Was ist Linux?

Linux ist ein Open-Source-Betriebssystem (OS), das auf Unix basiert. Es läuft auf Computern, Servern, Mobiltelefonen und einer Vielzahl anderer Geräte.

Seit es 1991 erfunden wurde, hat es sich zu einem der am weitesten verbreiteten Betriebssysteme der Welt entwickelt und bietet eine kostenlose Alternative zu anderen proprietären Betriebssystemen wie Microsoft Windows und macOS.

Linux wurde von Linus Torvalds als Unix-ähnliche Alternative zu Unix entwickelt, einem der ersten Betriebssysteme überhaupt. Es ist stark auf den Linux-Kernel angewiesen, um seine Funktionalität zu gewährleisten. In einem Betriebssystem ist der Kernel ein Computerprogramm, mit dem Benutzer die Hardware und Software des Systems steuern können. Zusätzlich zum Kernel verwendet das Linux-Betriebssystem verschiedene Komponenten, wie Systembibliotheken und Raum-Dienstprogramme, aber sie alle sind auf den Kernel angewiesen, um zu kommunizieren und Befehle von Benutzern zu empfangen.

Der Linux-Kernel ist ein kostenloser Open-Source-Kernel, der von allen Geräten und Systemen verwendet wird, auf denen das Linux-Betriebssystem läuft. Der Kernel ist ein Computerprogramm, das Hardware und Software miteinander verbindet und es Benutzern ermöglicht, verschiedene Komponenten zu verwalten, einschließlich Netzwerke, Dateisysteme, Treiber und mehr.

Das Kerneldesign ist kritisch für die Vermeidung von Konflikten und die Aufrechterhaltung der Stabilität wichtiger Prozesse, die ein Computersystem zum Laufen bringen, wie Eingabe/Ausgabe (I/O), CPU-Auslastung (Computer Processing Unit) -Nutzung und die Ausführung von Anwendungen. Der Linux-Kernel ist für seine Flexibilität, Stabilität und hohe Leistung bekannt, und das Linux-Betriebssystem hat sich zu einem der beliebtesten Betriebssysteme der Welt entwickelt, vor allem aufgrund seiner Leistungsfähigkeit.

Im Linux-Betriebssystem wird der Kernel mit Softwarepaketen und Utilities zu Linux-Distributionen kombiniert, die es den Benutzern ermöglichen, ihre Computer sicher und effektiv zu betreiben.

Einer der Aspekte, die Linux so erfolgreich gemacht haben, ist die ständige Verbesserung durch eine globale Entwickler-Community. Alle 9–10 Wochen wird eine neue Version des Linux-Kernels mit Updates zur Verfügung gestellt, um die Leistung zu verbessern, Funktionen hinzuzufügen und die Kompatibilität mit neuen Geräten zu erhöhen. Jede neue Linux-Version wird als „stabiler Kernel“ bezeichnet und zu einem Repository von Linux-Distributionen hinzugefügt, die auf kernel.org und GitHub aufbewahrt werden.

Linux-Benutzer verlassen sich bei der Integration jeder neuen Version auf Paketmanager. Paketmanager sind Softwaretools, die bei der Installation, Aktualisierung und Entfernung von Softwarepaketen helfen.

Einige Anbieter, die sich hinsichtlich der Funktionalität ihrer eigenen Software stark auf Linux verlassen, ziehen es möglicherweise vor, einen angepassten Quellbaum oder eine Sammlung von Linux-Kernel-Quellcode zu verwalten, die sie für ihre eigenen Zwecke bereitstellen können. Dieser Ansatz, der als „benutzerdefinierter Linux-Kernel“ oder „gezweigte Linux-Distribution“ bezeichnet wird, war entscheidend für die Entwicklung vieler moderner Unternehmensanwendungen, die auf neueren Technologien wie KI, Edge Computing und dem Internet der Dinge (IoT) basieren.

Red Hat setzt beispielsweise eine Version von Linux ein, die als Red Hat Enterprise Linux bekannt ist. Dabei handelt es sich um eine stabile, hochleistungsstarke Plattform mit speziellen Linux-Sicherheits- und Managementfunktionen. CentOS (Community Enterprise Operating System) ist eine weitere kostenlose Open-Source-Linux-Distribution, die auf Red Hat basiert. Debian ist eine weitere Option – ein anpassbares Betriebssystem, das auf dem Linux-Kernel aufbaut und seinen Quellbaum speziell für die Wartung von Ubuntu nutzt, einem Open-Source-Code, der für viele IoT-Architekturen kritisch ist. 

Die Architektur des Linux-Betriebssystems ist modular aufgebaut – ein Hauptmerkmal der zahlreichen Versionen und vieler beliebter Linux-Distributionen. Obwohl alle Linux-Distributionen auf dem Linux-Kernel basieren, kann sich jede Version je nach Kernel-Versionen und Modulen unterscheiden.

• Versionen: Jedes Linux-Betriebssystem kann an die spezifischen Anforderungen eines Benutzers angepasst werden. Wenn jemand beispielsweise Linux mit neueren Technologien wie KI, ML und Edge Computing verwenden muss, kann er sich für eine neuere Version entscheiden. Wenn jedoch mehr Zuverlässigkeit gvewünscht wird, kann eine älteren Kernelversion verwendet werden, die stabiler, aber weniger mit neueren Technologien kompatibel ist.

• Module: Module sind spezifische Softwareanwendungen, die auf einen Kernel gelegt oder entfernt werden können, um die Funktionalität ohne Neustart zu erweitern. Im Grunde macht ein Kernel-Modul das Betriebssystem mit einem neuen Gerät – oft einem Treiber – kompatibel, ohne dass das System neu gestartet werden muss, damit es das Gerät erkennt und unterstützt. Darüber hinaus sind Dateisystemtreiber auf Code angewiesen, der vorgibt, wie der Kernel mit verschiedenen Dateisystemen arbeitet.

Alle Systeme, auf denen das Linux-Betriebssystem läuft, müssen den Linux-Kernel ausführen, der in 3 einfachen Schritten funktioniert.

• Bootprozess: Bei der Initiierung lädt das BIOS (Basic Input/Output System) des Linux-Systems ein Bootloader-Programm, das normalerweise GRUB (Grand Unified Bootloader) genannt wird und das Linux-Kernel-Image von der Festplatte in den Speicher findet und startet. Dadurch kann der Kernel die Kontrolle über das System übernehmen und mit der Ausführung von Aufgaben beginnen.

• Verwaltung von Eingaben/Ausgaben: Sobald der Kernel gebootet wurde, hat er die Kontrolle über das System und kann alle zugehörigen Prozesse starten und steuern. Linux verwaltet die Eingabe/Ausgabe über eine Reihe von Streams (z. B. Standardeingabe, -ausgabe und -fehler), auf die die dem System zugrunde liegenden Anwendungen Zugriff haben. Der Linux-Kernel steuert die gesamte Kommunikation zwischen Anwendungen und externen Hardwaregeräten, indem er Anfragen von Anwendungen über Treiber an die Geräte sendet.

• Verwendung der Linux-Befehlszeilenschnittstelle (CLI): Eine Befehlszeilenschnittstelle (Command Line Interface, CLI) ist eine textbasierte Methode zur Interaktion mit einem Betriebssystem über eine Tastatur. Mit der Linux CLI können Sie die Ressourcen eines Computersystems ganz einfach kontrollieren und verwalten, indem Sie einfache Anweisungen über die CLI eingeben. Sobald das System gebootet ist, initiiert Linux Prozesse als Reaktion auf Benutzeranfragen. So sind beispielsweise Netzwerkserverfunktionen, die kritisch für die Funktionalität eines Computernetzwerks sind, darauf angewiesen, dass unter Linux ein Dienst oder Daemon läuft - ein Softwareprogramm, das Anfragen von Benutzern und Knoten auf der Grundlage eines vordefinierten Netzwerkprotokolls verarbeitet.

Als das weltweit beliebteste Open-Source-Betriebssystem kann Linux von jedem kostenlos verwendet und nach Belieben angepasst werden. Es gilt als leistungsstark, flexibel, stabil und sicher. Da es von einer dedizierten Entwickler-Community ständig aktualisiert wird, ist es in hohem Maße mit neueren Technologien kompatibel.

Je nach Anwendungsfall eines Unternehmens oder einer Person bietet der Aufbau auf Linux viele Vorteile. Es gibt jedoch auch einige Nachteile. Hier sind einige wichtige Punkte, die für alle zu beachten sind, die Linux für ihre geschäftlichen Anforderungen nutzen möchten.

Mit jeder neuen Version des Linux-Betriebssystems werden Linux-Benutzern neue Hardwareressourcen, Anwendungen und Funktionen zur Verfügung gestellt. Heute wird Linux für verschiedene Zwecke verwendet, unter anderem als Betriebssystem für Webserver, wissenschaftliche und Edge-Computing-Instanzen, Smartphones über das Android-Betriebssystem und mehr. Hier sind einige der weltweit beliebtesten Einsatzmöglichkeiten von Linux.

Linux wird auf vielen Desktop-Instanzen eingesetzt, um die Produktivität zu steigern und den Betrieb zu optimieren. Für Programmierer, die ein kostenloses Open-Source-Betriebssystem einer kommerziell verfügbaren 1 für ihre Desktop-Umgebung vorziehen, ist Linux eine der am weitesten verbreiteten Optionen.

Linux Fedora ist beispielsweise ein kostenloses Open-Source-Betriebssystem, das auf dem Linux-Kernel basiert und Software für viele grundlegende Aufgaben enthält. Linux Mint, ein weiteres kostenloses Betriebssystem auf Linux-Basis, hat sich zu einer der bislang beliebtesten Linux-Distributionen entwickelt.

Linux wird häufig verwendet, um Geräte und Systeme in einer Reihe von Ökosystemen zu verbinden, um Informationen und Ressourcen über ein Netzwerk auszutauschen. Als Netzwerkbetriebssystem wird Linux auf Routern, Switches, DNS-Servern (Domain Name System) und vielen anderen Geräten eingesetzt, die für Netzwerke kritisch sind.

Ein Server, der ein Linux-Betriebssystem verwendet, wird als Linux-Server bezeichnet. Cisco zum Beispiel verlässt sich auf den Linux-Kernel, um eine Version seines beliebten Cisco Internetwork Operating System (IOS) zu unterstützen. Laut einer aktuellen Umfrage von W3Techs läuft auf mehr als der Hälfte aller weltweit betriebenen Webserver Linux.

Die meisten aktuell verwendeten Webserver sind „headless“, was bedeutet, dass sie keine grafische Benutzeroberfläche (GUI) wie einen Monitor oder eine Tastatur haben. Headless-Systeme, die über ein Netzwerk aus der Ferne verwaltet werden, basieren oft auf einem Linux-Betriebssystem, damit Benutzer mit ihnen interagieren und sie bedienen können. K Desktop Environment (KDE) zum Beispiel ist eine kostenlose Open-Source-GUI für Linux, die von der Community entwickelt wird und als benutzerfreundlicher gilt als viele andere Desktop-Umgebungen.  

DevOps, eine Softwareentwicklungsmethodik zur Beschleunigung der Bereitstellung von Anwendungen, hängt stark vom Linux-Betriebssystem ab. Aufgrund der Open-Source-Natur von Linux und der umfangreichen Schnittstellenfunktionen ist Linux kritisch für das Hinzufügen von Automatisierung und Infrastrukturkontrollfunktionen in der DevOps-Umgebung.

Das Linux-Betriebssystem wird in vielen gängigen IoT-Geräten (Internet der Dinge) verwendet, z. B. in Smartwatches, Lautsprechern, Thermostaten und mehr. Seine Flexibilität und Skalierbarkeit machen es ideal für IoT-Geräte, deren Funktionalität von komplexen Anwendungen abhängt, die mit der Cloud verbunden sind.

Auf einem IoT-Gerät hilft das Linux-Betriebssystem bei der Verwaltung kritischer Ressourcen und stellt die zugrunde liegende Plattform für die Ausführung von Anwendungen und die Verbindung mit anderen Netzwerken bereit.

Linux ist in vielen Cloud-Computing-Instanzen das zugrunde liegende Betriebssystem. Alle großen Cloud-Provider, darunter Amazon Web Services (AWS), Microsoft Azure, Google Cloud-Plattform (GCP), IBM und andere, bieten Linux-Kernel-Distributionen auf ihren Plattformen an. Auch hier sind es seine Flexibilität, Skalierbarkeit und Kosteneffizienz, die es zu einer beliebten Wahl für Cloud-Provider und Cloud-basierte Anwendungen machen. Laut der Linux Foundation werden 90 % der Public Cloud Workload unter Linux ausgeführt.

Viele Supercomputer (Computer, die beim Hochleistungsrechnen die Zeit bis zur Lösung verkürzen) verlassen sich auf Linux, wobei die Entwickler von Supercomputern den Open-Source-Code von Linux an ihre spezifischen Anforderungen anpassen. Zum Beispiel wurde der „Avalon Cluster“, der im wissenschaftlichen Rechnen verwendet wird, aus leicht verfügbarer Hardware wie PCs und Open-Source-Software konstruiert, sodass er für ein breiteres Spektrum von Forschern nutzbar ist als andere Supercomputer.