TechCodeview

Úvod do Linuxu

Linux je open source rodina operačného systému podobná Unixu na jadre Linux a jadro OS bolo prvýkrát publikované 17. septembra 1991 Linus Torvalds . Linux je zvyčajne zabalený ako distribúcia Linuxu, ktorá obsahuje podporné knižnice a systémový softvér a jadro, z ktorých niekoľko ponúka projekt GNU. Niekoľko distribúcií Linuxu používa tento výraz 'Linux' v názve, ale Free Software Foundation používa 'GNU/Linux' sa zameriava na nevyhnutnosť softvéru GNU, čo spôsobuje niekoľko kontroverzií.

Slávne distribúcie Linuxu sú Ubuntu, Fedora Linux a Debian, z ktorých posledný pozostáva z niekoľkých rôznych modifikácií a distribúcií, vrátane Xubuntu a Lubuntu. Komerčné distribúcie sú SUSE Linux Enterprise a Red Hat Enterprise Linux. Desktopové distribúcie Linuxu sú okenné systémy ako Wayland alebo X11 a desktopové prostredia ako KDE Plasma a GNOME.

• Pôvodne bol Linux navrhnutý pre osobné počítače založené na architektúre Intel x86, no odvtedy sa presunul do viacerých prostredí ako iné operačné systémy.
• Vrátane Androidu má Linux najväčšiu nainštalovanú základňu zo všetkých univerzálnych operačných systémov, pretože od mája 2022 ovláda Android založený na Linuxe nad smartfónmi.
• Od novembra 2022 však Linux používa približne 2,6 % stolných počítačov.
• Linux sa tiež spúšťa na mnohých vstavaných systémoch, t.j. zariadeniach, ktorých OS je zvyčajne navrhnutý do firmvéru a je extrémne prispôsobený systému.
• Zahŕňa kozmické lode (rover Perseverance, kapsulu Dragon crew a raketa Falcon 9), automobily (Toyota, Hyundai, Mercedes-Benz, Audi a Tesla), televízory (LG a Samsung Smart TV), videoherné konzoly, inteligentné domáce zariadenia, automatizačné ovládacie prvky a smerovače.

Linux je jedným z najvýznamnejších príkladov spolupráce s otvoreným zdrojom a slobodným softvérom. Zdrojový kód môže distribuovať, upravovať a používať nekomerčne alebo komerčne každý v súlade s podmienkami príslušných licencií, ako je GNU GPL (General Public License). Napríklad jadro Linuxu je licencované na základe licencie GPLv2.

História operačného systému Linux

Prekurzory
Operačný systém založený na Unixe bol implementovaný a koncipovaný v roku 1969 Bell od AT&T laboratóriá Joe Ossanna, Douglas Mcllroy, Dennis Ritchie a Ken Thompson v Spojených štátoch. Prvýkrát publikovaný v roku 1971 bol Unix celý napísaný v jazyku symbolických inštancií, ako to bolo v tom čase základnou praxou. Bol aktualizovaný v jazyku C Dennisom Ritchiem kľúčovým priekopníckym spôsobom v roku 1973. Dostupnosť implementácie vysokoúrovňového jazyka Unix umožnila jeho portovanie na odlišné počítačové platformy.Tvorba
Torvalds sa zaregistroval do kurzu Unix počas návštevy Helsinskej univerzity na jeseň 90. rokov. V kurze sa používal minipočítač MicroVAX s programom Ultrix a jedným z potrebných textov boli Operačné systémy: Dizajn a implementácia od Andrewsa S. Tanenbauma. Učebnica obsahovala kópiu operačného systému MINIX od Tanenbaum. Spolu s týmto kurzom sa Torvalds pôvodne otvoril pre Unix. O operačné systémy sa začal zaujímať v roku 1991. Frustrovaný licenciou MINIX, ktorá ho v tom čase obmedzovala len na vzdelávacie účely, začal pracovať na jadre svojho operačného systému, z ktorého sa nakoniec stalo jadro Linuxu.
Torvalds začal vývoj linuxového jadra na MINIX a softvér napísaný pre MINIX sa používal aj na Linuxe. Neskôr bol Linux kultivovaný a potom sa na systémoch Linux objavil vývoj linuxového jadra. Aplikácie GNU tiež nahradili každý komponent MINIXu, pretože bolo výhodné použiť bezplatný kód prostredníctvom projektu GNU s novým OS; kód licencovaný na základe GNU GPL je možné opätovne použiť v iných počítačových funkciách, pokiaľ sú tiež publikované pod kompatibilnou alebo rovnakou licenciou.
Torvalds začal s prechodom zo svojej skutočnej licencie, ktorá zakazovala komerčnú distribúciu, na GNU GPL. Vývojári pracovali na vývoji prvkov GNU s jadrom Linuxu, čím vytvorili bezplatný a plne funkčný operačný systém.Súčasný vývoj
Vedúcim správcom linuxového jadra je Greg Kroah-Hartman ktorý riadi jeho vývoj. Výkonným riaditeľom Free Software Foundation je William John Sullivan , ktorý zase podporoval komponenty GNU. Spoločnosti a jednotlivci nakoniec vyvíjajú komponenty tretích strán, ktoré nie sú súčasťou GNU.
Komponenty tretích strán pozostávajú zo širokého množstva práce a môžu obsahovať používateľské knižnice a aplikácie a moduly jadra. Komunita a predajcovia Linuxu distribuujú a kombinujú jadro, komponenty mimo GNU a komponenty GNU s extra softvérom na správu balíkov v štýle distribúcií Linuxu.Populárne a komerčné využitie
V produkčných prostrediach sa adopcia Linuxu začala rozbiehať najskôr v polovici 90. rokov v komunite superpočítačov namiesto toho, aby ho používali iba fanúšikovia, kde organizácie ako NASA začali čoraz viac nahrádzať svoje drahé stroje lacnými komoditnými počítačovými klastrami so systémom Linux. Komerčné využitie začalo, keď IBM a Dell, presadzované spoločnosťou Hewlett-Packard, začali poskytovať podporu Linuxu na únik z monopolu spoločnosti Microsoft na trhu s operačnými systémami pre stolné počítače.
Linuxové systémy sa dnes úplne používajú vo výpočtovej technike, od vstavaných systémov až po virtuálne každý superpočítač, a zabezpečili si pozíciu v serverových inštaláciách, ako je slávny zásobník aplikácií LAMP. Využitie linuxových distribúcií v podnikových a domácich desktopoch sa vyvíja.
Na trhu s netbookmi sa preslávili aj distribúcie Linuxu, pričom niekoľko zariadení sa presunulo s nainštalovanými prispôsobenými distribúciami Linuxu a spoločnosť Google zverejnila svoj ChromeOS vyvinutý pre netbooky.

Dizajn OS Linux

Rôzni open-source vývojári pripúšťajú, že linuxové jadro nebolo vyvinuté, ale vyvinulo sa z prirodzeného výberu. Systém založený na Linuxe je kompatibilný operačný systém podobný Unixu, odvodený veľa zo svojho bežného dizajnu z princípov vytvorených v Unixe počas 70. a 80. rokov. Takýto systém používa linuxové jadro, monolitické jadro, ktoré spravuje súborové systémy, periférny prístup, siete a riadenie procesov. Ovládače zariadení sú buď priamo integrované s jadrom, alebo sú zahrnuté ako moduly načítané, keď je zariadenie aktívne.

Nainštalované komponenty systému Linux zahŕňajú nasledujúce:

• A bootloader , napríklad systemd-boot, SYSLINUX, LILO a GNU GRUB. Je to program, ktorý dokáže nahrať jadro Linuxu do hlavnej pamäte počítača tak, že ho počítač spustí po vykonaní prihlásenia firmvéru a po jeho zapnutí.
• An vstúpiť do programu , ako je tradičný sysvinit a novší Upstart, OpenRC a systemd. Je to prvý proces ohlásený jadrom Linuxu a koreňom stromu procesov. Inými slovami, každý proces sa otvára z init. Spúšťa procesy, ako sú výzvy na prihlásenie a systémové služby (či už v terminálovom alebo grafickom režime).
Softvérové ​​knižnice , ktoré obsahujú kód, ktorý je možné aplikovať spustenými procesmi. Dynamický linker, ktorý sa stará o používanie dynamických knižníc, sa v systémoch Linux so spustiteľnými súbormi vo formáte ELF nazýva Id-linux.so. Pridajú sa aj hlavičkové súbory na definovanie rozhrania nainštalovaných knižníc, ak je systém nakonfigurovaný tak, aby si používateľ sám zbieral softvér. Okrem toho najpoužívanejšou softvérovou knižnicou je knižnica GNU C (glibc) na systémoch Linux. Existuje niekoľko ďalších záväzkov ako Mesa a SDĽ.
• Štandardná knižnica C je potrebná na spúšťanie programov C v systéme, ktorý používa knižnicu GNU C ako štandard. Boli vyvinuté alternatívy ako uClibc (vyvinutý pre uClinux), EGLIBC (fork glibc používaný Debianom raz) a musl. Prvé dve sa však už neudržiavajú. Android používa svoju knižnicu C, ktorá je známa ako Bionický .
Používateľské rozhranie
Používateľské rozhranie sa tiež nazýva shell. Je to buď GUI (grafické používateľské rozhranie), CLI (rozhranie príkazového riadka) alebo ovládacie prvky pripojené k príslušnému hardvéru, čo je bežné pre vstavané systémy. Predvolené používateľské rozhranie je grafické pre stolné systémy. CLI je však dostupné v oknách emulátora terminálu alebo na izolovanej virtuálnej konzole.
Rozhrania príkazového riadka sú textové používateľské rozhrania, ktoré využívajú text na výstup aj vstup. Dominantným shellom je bash (Bourne-Again Shell) používaný v Linuxe, pôvodne navrhnutý pre projekt GNU. Takmer každý nízkoúrovňový komponent Linuxu, vrátane niekoľkých užívateľských častí, používa výhradne CLI. CLI je kompatibilný najmä s automatizáciou oneskorených alebo opakovaných úloh a poskytuje veľmi jednoduchú medziprocesovú komunikáciu.
• GUI shelly sú najznámejšie používateľské rozhrania na desktopových systémoch, ktoré sú zabalené so širokými desktopovými prostrediami ako Xfce, Pantheon, LXDE, Cinnamon, MATE, GNOME a KDE Plasma, hoci je k dispozícii celý rad niekoľkých používateľských rozhraní.
• Väčšina známych používateľských rozhraní pracuje s konceptom X Window System, známym ako 'X' .
• Ponúka transparentnosť siete a umožňuje zobrazenie grafickej aplikácie aktívnej v systéme na inom systéme, v ktorom môže používateľ s aplikáciou spolupracovať.
• Niektoré rozšírenia X Window System však nie sú schopné pracovať v sieti.
• Mnoho X display serverov je dostupných s X.Org Serverom, pričom najslávnejšia je referenčná implementácia.
Infraštruktúra video vstupu
V súčasnosti má Linux dve kernel-userspace API na obsluhu video vstupných zariadení: DVB API pre TV príjem a V4L2 API pre rádiové a video streamy.
Táto infraštruktúra sa musí vyvíjať tak, aby lepšie vyhovovala iným zariadeniam kvôli rôznorodosti a zložitosti rôznych zariadení a kvôli veľkému počtu štandardov a formátov spravovaných týmito API. Lepšia knižnica zariadení v používateľskom priestore je tiež kľúčom k úspechu pri používaní aplikácií v používateľskom priestore, ktoré dokážu pracovať so všetkými formátmi podporovanými zariadeniami.

Použitie OS Linux

Niekoľko kvantitatívnych štúdií o open-source/slobodnom softvéri sa zameriava na témy, ako je spoľahlivosť a podiel na trhu, pričom mnohé štúdie skúmajú konkrétne Linux. Trh s Linuxom sa rozvíja a veľkosť trhu s operačným systémom Linux by mala do roku 2027 zaznamenať nárast o 19,2 % a dosiahnuť 15,64 miliardy dolárov v porovnaní s 3,89 miliardami v roku 2019. Zástancovia a analytici pripisujú asociatívny úspech Linuxu jeho slobode, nízkym nákladom spoľahlivosť a bezpečnosť pred uzamknutím dodávateľa.

webové servery
W3Cook zverejňuje štatistiky, ktoré využívajú 1 000 000 najlepších domén Alexa, ktoré odhadujú, že 96,55 % webových serverov používa Linux, 1,73 % používa Windows a 1,72 % používa FreeBSD k máju 2015.Notebooky a stolné počítače
V máji 2022 je podľa štatistík webového servera odhadovaný podiel Linuxu na trhu okolo 2,5 % na stolných počítačoch. Microsoft Windows má podiel na trhu približne 75,5 %, zatiaľ čo macOS má približne 14,9 %.Mobilné zariadenia
Android sa stal popredným operačným systémom pre smartfóny, ktorý je založený na jadre Linuxu. V júli 2022 používalo Android 71,9 % smartfónov na celom svete používajúcich internet. Android je tiež známy operačný systém pre tablety, ktorý od roku 2013 zodpovedá za viac ako 60 % predaja stolov.Filmová produkcia
Linux je už roky preferovanou platformou vo filmovom priemysle. Prvým veľkým filmom vydaným na linuxovom serveri bol Titanic z roku 1997. Odvtedy sa veľké štúdiá, vrátane Industrial Light & Magic, Weta Digital, Pixar a DreamWorks Animation, presťahovali na Linux.Vládne použitie
Linuxové distribúcie si tiež získali popularitu v niekoľkých národných a miestnych samosprávach. Kerala zašla do takej miery, že každá štátna stredná škola používa Linux na svojich systémoch. Čína využíva Linux výhradne ako OS pre svoju rodinu procesorov Loongson na dosiahnutie technologickej nezávislosti.
Niekoľko regiónov integrovalo svoju distribúciu Linuxu v Španielsku, ktorá sa vo veľkej miere používa v oficiálnych a vzdelávacích inštitúciách. Nemecko a Francúzsko tiež podnikli kroky smerom k prijatiu Linuxu. Operačný systém Red Star v Severnej Kórei je založený na verzii Fedora Linux vyvinutej od roku 2002.

Operačný systém Linux funguje

Operačný systém Linux má štandardný dizajn, ktorý je kľúčom k jeho niekoľkým distribúciám a variáciám. Každá distribúcia Linuxu je založená na jadre Linuxu, ale môže sa líšiť v závislosti od faktorov, ako sú:

Verzia jadra:Distribúcie môžu byť nastavené s novšími vydaniami na pridanie nových aspektov alebo s predchádzajúcimi vydaniami, aby boli vyváženejšie.Moduly jadra:Je to softvér, ktorý je možné stiahnuť a nahrať do vývojovej funkcie jadra bez reštartovania. Moduly jadra sa často používajú na podporu:
• Ovládače zariadení, ktoré využívajú kód, ktorý riadi fungovanie prepojených zariadení.
• Ovládače súborového systému, ktoré využívajú kód, ktorý riadi, ako jadro funguje s odlišnými súborovými systémami.
• Systémové volania, ktoré využívajú kód, ktorý riadi, ako si programy vyžadujú služby prostredníctvom jadra.
Možnosti konfigurácie:Pre niekoľko špecializovaných distribúcií sa používajú jadrá zjednotené s konfiguračnými voľbami nakonfigurovanými tak, aby pridávali iba ovládače súborového systému alebo zariadení; napríklad kompilácia jadra pre akékoľvek bezdrôtové zariadenie bez ovládačov káblových sieťových zariadení.
Jadro je jediná vec, ktorú má každý systém spoločnú so systémom Linux. Linux prevádzkuje:
• Zavedenie a načítanie jadra Linuxu.
• Jadro spracováva každý výstup a vstup systému po zavedení. Systém sa zavedie a procesy je možné inicializovať.
• Systém možno využiť pre procesy, ktoré obsahujú príkazy interaktívne zadávané príkazovým riadkom, funkcie sieťového servera, desktopové aplikácie alebo akýkoľvek program alebo aplikáciu pri zavádzaní systémových procesov.

Skúsenosti používateľov sa môžu značne líšiť v závislosti od toho, ako je systém Linux využívaný, zatiaľ čo jadro môže byť takmer totožné s niektorými rozdielmi pri kompilácii a odchýlkami v konfigurácii. Napríklad niekoľko prípadov použitia Linuxu s odlišnými používateľskými skúsenosťami:

Stolová produktivita systémy, ako sú tie, ktoré používajú vývojári softvéru alebo niekoľko ďalších profesionálov. Pracovné stanice na vývoj softvéru môžu byť vylepšené z hľadiska výkonu, zatiaľ čo desktopy môžu byť vylepšené o využitie nástrojov na produktivitu desktopov pre administratívnych profesionálov. Sieťové servery nemusí dokonca pridať okno príkazového riadka na priamy prístup. Na diaľku sú tieto servery bez hlavy ovládané reláciami Windows alebo sieťovými terminálmi. Servery môžu využívať viacerí, ale mali by k nim priamo pristupovať iba oprávnení správcovia systému. Tenkí klienti umožňujú používateľom využívať bohaté desktopové prostredie s ľahkým zariadením. Zahŕňa Chromebooky Google a systémy s jednou kartou Raspberry Pi.

Linux funguje veľmi podobne ako akýkoľvek operačný systém založený na GUI, keď sa používa ako GUI s desktopovým prostredím. Aplikácie a mnoho ďalších zdrojov je možné spúšťať stlačením ikon a súbory je možné mazať, kopírovať alebo presúvať pomocou trackpadu alebo myši.

Linuxové distribúcie

Linux akceptoval copyleftové ustanovenia Free Software Foundation, ktorá vytvorila GNU GPL od jej začiatku vývoja. GPL popisuje, že všetko, čo je určené na úpravu a zadarmo, musí byť voľne distribuované.
K dispozícii sú stovky verzií Linuxu, ktoré sa tiež nazývajú distribúcie alebo distribúcie. Distribúcie sa zvyčajne odlišujú prostredníctvom balíka definovaním konkrétneho cieľa, cieľového trhu, funkcie alebo filozofie.

Existuje mnoho distribúcií vytvorených pre konkrétne cieľové funkcie, ako je bezpečnosť, hranie hier, stolné počítače, servery alebo vstavané zariadenia, ako sú systémy Raspberry Pi. Takmer každá moderná distribúcia je pripravená na použitie a predkompilovaná, zatiaľ čo iné, ako napríklad Gentoo Linux, sa skladajú zo zdrojového kódu, ktorý môže každý používateľ lokálne skompilovať počas spúšťania inštalácie, aby mohol použiť svoju systémovú konfiguráciu.

Výhody a nevýhody operačného systému Linux

Niektoré výhody používania Linuxu sú uvedené a vysvetlené nižšie:

Open source:Linuxové jadro je publikované pod licenciou open-source softvéru GNU GPL. Väčšina distribúcií obsahuje niekoľko aplikácií s rôznymi možnosťami takmer vo všetkých kategóriách. Niektoré distribúcie tiež obsahujú proprietárny softvér, ako sú ovládače zariadení ponúkané výrobcami na podporu hardvéru.Spoľahlivosť:Linux je považovaný za spoľahlivý operačný systém a je dobre podporovaný niekoľkými bezpečnostnými záplatami. S Linuxom sa tiež zaobchádza ako so stabilným operačným systémom, čo znamená, že sa dá spustiť takmer za každých okolností. Linux dokáže spracovať aj chyby pri spustení neočakávaného vstupu a softvéru.Licenčné náklady:Linux nemá žiadne presné licenčné poplatky, na rozdiel od Apple macOS alebo Microsoft Windows. Zatiaľ čo systémová podpora je prítomná za poplatok od niekoľkých predajcov Linuxu, samotný operačný systém je voľne použiteľný a kopírovaný. Niekoľko IT organizácií zvýšilo svoje úspory presunom serverového softvéru z komerčného operačného systému na Linux.Spätná kompatibilita:Linux a mnoho softvéru s otvoreným zdrojovým kódom majú tendenciu byť často aktualizované kvôli funkčným a bezpečnostným záplatám, pričom majú základné funkcie. Skripty a konfigurácie prostredia budú pravdepodobne fungovať nezmenené, aj keď sa použijú aktualizácie softvéru. Vo všeobecnosti Linux a iné open-source aplikácie nemenia svoje prevádzkové režimy novými verziami, na rozdiel od ekonomických predajcov softvéru, ktorí pripájajú nové vydania svojich operačných systémov s novými formami práce.Niekoľko možností:Medzi takmer všetkými nekonečnými možnosťami, niekoľkými dostupnými distribúciami a mnohými možnosťami aplikácií na konfiguráciu, kompiláciu a spustenie Linuxu na takmer všetkých hardvérových platformách je možné vyvinúť Linux pre takmer všetky aplikácie.

Niektoré nevýhody Linuxu sú:

Nedostatok štandardu:Pre Linux nie je k dispozícii žiadna štandardná verzia, čo môže byť pekné na optimalizáciu Linuxu pre konkrétne aplikácie, ale menej na nasadenie obrazov desktopov a štandardizovaných serverov. Obrovská rozmanitosť možností môže viesť k podpore.Náklady na podporu:Podpora nie je bezplatná, zatiaľ čo organizácia môže voľne získať Linux bez licenčných poplatkov. Takmer všetci podnikoví distribútori Linuxu, ako napríklad Red Hat a SUSE, poskytujú zmluvy o podpore. Tieto licenčné poplatky môžu výrazne znížiť úspory v závislosti od situácie.Proprietárny softvér:Softvér na produktivitu PC, ako napríklad Microsoft Office, nie je možné použiť na stolných počítačoch Linux a mnoho proprietárneho softvéru nemusí byť k dispozícii pre platformy Linux.Strmá krivka učenia:Niekoľko používateľov bojuje, aby sa naučili používať aplikácie založené na systéme Linux a desktopy Linux.Nepodporovaný hardvér:Niekoľko výrobcov hardvéru umožňuje prístup k ovládačom zariadení Linuxu pre ich produkty, no niekoľkí nie.