Inleiding tot Linux

Linux is een open-source Unix-achtige besturingssysteemgebaseerde familie op de Linux-kernel, en de OS-kernel werd voor het eerst gepubliceerd op 17 september 1991 door Linus Torvalds . Normaal gesproken wordt Linux verpakt als de Linux-distributie, die de ondersteunende bibliotheken, systeemsoftware en kernel bevat, waarvan er verschillende worden aangeboden door het GNU Project. Verschillende Linux-distributies gebruiken de term 'Linux' in de titel, maar de Free Software Foundation gebruikt de 'GNU/Linux' titel om zich te concentreren op de noodzaak van GNU-software, wat enkele controverses veroorzaakte.

Bekende Linux-distributies zijn Ubuntu, Fedora Linux en Debian, waarvan de laatste is samengesteld uit verschillende aanpassingen en distributies, waaronder Xubuntu en Lubuntu. Commerciële distributies zijn SUSE Linux Enterprise en Red Hat Enterprise Linux. Desktopdistributies van Linux zijn venstersystemen zoals Wayland of X11 en desktopomgevingen zoals KDE Plasma en GNOME.

• Oorspronkelijk was Linux ontworpen voor personal computers die gebaseerd waren op de Intel x86-architectuur, maar het is sindsdien naar meer omgevingen verplaatst dan andere besturingssystemen.
• Met inbegrip van Android heeft Linux de grootste geïnstalleerde basis van elk besturingssysteem voor algemene doeleinden vanwege de controle van het op Linux gebaseerde Android over smartphones vanaf mei 2022.
• Sinds november 2022 wordt Linux echter door slechts ongeveer 2,6% van de desktopcomputers gebruikt.
• Bovendien kan Linux op veel ingebedde systemen worden uitgevoerd, d.w.z. apparaten waarvan het besturingssysteem doorgaans in de firmware is ontworpen en extreem aan het systeem is aangepast.
• Het omvat ruimtevaartuigen (Perseverance rover, Dragon crew capsule en Falcon 9 raket), auto's (Toyota, Hyundai, Mercedes-Benz, Audi en Tesla), televisies (LG en Samsung Smart TV's), videogameconsoles, smart home-apparaten, automatiseringsbesturingen en routers.

Linux is een van de meest opvallende voorbeelden van samenwerking tussen open source en vrije software. De broncode mag door iedereen op niet-commerciële of commerciële wijze worden gedistribueerd, gewijzigd en gebruikt onder de voorwaarden van de respectievelijke licenties, zoals de GNU GPL (General Public License). De Linux-kernel is bijvoorbeeld gelicentieerd op basis van de GPLv2.

Geschiedenis van Linux-besturingssysteem

Voorlopers
Het op Unix gebaseerde besturingssysteem werd in 1969 geïmplementeerd en ontworpen AT&T's bel labs van Joe Ossanna, Douglas Mcllroy, Dennis Ritchie en Ken Thompson in de Verenigde Staten. Unix werd voor het eerst gepubliceerd in 1971 en was volledig in assembleertaal geschreven, zoals destijds de basispraktijk was. Het werd in 1973 op een baanbrekende manier bijgewerkt in de C-taal door Dennis Ritchie. De beschikbaarheid van een Unix-taalimplementatie op hoog niveau maakte de portering naar verschillende computerplatforms gemakkelijk.Creatie
Torvalds schreef zich in voor een Unix-cursus tijdens een bezoek aan de Universiteit van Helsinki in de herfst van de jaren negentig. De cursus maakte gebruik van een MicroVAX-minicomputer waarop Ultrix werd uitgevoerd, en een van de benodigde teksten was Operating Systems: Design and Implementation door Andrews S. Tanenbaum. Het leerboek bevatte een kopie van het MINIX-besturingssysteem van Tanenbaum. Het was samen met deze cursus dat Torvalds zich aanvankelijk openstelde voor Unix. Hij raakte geïnteresseerd in besturingssystemen in 1991. Gefrustreerd door de MINIX-licenties, die deze destijds beperkten tot uitsluitend educatief gebruik, begon hij te werken aan de kernel van zijn besturingssysteem, die uiteindelijk de Linux Kernel werd.
Torvalds begon met de ontwikkeling van de Linux-kernel op MINIX, en software geschreven voor MINIX werd ook op Linux gebruikt. Later werd Linux gecultiveerd en toen verscheen de ontwikkeling van de Linux-kernel op Linux-systemen. Ook vervingen GNU-applicaties elk MINIX-onderdeel omdat het gunstig was om de gratis code via het GNU-project te gebruiken met het nieuwe besturingssysteem; code die is gelicentieerd onder de GNU GPL kan opnieuw worden toegepast in andere computerfuncties, zolang deze ook wordt gepubliceerd onder een compatibele of dezelfde licentie.
Torvalds begon met de overstap van zijn feitelijke licentie, die commerciële distributie verbood, naar de GNU GPL. Ontwikkelaars ontwikkelden GNU-elementen met de Linux Kernel, waardoor een gratis en volledig functioneel besturingssysteem ontstond.Huidige ontwikkeling
De hoofdonderhouder van de Linux Kernel is Greg Kroah-Hartman die de ontwikkeling ervan begeleidt. De uitvoerend directeur van de Free Software Foundation is William John Sullivan , die op zijn beurt de GNU-componenten ondersteunde. Bedrijven en individuen ontwikkelen eindelijk niet-GNU-componenten van derden.
De componenten van derden bestaan ​​uit een breed scala aan werk en kunnen zowel gebruikersbibliotheken en -applicaties als kernelmodules bevatten. De Linux-gemeenschap en leveranciers distribueren en combineren de kernel, niet-GNU-componenten en GNU-componenten met extra pakketbeheersoftware op de manier van Linux-distributies.Populaire en commerciële acceptatie
In productieomgevingen begon de adoptie van Linux aanvankelijk halverwege de jaren negentig een vlucht te nemen in de supercomputergemeenschap, in plaats van alleen door hobbyisten te worden gebruikt, waar organisaties als NASA hun dure machines steeds meer begonnen te vervangen door goedkope standaardcomputerclusters waarop Linux draaide. Commercieel gebruik begon toen IBM en Dell, achtervolgd door Hewlett-Packard, Linux-ondersteuning begonnen te bieden om te ontsnappen aan het monopolie van Microsoft op de desktop OS-markt.
Linux-systemen worden tegenwoordig volledig gebruikt in de computerwereld, van embedded systemen tot elke virtuele supercomputer, en hebben een positie veroverd in serverinstallaties zoals de beroemde LAMP-applicatiestack. Het gebruik van Linux-distributies op bedrijfs- en thuisdesktops heeft zich ontwikkeld.
Ook zijn Linux-distributies beroemd geworden op de netbook-markt, waarbij verschillende apparaten meebewegen met geïnstalleerde, aangepaste Linux-distributies en Google hun ChromeOS publiceert die voor netbooks is ontwikkeld.

Ontwerp van Linux-besturingssysteem

Verschillende open-sourceontwikkelaars geven toe dat de Linux-kernel niet is ontwikkeld, maar in plaats daarvan is geëvolueerd uit natuurlijke selectie. Een op Linux gebaseerd systeem is een compatibel Unix-achtig besturingssysteem, dat veel van zijn algemene ontwerp heeft ontleend aan principes die in de jaren zeventig en tachtig in Unix zijn gemaakt. Een dergelijk systeem maakt gebruik van de Linux-kernel, een monolithische kernel die bestandssystemen, randtoegang, netwerken en procescontrole beheert. Apparaatstuurprogramma's zijn rechtstreeks geïntegreerd met de kernel of opgenomen als modules die worden geladen terwijl het apparaat actief is.

Geïnstalleerde Linux-systeemcomponenten omvatten het volgende:

• A bootlader , bijvoorbeeld systemd-boot, SYSLINUX, LILO en GNU GRUB. Het is een programma dat de Linux-kernel in het hoofdgeheugen van de computer kan laden door het door de computer te laten uitvoeren nadat de firmware-aanmelding is uitgevoerd en wanneer het is ingeschakeld.
• Een voer het programma in , zoals de traditionele sysvinit en de nieuwere Upstart, OpenRC en systemd. Het is het eerste proces dat wordt aangekondigd door de Linux-kernel en de procesboomwortel. Met andere woorden, elk proces wordt geopend vanaf init. Het initieert processen zoals aanmeldingsprompts en systeemdiensten (in terminal- of grafische modus).
Softwarebibliotheken , die code bevatten die kan worden toegepast door lopende processen. De dynamische linker die het gebruik van dynamische bibliotheken afhandelt, heet Id-linux.so op Linux-systemen met uitvoerbare bestanden in ELF-formaat. Er worden ook headerbestanden toegevoegd om de interface van de geïnstalleerde bibliotheken te definiëren als het systeem zo is geconfigureerd dat de gebruiker zelf software kan verzamelen. Bovendien is de meest gebruikte softwarebibliotheek de GNU C Library (glibc) op Linux-systemen. Er zijn verschillende andere verplichtingen, zoals Mesa en SDL.
• De C-standaardbibliotheek is vereist om C-programma's uit te voeren op een systeem waarbij de GNU C-bibliotheek een standaard is. Er zijn alternatieven ontwikkeld zoals uClibc (ontwikkeld voor uClinux), EGLIBC (glibc-vork ooit door Debian gebruikt) en musl. De eerste twee worden nu echter niet gehandhaafd. Android gebruikt zijn C-bibliotheek, die bekend staat als Bionische .
Gebruikersomgeving
Ook wordt de gebruikersinterface een shell genoemd. Het is een GUI (grafische gebruikersinterface), een CLI (opdrachtregelinterface) of bedieningselementen die zijn gekoppeld aan de bijbehorende hardware, wat normaal is voor ingebedde systemen. De standaardgebruikersinterface is grafisch voor desktopsystemen. De CLI is echter beschikbaar via terminalemulatorvensters of op een geïsoleerde virtuele console.
Commandoregelinterfaceshells zijn op tekst gebaseerde gebruikersinterfaces, die tekst gebruiken voor zowel uitvoer als invoer. De dominante shell is de bash (Bourne-Again Shell) die in Linux wordt gebruikt, oorspronkelijk ontworpen voor het GNU-project. Bijna elke low-level component van Linux, inclusief verschillende userland-onderdelen, gebruikt uitsluitend de CLI. De CLI is met name compatibel met vertraagde of repetitieve taakautomatisering en zorgt voor zeer gemakkelijke communicatie tussen processen.
• GUI-shells zijn de bekendste gebruikersinterfaces op desktopsystemen, verpakt in brede desktopomgevingen zoals Xfce, Pantheon, LXDE, Cinnamon, MATE, GNOME en KDE Plasma, hoewel er een reeks verschillende gebruikersinterfaces beschikbaar is.
• De meeste bekende gebruikersinterfaces werken met het concept van het X Window-systeem, bekend als 'X' .
• Het biedt netwerktransparantie en maakt het mogelijk een grafische applicatie die actief is op een systeem, te tonen op een ander systeem waarin een gebruiker met de applicatie kan samenwerken.
• Hoewel bepaalde X Window System-extensies niet op het netwerk kunnen werken.
• Er zijn veel X-displayservers beschikbaar met de X.Org Server, waarvan de referentie-implementatie de bekendste is.
Video-invoerinfrastructuur
Momenteel heeft Linux twee kernel-userspace API's om video-invoerapparaten te verwerken: DVB API voor tv-ontvangst en V4L2 API voor radio- en videostreams.
Deze infrastructuur moet evolueren om beter bij andere apparaten te passen vanwege de diversiteit en complexiteit van verschillende apparaten en vanwege het grote aantal standaarden en formaten die door die API's worden beheerd. Een betere apparatenbibliotheek in de gebruikersruimte is ook de sleutel tot succes tot gebruikersruimtetoepassingen die kunnen werken met elk formaat dat door apparaten wordt ondersteund.

Gebruik van Linux-besturingssysteem

Verschillende kwantitatieve onderzoeken naar open source/vrije software concentreren zich op onderwerpen als betrouwbaarheid en marktaandeel, waarbij veel onderzoeken specifiek Linux onderzoeken. De Linux-markt ontwikkelt zich, en de omvang van de Linux OS-markt zal in 2027 naar verwachting een ontwikkeling van 19,2% kennen, tot 15,64 miljard dollar, vergeleken met 3,89 miljard in 2019. Voorstanders en analisten schrijven het associatieve Linux-succes toe aan de vrijheid en de lage kosten ervan. , betrouwbaarheid en beveiliging tegen leverancierslock-in.

Webservers
W3Cook publiceert statistieken die gebruik maken van de top 1.000.000 Alexa-domeinen, die schatten dat 96,55% van de webservers Linux gebruikt, 1,73% Windows en 1,72% FreeBSD vanaf mei 2015.Laptops en desktops
Volgens webserverstatistieken bedraagt ​​het geschatte Linux-marktaandeel vanaf mei 2022 ongeveer 2,5% op desktopcomputers. Microsoft Windows heeft een marktaandeel van ongeveer 75,5%, terwijl macOS ongeveer 14,9% heeft.Mobiele toestellen
Android is het toonaangevende besturingssysteem voor smartphones geworden dat op de Linux-kernel is gebaseerd. In juli 2022 gebruikte 71,9% van de smartphones wereldwijd die internet gebruikten Android. Bovendien is Android een bekend besturingssysteem voor tablets, dat vanaf 2013 verantwoordelijk was voor meer dan 60% van de tafelverkoop.Film productie
Linux is al jaren het favoriete platform in de filmindustrie. De eerste grote film die op een Linux-server werd uitgebracht, was Titanic uit 1997. Sindsdien zijn grote studio's, waaronder Industrial Light & Magic, Weta Digital, Pixar en DreamWorks Animation, verhuisd naar Linux.Gebruik door de overheid
Linux-distributies zijn ook populair geworden bij verschillende nationale en lokale overheden. Kerala is zo ver gegaan dat elke openbare middelbare school Linux op zijn systemen gebruikt. China gebruikt Linux exclusief als besturingssysteem voor zijn Loongson-processorfamilie om technologische onafhankelijkheid te bereiken.
Een paar regio's hebben hun Linux-distributie in Spanje geïntegreerd, die op grote schaal wordt gebruikt in officiële en onderwijsinstellingen. Ook Duitsland en Frankrijk hebben stappen gezet in de richting van de adoptie van Linux. Het Red Star OS van Noord-Korea is gebaseerd op een Fedora Linux-versie die sinds 2002 is ontwikkeld.

Linux-besturingssysteem werkt

Het Linux-besturingssysteem volgt een standaardontwerp dat de sleutel is tot de verschillende distributies en variaties. Elke Linux-distributie is gebaseerd op de Linux-kernel, maar kan verschillen op basis van factoren zoals:

Kernel-versie:Distro's kunnen worden opgezet met recentere releases om nieuwe aspecten toe te voegen of met eerdere releases om evenwichtiger te zijn.Kernelmodules:Het is software die kan worden verwijderd en geladen in de kernelontwikkelingsfunctionaliteit zonder opnieuw op te starten. Vaak worden kernelmodules gebruikt ter ondersteuning van:
• Apparaatstuurprogramma's, die gebruik maken van code die beheert hoe gekoppelde apparaten werken.
• Bestandssysteemstuurprogramma's, die gebruik maken van code die beheert hoe de kernel werkt met verschillende bestandssystemen.
• Systeemaanroepen, waarbij gebruik wordt gemaakt van code die beheert hoe programma's services claimen via de kernel.
Configuratie-opties:Voor een paar gespecialiseerde distributies worden kernels gebruikt die zijn verenigd met configuratie-opties die zijn geconfigureerd om alleen bestandssysteem- of apparaatstuurprogramma's toe te voegen; bijvoorbeeld het compileren van de kernel voor elk draadloos apparaat zonder stuurprogramma's voor bekabelde netwerkapparaten.
De kernel is het enige dat elk systeem gemeen heeft met Linux. Linux werkt door:
• Opstarten en laden van de Linux-kernel.
• De kernel verwerkt elke systeemuitvoer en -invoer zodra deze is opgestart. Het systeem wordt opgestart en processen kunnen worden geïnitialiseerd.
• Het systeem kan worden gebruikt voor processen die opdrachten bevatten die interactief worden ingevoerd via de opdrachtregel, netwerkserverfuncties, desktopapplicaties of welk programma of applicatie dan ook terwijl systeemprocessen worden opgestart.

De gebruikerservaring kan sterk variëren, afhankelijk van de manier waarop het Linux-systeem wordt gebruikt, terwijl de kernel vrijwel identiek kan zijn, met enkele compilatieverschillen en verschillen in configuratie. Een paar gebruiksscenario's van Linux met verschillende gebruikerservaringen zijn bijvoorbeeld:

Desktopproductiviteit systemen, zoals die worden gebruikt door softwareontwikkelaars of verschillende andere professionals. De werkstations voor softwareontwikkeling kunnen worden verbeterd wat betreft prestaties, terwijl desktops kunnen worden verbeterd voor het gebruik van desktopproductiviteitstools voor administratieve professionals. Netwerkservers voegt misschien niet eens een opdrachtregelvenster toe voor directe toegang. Op afstand worden deze headless servers afgehandeld door Windows-sessies of netwerkterminals. Servers kunnen door meerdere worden gebruikt, maar mogen alleen rechtstreeks toegankelijk zijn voor geautoriseerde systeembeheerders. Dunne klanten laat gebruikers een rijke desktopomgeving gebruiken met een lichtgewicht apparaat. Het omvat Google Chromebooks en Raspberry Pi-systemen met één kaart.

Linux werkt vrijwel hetzelfde als elk GUI-gebaseerd besturingssysteem wanneer het wordt gebruikt als een GUI met een desktopomgeving. Applicaties en vele andere bronnen kunnen worden gestart door op pictogrammen te drukken, en bestanden kunnen worden verwijderd, gekopieerd of verplaatst met behulp van een trackpad of muis.

Linux-distributies

Linux heeft de copyleft-bepalingen van de Free Software Foundation geaccepteerd, die de GNU GPL heeft geproduceerd sinds de start van de ontwikkeling ervan. De GPL beschrijft dat alles wat als gewijzigd en gratis wordt beschouwd, vrijelijk moet worden verspreid.
Er zijn honderden Linux-versies, ook wel distro's of distributies genoemd, beschikbaar. Meestal onderscheiden distributies zich door het definiëren van een specifiek doel, doelmarkt, functie of filosofie.

Er zijn veel distributies gemaakt voor specifieke doelfuncties, zoals beveiliging, gaming, desktops, servers of ingebedde apparaten, zoals Raspberry Pi-systemen. Bijna elke moderne distributie is klaar voor gebruik en voorgecompileerd, terwijl andere, zoals Gentoo Linux, zijn samengesteld uit broncode die elke gebruiker lokaal kan compileren tijdens het starten van de installatie om hun systeemconfiguratie te gebruiken.

Voor- en nadelen van Linux-besturingssysteem

Enkele voordelen van het gebruik van Linux worden hieronder opgesomd en uitgelegd:

Open source:De Linux-kernel wordt gepubliceerd onder de open-source softwarelicentie van GNU GPL. De meeste distributies bevatten meerdere applicaties met verschillende opties in vrijwel alle categorieën. Bovendien bevatten verschillende distributies propriëtaire software, zoals apparaatstuurprogramma's die door fabrikanten worden aangeboden, ter ondersteuning van hardware.Betrouwbaarheid:Linux wordt behandeld als een betrouwbaar besturingssysteem en wordt goed ondersteund met verschillende beveiligingspatches. Bovendien wordt Linux behandeld als een stabiel besturingssysteem, wat betekent dat het onder vrijwel alle omstandigheden kan worden uitgevoerd. Linux kan ook fouten afhandelen bij het uitvoeren van onverwachte invoer en software.Licentiekosten:Linux heeft geen nauwkeurige licentiekosten, in tegenstelling tot Apple macOS of Microsoft Windows. Hoewel er tegen betaling systeemondersteuning beschikbaar is bij verschillende Linux-leveranciers, is het besturingssysteem zelf gratis te gebruiken en te kopiëren. Een paar IT-organisaties hebben hun besparingen vergroot door hun serversoftware van een commercieel besturingssysteem naar Linux te verplaatsen.Achterwaartse compatibiliteit:Linux en veel open-sourcesoftware worden vaak bijgewerkt voor functionele en beveiligingspatches, terwijl ze toch kernfunctionaliteit hebben. Shell-scripts en -configuraties zullen waarschijnlijk onveranderd blijven werken, zelfs als er software-updates worden gebruikt. Over het algemeen veranderen Linux en andere open source-applicaties hun werkingsmodi niet met nieuwe versies, in tegenstelling tot economische softwareleveranciers die nieuwe releases van hun besturingssystemen voorzien van nieuwe werkvormen.Verschillende keuzes:Tussen bijna alle oneindige opties, verschillende beschikbare distributies en vele applicatie-opties om Linux op bijna alle hardwareplatforms te configureren, compileren en uit te voeren, is het mogelijk om Linux voor bijna alle applicaties te ontwikkelen.

Een paar nadelen van Linux zijn:

Gebrek aan standaard:Voor Linux is geen standaardversie beschikbaar, wat misschien leuk is om Linux te optimaliseren voor specifieke toepassingen, maar minder om desktopimages en gestandaardiseerde servers in te zetten. De enorme verscheidenheid aan opties kan de uitkomst van de ondersteuning ingewikkeld maken.Ondersteuningskosten:Ondersteuning is niet gratis, terwijl een organisatie Linux vrijelijk kan aanschaffen zonder licentiekosten. Bijna alle zakelijke Linux-distributeurs, zoals Red Hat en SUSE, bieden ondersteuningscontracten aan. Deze licentiekosten kunnen de besparingen, afhankelijk van de situatie, aanzienlijk verlagen.Eigen software:Software voor pc-productiviteit, zoals Microsoft Office, kan niet worden gebruikt op Linux-desktops, en veel bedrijfseigen software is mogelijk niet beschikbaar voor Linux-platforms.Steile leercurve:Verschillende gebruikers strijden om het leren gebruiken van op Linux gebaseerde applicaties en Linux-desktops.Niet-ondersteunde hardware:Verschillende hardwarefabrikanten maken de apparaatstuurprogramma's van Linux toegankelijk voor hun producten, maar verschillende doen dat niet.