MINIXissä, ja MINIXille kirjoitettua ohjelmistoa käytettiin myös Linuxissa. Myöhemmin Linuxia viljeltiin, ja sitten Linux-ytimen kehitys ilmestyi Linux-järjestelmiin. Lisäksi GNU-sovellukset korvasivat jokaisen MINIX-komponentin, koska oli hyödyllistä käyttää ilmaista koodia GNU-projektin kautta uuden käyttöjärjestelmän kanssa; GNU GPL:llä lisensoitua koodia voidaan käyttää uudelleen muissa tietokoneen toiminnoissa, kunhan ne julkaistaan ​​myös yhteensopivalla tai samalla lisenssillä.
Torvalds aloitti siirtymisen varsinaisesta lisenssistään, joka kielsi kaupallisen jakelun, GNU GPL:ään. Kehittäjät kehittivät GNU-elementtejä Linux-ytimen kanssa, mikä teki ilmaisen ja täysin toimivan käyttöjärjestelmän.Nykyinen kehitys
Linux-ytimen johtava ylläpitäjä on Greg Kroah-Hartman joka ohjaa sen kehitystä. Free Software Foundationin e toiminnanjohtaja on William John Sullivan , joka puolestaan ​​tuki GNU-komponentteja. Yritykset ja yksityishenkilöt kehittävät vihdoin muita kuin GNU:n kolmannen osapuolen komponentteja.
Kolmannen osapuolen komponentit koostuvat laajasta työjoukosta ja voivat sisältää sekä käyttäjäkirjastoja ja sovelluksia että ydinmoduuleja. Linux-yhteisö ja -toimittajat jakavat ja yhdistävät ydintä, ei-GNU-komponentteja ja GNU-komponentteja ylimääräisillä paketinhallintaohjelmistoilla Linux-jakelujen tapaan.Suosittu ja kaupallinen käyttöönotto
Tuotantoympäristöissä Linuxin käyttöönotto alkoi yleistyä 1990-luvun puolivälissä supertietokoneyhteisössä sen sijaan, että sitä olisivat käyttäneet vain harrastajat, missä NASAn kaltaiset organisaatiot alkoivat yhä useammin korvata kalliita koneitaan edullisilla Linuxia käyttävillä tietokoneklustereilla. Kaupallinen käyttö alkoi, kun IBM ja Dell, Hewlett-Packardin ajamina, alkoivat tarjota Linux-tukea päästäkseen Microsoftin monopolista työpöytäkäyttöjärjestelmämarkkinoilla.
Linux-järjestelmiä käytetään nykyään täysin tietojenkäsittelyssä sulautetuista järjestelmistä jokaiseen supertietokoneeseen virtuaalisesti, ja ne ovat turvanneet aseman palvelinasennuksissa, kuten kuuluisa LAMP-sovelluspino. Linux-jakelujen käyttö yritys- ja kotitietokoneissa on kehittynyt.
Myös Linux-jakeluista on tullut kuuluisia netbook-markkinoilla, kun useat laitteet liikkuvat asennettujen räätälöityjen Linux-jakelujen kanssa ja Google on julkaissut niiden netbookeille kehitetyn Chrome-käyttöjärjestelmän.

Linux-käyttöjärjestelmän suunnittelu

Useat avoimen lähdekoodin kehittäjät myöntävät, että Linux-ydintä ei kehitetty, vaan se kehittyi luonnollisesta valinnasta. Linux-pohjainen järjestelmä on yhteensopiva Unix-tyyppinen käyttöjärjestelmä, jonka yleinen rakenne on johdettu suurelta osin Unixissa 1970- ja 1980-luvuilla tehdyistä periaatteista. Tällainen järjestelmä käyttää Linux-ydintä, monoliittista ydintä, joka hallitsee tiedostojärjestelmiä, oheislaitteiden pääsyä, verkkotoimintaa ja prosessien ohjausta. Laiteajurit on joko integroitu suoraan ytimeen tai mukana moduuleina, jotka ladataan laitteen ollessa aktiivinen.

Asennetut Linux-järjestelmän komponentit sisältävät seuraavat:

• A käynnistyksenlataaja , esimerkiksi systemd-boot, SYSLINUX, LILO ja GNU GRUB. Se on ohjelma, joka voi ladata Linux-ytimen tietokoneen päämuistiin tietokoneen suorittamana sen jälkeen, kun laiteohjelmistoon kirjaudutaan sisään ja kun se on kytketty päälle.
• An syötä ohjelmaan , kuten perinteinen sysvinit ja uudempi Upstart, OpenRC ja systemd. Se on ensimmäinen Linux-ytimen ja prosessipuun juuren ilmoittama prosessi. Toisin sanoen jokainen prosessi avataan alusta alkaen. Se käynnistää prosessit, kuten kirjautumiskehotteet ja järjestelmäpalvelut (joko pääte- tai graafisessa tilassa).
Ohjelmistokirjastot , jotka sisältävät koodin, jota voidaan käyttää käynnissä olevissa prosesseissa. Dynaamisen linkittäjän, joka käsittelee dynaamisten kirjastojen käyttöä, nimi on Id-linux.so Linux-järjestelmissä, joissa on ELF-muotoiset suoritettavat tiedostot. Lisäksi lisätään otsikkotiedostoja, jotka määrittävät asennettujen kirjastojen käyttöliittymän, jos järjestelmä on määritetty siten, että käyttäjä kerää ohjelmistoja itse. Lisäksi laajimmin käytetty ohjelmistokirjasto on GNU C Library (glibc) Linux-järjestelmissä. On olemassa useita muita vastuita, kuten Mesa ja SDL.
• C-standardikirjasto tarvitaan C-ohjelmien suorittamiseen järjestelmässä, jossa GNU C -kirjasto on standardi. Vaihtoehtoja, kuten uClibc (kehitetty uClinuxille), EGLIBC (Debianin kerran käyttämä glibc-haarukka) ja musl on kehitetty. Kahta ensimmäistä ei kuitenkaan säilytetä nyt. Android käyttää C-kirjastoaan, joka tunnetaan nimellä Bionic .
Käyttöliittymä
Käyttöliittymää kutsutaan myös shelliksi. Se on joko GUI (graafinen käyttöliittymä), CLI (command-line interface) tai siihen liittyvään laitteistoon liitetty ohjaus, mikä on normaalia sulautetuissa järjestelmissä. Oletuskäyttöliittymä on graafinen pöytätietokoneille. CLI on kuitenkin käytettävissä pääteemulaattoriikkunoissa tai erillisessä virtuaalikonsolissa.
Komentorivikäyttöliittymän kuoret ovat tekstipohjaisia ​​käyttöliittymiä, jotka käyttävät tekstiä sekä ulostuloon että syöttämiseen. Hallitseva komentotulkki on Linuxissa käytetty bash (Bourne-Again Shell), joka on alun perin suunniteltu GNU-projektille. Melkein kaikki Linuxin matalan tason komponentit, mukaan lukien useat käyttäjäalueen osat, käyttävät yksinomaan CLI:tä. Erityisesti CLI on yhteensopiva viivästyneiden tai toistuvien tehtävien automatisoinnin kanssa ja mahdollistaa erittäin helpon prosessien välisen viestinnän.
• GUI-kuoret ovat työpöytäjärjestelmien tunnetuimpia käyttöliittymiä, jotka on pakattu laajoihin työpöytäympäristöihin, kuten Xfce, Pantheon, LXDE, Cinnamon, MATE, GNOME ja KDE Plasma, vaikka useita käyttöliittymiä on saatavana.
• Tunnetuimmat käyttöliittymät toimivat X Window System -konseptin kanssa, joka tunnetaan nimellä 'X' .
• Se tarjoaa verkon läpinäkyvyyttä ja mahdollistaa järjestelmässä aktiivisen graafisen sovelluksen näyttämisen toisessa, jossa käyttäjä voi tehdä yhteistyötä sovelluksen kanssa.
• Tietyt X Window System -laajennukset eivät kuitenkaan pysty toimimaan verkossa.
• Monet X-näyttöpalvelimet ovat saatavilla X.Org-palvelimella, joista tunnetuin on viitetoteutus.
Videotuloinfrastruktuuri
Tällä hetkellä Linuxissa on kaksi ytimen käyttäjätilan sovellusliittymää videon syöttölaitteiden käsittelemiseen: DVB API TV-vastaanottoa varten ja V4L2 API radio- ja videovirroille.
Tätä infrastruktuuria on kehitettävä sopimaan paremmin muiden laitteiden kanssa eri laitteiden monimuotoisuuden ja monimutkaisuuden sekä näiden API:iden hallitsemien standardien ja muotojen suuren määrän vuoksi. Parempi käyttäjätilan laitekirjasto on myös menestyksen avain käyttäjätilan sovelluksiin, jotka voivat toimia kaikkien laitteiden tukemien formaattien kanssa.

Linux-käyttöjärjestelmän käyttötavat

Useat avoimen lähdekoodin/vapaiden ohjelmistojen kvantitatiiviset tutkimukset keskittyvät sellaisiin aiheisiin kuin luotettavuus ja markkinaosuus, ja monet tutkimukset tarkastelevat erityisesti Linuxia. Linux-markkinat kehittyvät, ja Linux-käyttöjärjestelmämarkkinoiden koon odotetaan kasvavan 19,2 % vuoteen 2027 mennessä ja saavuttaen 15,64 miljardia dollaria, kun se vuonna 2019 oli 3,89 miljardia. Kannattajat ja analyytikot pitävät Linuxin assosiatiivista menestystä sen vapauden ja alhaisten kustannusten ansioksi. , luotettavuus ja turvallisuus toimittajan lukkiutumisesta.

Web-palvelimet
W3Cook julkaisee tilastot, jotka käyttävät 1 000 000 suosituinta Alexa-verkkotunnusta, joiden mukaan 96,55 % web-palvelimista käyttää Linuxia, 1,73 % Windowsia ja 1,72 % FreeBSD:tä toukokuussa 2015.Kannettavat ja pöytäkoneet
Toukokuussa 2022 Linuxin markkinaosuuden arvioitu olevan noin 2,5 % pöytätietokoneista web-palvelintilastojen mukaan. Microsoft Windowsin markkinaosuus on noin 75,5 %, kun taas macOS:n noin 14,9 %.Mobiililaitteet
Androidista on tullut johtava Linux-ydinpohjainen käyttöjärjestelmä älypuhelimille. Heinäkuussa 2022 71,9 % Internetiä käyttävistä älypuhelimista maailmanlaajuisesti käytti Androidia. Lisäksi Android on kuuluisa tablettien käyttöjärjestelmä, joka vastasi yli 60 prosentista pöytämyynnistä vuonna 2013.Elokuvatuotanto
Linux on ollut elokuvateollisuuden suosituin alusta jo vuosia. Ensimmäinen iso elokuva, joka julkaistiin Linux-palvelimella, oli vuoden 1997 Titanic. Siitä lähtien suuret studiot, mukaan lukien Industrial Light & Magic, Weta Digital, Pixar ja DreamWorks Animation, ovat siirtyneet Linuxiin.Valtion käyttöön
Linux-jakelut ovat myös saaneet suosiota useissa kansallisissa ja paikallisissa hallituksissa. Kerala on mennyt siihen määrään, että jokainen osavaltion lukio käyttää Linuxia järjestelmissään. Kiina käyttää Linuxia yksinomaan käyttöjärjestelmänä Loongson-prosessoriperheelleen teknologian riippumattomuuden saavuttamiseksi.
Muutamat alueet ovat integroineet Linux-jakelunsa Espanjassa, jota käytetään laajasti virallisissa ja oppilaitoksissa. Myös Saksa ja Ranska ovat ryhtyneet toimiin kohti Linuxin käyttöönottoa. Pohjois-Korean Red Star -käyttöjärjestelmä perustuu Fedora Linux -versioon, joka on kehitetty vuodesta 2002 lähtien.

Linux OS toimii

Linux-käyttöjärjestelmä noudattaa vakiomuotoilua, joka on avain sen useisiin jakeluihin ja muunnelmiin. Jokainen Linux-jakelu perustuu Linux-ytimeen, mutta se voi vaihdella esimerkiksi:

Ytimen versio:Distroihin voidaan lisätä uudempia julkaisuja uusien näkökohtien lisäämiseksi tai aiempien julkaisujen kanssa tasapainoisemmaksi.Ytimen moduulit:Se on ohjelmisto, joka voidaan purkaa ja ladata ytimeen kehittää toimintoja ilman uudelleenkäynnistystä. Usein ydinmoduuleja käytetään tukemaan:
• Laiteohjaimet, jotka käyttävät koodia, joka hallitsee linkitettyjen laitteiden toimintaa.
• Tiedostojärjestelmäohjaimet, jotka käyttävät koodia, joka hallitsee ytimen toimintaa eri tiedostojärjestelmissä.
• Järjestelmäkutsut, jotka käyttävät koodia, joka hallitsee sitä, miten ohjelmat vaativat palveluita ytimen kautta.
Asetusvaihtoehdot:Muutamissa erikoistuneissa jakeluissa käytetään ytimiä, jotka on yhdistetty kokoonpanoasetuksiin, jotka on määritetty lisäämään vain tiedostojärjestelmä tai laiteajurit. esimerkiksi ytimen kääntäminen mille tahansa langattomalle laitteelle ilman langallisen verkon laiteajureita.
Ydin on yhteinen asia jokaiselle Linux-käyttöjärjestelmälle. Linux toimii:
• Linux-ytimen käynnistys ja lataus.
• Ydin käsittelee jokaisen järjestelmän lähdön ja syötteen käynnistyksen jälkeen. Järjestelmä käynnistetään ja prosessit voidaan alustaa.
• Järjestelmää voidaan käyttää prosesseissa, jotka sisältävät komentoriviltä interaktiivisesti syötettyjä komentoja, verkkopalvelintoimintoja, työpöytäsovelluksia tai mitä tahansa ohjelmaa tai sovellusta järjestelmäprosessien käynnistyessä.

Käyttökokemus voi vaihdella suuresti riippuen siitä, miten Linux-järjestelmää käytetään, kun taas ydin voi olla melkein identtinen joidenkin käännöserojen ja konfigurointierojen kanssa. Esimerkiksi muutamia Linuxin käyttötapauksia, joilla on erilaiset käyttökokemukset, ovat:

Työpöydän tuottavuus järjestelmät, kuten ohjelmistokehittäjien tai useiden muiden ammattilaisten käyttämät. Ohjelmistokehitystyöasemia voidaan tehostaa suorituskykyä varten, kun taas pöytäkoneita voidaan tehostaa hallinnon ammattilaisten työpöydän tuottavuustyökalujen hyödyntämiseen. Verkkopalvelimet ei ehkä edes lisää komentorivi-ikkunaa suoraa käyttöä varten. Näitä päättömiä palvelimia etänä hoitavat Windows-istunnot tai verkkopäätteet. Useat voivat käyttää palvelimia, mutta vain valtuutettujen järjestelmänvalvojien tulee käyttää niitä suoraan. Ohut asiakkaat antaa käyttäjien käyttää monipuolista työpöytäympäristöä kevyellä laitteella. Se sisältää Google Chromebookit ja Raspberry Pi yhden kortin järjestelmät.

Linux toimii paljon samankaltaisesti kuin mikä tahansa GUI-pohjainen käyttöjärjestelmä, kun sitä käytetään graafisena käyttöliittymänä työpöytäympäristön kanssa. Sovellukset ja monet muut resurssit voidaan käynnistää painamalla kuvakkeita, ja tiedostoja voidaan poistaa, kopioida tai siirtää ohjauslevyn tai hiiren avulla.

Linux-jakelut

Linux on hyväksynyt Free Software Foundationin copyleft-säännökset, joka tuotti GNU GPL:n sen kehittämisen alkamisesta lähtien. GPL kuvailee, että kaiken muunnettavaksi ja ilmaisen on levitettävä vapaasti.
Saatavilla on satoja Linux-versioita, joita kutsutaan myös distroiksi tai jakeluiksi. Yleensä jakelut erottuvat paketin kautta määrittelemällä tietyn tavoitteen, kohdemarkkinan, toiminnon tai filosofian.

On olemassa monia jakeluja, jotka on tehty tiettyjä kohdetoimintoja varten, kuten tietoturva, pelit, pöytäkoneet, palvelimet tai sulautetut laitteet, kuten Raspberry Pi -järjestelmät. Melkein jokainen moderni jakelu on käyttövalmis ja esikäännetty, kun taas toiset, kuten Gentoo Linux, koostuvat lähdekoodista, jonka kuka tahansa käyttäjä voi kääntää paikallisesti asennuksen alkaessa käyttääkseen järjestelmäkokoonpanoaan.

Linux-käyttöjärjestelmän plussat ja miinukset

Jotkut Linuxin käytön edut on lueteltu ja selitetty alla:

Avoin lähdekoodi:Linux-ydin on julkaistu GNU GPL:n avoimen lähdekoodin ohjelmistolisenssillä. Useimmat jakelut sisältävät useita sovelluksia, joissa on erilaisia ​​vaihtoehtoja lähes kaikissa luokissa. Lisäksi useat jakelut sisältävät patentoituja ohjelmistoja, kuten valmistajien tarjoamia laiteajureita, jotka tukevat laitteistoa.Luotettavuus:Linuxia pidetään luotettavana käyttöjärjestelmänä, ja se on hyvin tuettu useilla tietoturvakorjauksilla. Lisäksi Linuxia pidetään vakaana käyttöjärjestelmänä, mikä tarkoittaa, että se voi toimia melkein kaikissa olosuhteissa. Linux voi myös käsitellä virheitä käytettäessä odottamatonta syötettä ja ohjelmistoja.Lisenssikulut:Linuxilla ei ole tarkkoja lisenssimaksuja, toisin kuin Apple macOS tai Microsoft Windows. Vaikka järjestelmätuki on maksullinen useilta Linux-toimittajilta, itse käyttöjärjestelmä on vapaasti käytettävä ja kopioitava. Muutamat IT-organisaatiot ovat lisänneet säästöjään siirtämällä palvelinohjelmistonsa kaupallisesta käyttöjärjestelmästä Linuxiin.Taaksepäin yhteensopivuus:Linux ja monet avoimen lähdekoodin ohjelmistot päivitetään usein toiminnallisten ja suojauskorjausten varalta, mutta niillä on ydintoimintoja. Shell-skriptit ja kokoonpanot toimivat todennäköisesti ennallaan, vaikka ohjelmistopäivityksiä käytettäisiin. Yleensä Linux ja muut avoimen lähdekoodin sovellukset eivät muuta toimintatapojaan uusilla versioilla, toisin kuin taloudelliset ohjelmistotoimittajat, jotka asentavat käyttöjärjestelmiensä uusia julkaisuja uusiin työmuotoihin.Useita vaihtoehtoja:Lähes kaikkien loputtomien vaihtoehtojen, useiden saatavilla olevien distrojen ja monien sovellusvaihtoehtojen välillä Linuxin konfiguroimiseksi, kääntämiseksi ja käyttämiseksi lähes kaikilla laitteistoalustoilla, on mahdollista kehittää Linuxia lähes kaikille sovelluksille.

Muutamia Linuxin haittoja ovat:

Standardin puute:Linuxille ei ole saatavana vakioversiota, mikä saattaa olla mukavaa optimoida Linux tiettyjä sovelluksia varten, mutta vähemmän työpöytäkuvien ja standardoitujen palvelimien käyttöönottamiseksi. Valtava valikoima vaihtoehtoja voi mutkistaa tuen tuloksena.Tukikulut:Tuki ei ole ilmaista, kun taas organisaatio voi hankkia Linuxin vapaasti ilman lisenssimaksuja. Melkein kaikki Linux-jakelijat, kuten Red Hat ja SUSE, tarjoavat tukisopimuksia. Nämä lisenssimaksut voivat pienentää säästöjä merkittävästi tilanteesta riippuen.Oma ohjelmisto:PC:n tuottavuusohjelmistoja, kuten Microsoft Officea, ei voi käyttää Linux-työasemissa, ja monet patentoidut ohjelmistot eivät välttämättä ole saatavilla Linux-alustoilla.Jyrkkä oppimiskäyrä:Useat käyttäjät kamppailevat oppiakseen käyttämään Linux-pohjaisia ​​sovelluksia ja Linux-pöytäkoneita.Ei tuettu laitteisto:Useat laitevalmistajat mahdollistavat Linuxin laiteajurien saatavuuden tuotteilleen, mutta useat eivät.