什么是 Linux？

Linux是一种基于 Unix 的开源操作系统 (OS)。它可以在计算机、服务器、移动电话以及各种其他设备上运行。

自1991年 Linux 问世以来，它已成为世界上使用最广泛的操作系统之一，为诸如 Microsoft Windows 和 macOS 等专有操作系统提供了一个免费的替代方案。

Linux 由 Linus Torvalds 开发，旨在成为 Unix 的一种类似 Unix 的替代品，Unix 是最早构建的操作系统之一。Linux 的功能在很大程度上依赖于 Linux 内核。在操作系统中，内核是一个计算机程序，它允许用户控制系统硬件和软件。除了内核之外，Linux 操作系统还使用了各种组件，如系统库和空间实用程序，但它们都依赖内核来与用户进行通信并接收命令。

Linux 内核是一个免费的开源内核，所有运行 Linux 操作系统的设备和系统都使用这个内核。内核是一个连接硬件和软件的计算机程序，允许用户管理不同的系统组件，包括网络、文件系统、驱动程序等。

内核设计对于防止冲突以及维护使计算机系统正常运作的重要进程的稳定性至关重要，这些进程包括输入/输出 (I/O)、计算机处理单元 (CPU) 的使用以及应用程序的执行。Linux 内核以其灵活性、稳定性和高性能而闻名，而 Linux 操作系统之所以能成为世界上最受欢迎的操作系统之一，很大程度上归功于 Linux 内核的有效性。

在 Linux 操作系统中，内核与软件包和实用程序相结合，构成了 Linux 发行版，使用户能够安全、有效地操作计算机。

Linux 之所以如此成功，其中一个方面在于它不断受到全球开发者社区的改进。每隔 9 至 10 周，就会有一个新版本的 Linux 内核向全球发布，这些更新旨在提高性能、增加功能以及增强与新设备的兼容性。Linux 的每个新版本都被称为一个“稳定内核”，并会被添加到 kernel.org 和 GitHub 上维护的 Linux 发行版仓库中。

Linux 用户依靠软件包管理器来集成每个新版本。软件包管理器是协助安装、更新和删除软件包的软件工具。

一些严重依赖 Linux 来实现自身软件的功能的供应商可能更倾向于维护一个定制的源代码树或 Linux 内核源代码集合，以便他们可以根据自己的需求进行部署。这种方法被称为维护一个“定制 Linux 内核”或“分叉 Linux 发行版”，在许多依赖新技术（如人工智能 (AI)、边缘计算和物联网 (IoT) ）的现代企业应用的开发中，这种方法起到了至关重要的作用。

例如，Red Hat 部署了一个名为 Red Hat Enterprise Linux 的 Linux 版本，这是一个稳定、高性能的平台，具备特殊的 Linux 安全和管理功能。CentOS（社区企业操作系统）是另一个基于 Red Hat 的免费开源 Linux 发行版。Debian 则是另一种选择——它是一个基于 Linux 内核构建的可定制操作系统，特别使用其源代码树来维护 Ubuntu，而 Ubuntu 是一个对许多 IoT 架构至关重要的开源代码。

Linux 操作系统架构建立在模块化设计之上，这是其众多版本和许多流行 Linux 发行版的关键特性。虽然 Linux 发行版都基于 Linux 内核，但每个版本可能因内核版本和模块而异。

• 版本：每个 Linux 操作系统都可以根据用户的特定需求进行定制。例如，如果有人需要使用 Linux 来支持 AI、ML 和边缘计算等新技术，他们可以选择一个较新的版本。然而，如果他们更看重可靠性，他们就可以选择使用一个更旧的、可能更稳定，但与新技术的兼容性较差内核版本。

• 模块：模块是特定的软件应用程序，可以加载到内核上或从内核上卸载，以在不重启系统的情况下扩展功能。本质上，内核模块使操作系统能够与新设备（通常是驱动程序）兼容，而无需重启系统即可使其识别并支持该设备。此外，文件系统驱动程序依赖于代码来指示内核如何与不同的文件系统进行交互操作。

所有运行 Linux 操作系统的系统都必须运行 Linux 内核，而 Linux 内核的运行主要分为三个简单步骤。

• 引导过程：启动时，Linux 系统的 BIOS（基本输入/输出系统）会加载引导加载程序，通常称为 GRUB（大统一引导加载程序），该程序从硬盘找到 Linux 内核映像并将之复制到内存中启动。这使得内核能够控制系统并开始执行任务。

• 管理输入/输出：一旦内核启动完成，它就会控制系统，并能够启动和控制所有关联的进程。Linux 通过一系列流（如标准输入、输出和错误）来管理输入/输出，系统的底层应用程序可以访问这些流。Linux 内核控制着应用程序与外部硬件设备之间的所有通信，通过驱动程序将应用程序的请求发送到设备。

• 使用 Linux 命令行界面 (CLI)：命令行界面 (CLI) 是一种基于文本的方式，通过键盘与操作系统进行交互。Linux CLI 允许用户通过在 CLI 中输入简单的指令来轻松控制和管理计算机系统的资源。系统启动完成后，Linux 会根据用户请求来启动进程。例如，对计算机网络功能至关重要的网络服务器功能，依赖于 Linux 运行“服务”或“守护进程”——这是一种基于预定义网络协议来处理用户和节点请求的软件程序。

作为世界上最受欢迎的开源操作系统，Linux 可供任何人免费使用和按需定制。它被认为具有高性能、灵活性、稳定性和安全性。得益于一群专注的开发人员不断对其进行更新，Linux 与新技术高度兼容。

在 Linux 上构建有很多优势，具体取决于组织或个人的用例。然而，也存在一些缺点。以下是一些关键的考虑因素，适用于希望使用 Linux 满足业务需求的任何人。

随着 Linux 操作系统的每个新版本的发布，Linux 用户可以获得新的硬件资源、应用程序和功能。如今，Linux 被用于各种用途，包括作为 Web 服务器、科学计算和边缘计算实例的操作系统，以及通过 Android 操作系统在智能手机上运行等。以下是 Linux 在全球范围内最受欢迎的一些应用方式。

Linux 用于提高生产力并简化许多桌面实例的运营。对于喜欢使用免费、开源操作系统而非商用操作系统作为桌面环境的程序员来说，Linux 是最广泛使用的选项之一。

例如，Linux Fedora 是基于 Linux 内核的免费开源操作系统 (OS)，包含用于许多基本任务的软件。Linux Mint 是另一个基于 Linux 的免费操作系统，迄今为止已成为最受欢迎的 Linux 发行版之一。

Linux 被广泛用于连接各种生态系统中的设备和系统，以便通过网络交换信息和资源。作为网络操作系统，Linux 用于路由器、交换机、域名系统 (DNS) 服务器和许多其他对网络至关重要的设备。

使用 Linux 操作系统的服务器被称为 Linux 服务器。例如，Cisco 就依赖 Linux 内核来支撑其广受欢迎的Cisco Internetwork Operating System (IOS) 的一个版本。根据 W3Techs 最近的一项调查，全球有一半以上的 Web 服务器都运行在 Linux 上。

目前使用的大多数 Web 服务器都是“无头”的，这意味着它们没有显示器或键盘等图形用户界面 (GUI)。通过网络远程管理的无头系统通常依靠 Linux 操作系统来供用户交互和操作。例如，K 桌面环境 (KDE)，是一款适用于 Linux 的免费开源 GUI，由社区驱动，被认为比许多其他桌面环境对用户更加友好。

DevOps（一种用于加速应用程序交付的软件开发方法）严重依赖 Linux 操作系统。Linux 的开源特性和广泛的接口能力，使其在 DevOps 环境中添加自动化和基础设施控制功能方面至关重要。

Linux 操作系统被广泛应用于许多流行的物联网 (IoT) 设备中，包括智能手表、智能音箱、恒温器等。其灵活性和可扩展性使其成为 IoT 设备的理想选择，因为这些设备的功能依赖于连接到云端的复杂应用程序。

在 IoT 设备上，Linux 操作系统有助于管理关键的运算和硬件资源，并为应用程序提供底层平台，以便它们能够运行并连接到其他网络。

Linux 是许多云计算实例中的底层操作系统。所有主要云供应商，包括 Amazon Web Services (AWS)、Microsoft Azure、Google Cloud Platform (GCP)、IBM 等，都在其平台上提供 Linux 内核发行版。同样，Linux 的灵活性、可扩展性和成本效益使其成为云供应商和基于云的应用程序的热门选择。根据 Linux 基金会的数据，Linux 承载了 90% 的公有云工作负载。

许多超级计算机（加快高性能计算求解速度的计算机）都依赖于 Linux，而超级计算机开发人员也会定制 Linux 的开源代码来满足他们的特定需求。例如，用于科学计算的“Avalon 集群”，是由 PC 等现成的硬件和开源软件构成的，与其他超级计算机相比，可供更广泛领域的研究科学家使用。