EITC/IS/LSA Linux-Systemverwaltung

Debian, Fedora und Ubuntu sind alle beliebte Linux-Distributionen. Red Hat Enterprise Linux und SUSE Linux Enterprise Server sind zwei kommerzielle Distributionen. Ein Windowing-System wie X11 oder Wayland sowie eine Desktop-Umgebung wie GNOME oder KDE Plasma sind in Desktop-Linux-Distributionen enthalten. Serververteilungen können Grafiken enthalten oder nicht oder können einen Lösungsstapel wie LAMP enthalten. Jeder kann eine Distribution für jeden Zweck produzieren, da Linux eine frei verteilbare Open-Source-Software ist.

Linux wurde für die auf der x86-Architektur basierenden PCs von Intel entwickelt, wurde jedoch später auf mehr Plattformen portiert als jedes andere Betriebssystem. Linux hat aufgrund der Dominanz des Linux-basierten Android auf Smartphones die größte installierte Basis aller Allzweck-Betriebssysteme. Obwohl Linux nur von 2.3 Prozent der Desktop-Computer verwendet wird, dominiert das Chromebook, auf dem das Linux-Kernel-basierte Chrome OS ausgeführt wird, den US-amerikanischen K-12-Bildungsmarkt und macht etwa 20 % aller Laptop-Verkäufe unter 300 US-Dollar aus . Linux ist das beliebteste Betriebssystem für Server (etwa 96.4 Prozent der Top 1 Million Webserver laufen mit Linux) sowie für andere große Eisensysteme wie Mainframe-Computer und TOP500-Supercomputer (seit November 2017, nachdem alle Konkurrenten schrittweise eliminiert wurden).

Linux ist auch für eingebettete Systeme verfügbar, das sind Geräte, deren Betriebssystem oft in die Firmware integriert und stark an das System angepasst ist. Router, Automatisierungssteuerung, Smart Home-Technologie, Fernseher (Samsung und LG Smart TVs verwenden Tizen bzw. WebOS), Autos (Tesla, Audi, Mercedes-Benz, Hyundai und Toyota verwenden alle Linux), digitale Videorekorder, Videospielkonsolen , und Smartwatches sind alles Beispiele für Linux-basierte Geräte. Die Avionik von Falcon 9 und Dragon 2 basiert auf einer angepassten Linux-Version.

Linux ist eines der bekanntesten Beispiele für die Zusammenarbeit von freier und Open-Source-Software. Gemäß den Regeln ihrer einzelnen Lizenzen, wie der GNU General Public License, darf der Quellcode von jedermann kommerziell oder nicht-kommerziell verwendet, aktualisiert und verbreitet werden.

Laut mehreren Open-Source-Entwicklern wurde der Linux-Kernel nicht entworfen, sondern durch natürliche Selektion weiterentwickelt. Obwohl die Unix-Architektur als Gerüst fungierte, glaubt Torvalds, dass „Linux sich mit vielen Mutationen entwickelt hat – und weil die Mutationen nicht zufällig waren, waren sie schneller und gerichteter als Alpha-Teilchen in der DNA.“ Die revolutionären Eigenschaften von Linux, so Eric S. Raymond, sind eher sozial als technisch: Vor Linux wurde anspruchsvolle Software in mühevoller Kleinarbeit von kleinen Gruppen entwickelt, aber „Linux ist ganz anders aufgewachsen. Es wurde von Anfang an fast versehentlich von großen Gruppen von Freiwilligen gehackt, die ausschließlich über das Internet kommunizierten. Die dämlich einfache Technik, jede Woche zu veröffentlichen und innerhalb von Tagen von Hunderten von Benutzern Eingaben zu erhalten, um eine Form der schnellen darwinistischen Auswahl der von den Entwicklern eingebrachten Mutationen zu erzeugen, anstatt strenge Standards oder Diktaturen, wurde verwendet, um die Qualität zu erhalten.“ „Linux wurde nicht entwickelt, es hat sich weiterentwickelt“, sagt Bryan Cantrill, Ingenieur für ein konkurrierendes Betriebssystem, sieht dies jedoch als Einschränkung und behauptet, dass einige Funktionen, insbesondere solche im Zusammenhang mit der Sicherheit, nicht weiterentwickelt werden können, weil „dies nicht Letztendlich ist es kein biologisches System, sondern ein Softwaresystem.“ Ein Linux-basiertes System ist ein modulares Unix-ähnliches Betriebssystem, das einen Großteil seiner architektonischen Inspiration aus den in den 1970er und 1980er Jahren entwickelten Unix-Prinzipien bezieht. Ein monolithischer Kernel, der Linux-Kernel, wird in einem solchen System verwendet, um Prozesssteuerung, Netzwerk, Peripheriezugriff und Dateisysteme zu handhaben. Gerätetreiber werden entweder direkt in den Kernel integriert oder als Module hinzugefügt, die geladen werden, während das System läuft.

Das GNU-Benutzerland ist ein wichtiges Merkmal der meisten Linux-basierten Systeme, mit Ausnahme von Android. Die Toolchain ist eine breite Sammlung von Programmierwerkzeugen, die für die Linux-Entwicklung unerlässlich sind (einschließlich der Compiler, die zum Erstellen des Linux-Kernels selbst verwendet werden), und die Coreutils implementieren viele grundlegende Unix-Tools. Die Implementierung der C-Bibliothek des Projekts funktioniert als Wrapper für die Systemaufrufe des Linux-Kernels, die für die Kernel-Userspace-Schnittstelle erforderlich sind. , und die coreutils implementieren viele grundlegende Unix-Tools. Im Rahmen des Projekts wird auch Bash, eine beliebte CLI-Shell, entwickelt. Die grafische Benutzeroberfläche (oder GUI) der meisten Linux-Systeme basiert auf einer Implementierung des X Window Systems. In jüngerer Zeit hat die Linux-Community daran gearbeitet, X11 durch Wayland als Ersatz-Display-Server-Protokoll zu ersetzen. Linux-Systeme profitieren von mehreren anderen Open-Source-Softwareinitiativen.

Zu den installierten Komponenten eines Linux-Systems gehören die folgenden:

• GNU GRUB, LILO, SYSLINUX oder Gummiboot sind Beispiele für Bootloader. Dies ist eine Software, die beim Einschalten des Computers und nach der Firmware-Initialisierung ausgeführt wird, um den Linux-Kernel in den Hauptspeicher des Computers zu laden.
• Ein Init-Programm wie sysvinit oder das neuere systemd, OpenRC oder Upstart. Dies ist der anfängliche Prozess, der vom Linux-Kernel gestartet wird, und befindet sich ganz oben im Prozessbaum; mit anderen Worten, init ist der Ausgangspunkt für alle anderen Prozesse. Es initiiert Aufgaben wie Systemdienste und Anmeldeaufforderungen (ob grafisch oder im Terminalmodus).
• Softwarebibliotheken sind Codesammlungen, die von anderen Programmen verwendet werden können. Der dynamische Linker, der die Verwendung dynamischer Bibliotheken auf Linux-Systemen handhabt, die ausführbare Dateien im ELF-Format verwenden, ist als ld-linux.so bekannt. Wenn das System so eingerichtet ist, dass der Benutzer selbst Anwendungen generieren kann, werden Header-Dateien eingebunden, um die Schnittstelle der installierten Bibliotheken zu beschreiben. Neben der GNU C Library (glibc), der am weitesten verbreiteten Softwarebibliothek auf Linux-Systemen, gibt es weitere Bibliotheken wie SDL und Mesa.
• Die GNU-C-Bibliothek ist die Standard-C-Standardbibliothek, die zum Ausführen von C-Programmen auf einem Computersystem erforderlich ist. Es wurden Alternativen für eingebettete Systeme entwickelt, darunter musl, EGLIBC (ein ursprünglich von Debian verwendeter glibc-Klon) und uClibc (erstellt für uClinux), die letzten beiden werden jedoch nicht mehr gepflegt. Zum Einsatz kommt Bionic, die Android-eigene C-Bibliothek.
• GNU coreutils ist die Standardimplementierung grundlegender Unix-Befehle. Für eingebettete Geräte gibt es Alternativen wie die Copyleft-BusyBox und die BSD-lizenzierte Toybox.
• Widget-Toolkits sind Bibliotheken zum Erstellen von grafischen Benutzeroberflächen (GUIs) von Softwareanwendungen. GTK und Clutter, erstellt vom GNOME-Projekt, Qt, entwickelt vom Qt-Projekt und geleitet von The Qt Company, und Enlightenment Foundation Libraries (EFL), die hauptsächlich vom Enlightenment-Team verwaltet werden, gehören zu den verfügbaren Widget-Toolkits.
• Zur Verwaltung von Paketen wird ein Paketverwaltungssystem wie dpkg oder RPM verwendet. Pakete können auch aus Quell-Tarballs oder Binär-Tarballs erstellt werden.
• Befehlsshells und Fensterumgebungen sind Beispiele für Benutzeroberflächenprogramme.

Die Benutzerschnittstelle, oft als Shell bekannt, ist typischerweise eine Befehlszeilenschnittstelle (CLI), eine grafische Benutzerschnittstelle (GUI) oder an die begleitende Hardware gekoppelte Steuerelemente. Die typische Benutzeroberfläche auf Desktop-PCs ist normalerweise grafisch, während die CLI häufig über Terminalemulatorfenster oder eine separate virtuelle Konsole zugänglich ist.

Textbasierte Benutzeroberflächen oder CLI-Shells verwenden Text sowohl für die Eingabe als auch für die Ausgabe. Die für das GNU-Projekt erstellte Bourne-Again-Shell (bash) ist die am weitesten verbreitete Shell unter Linux. Die CLI wird vollständig von den meisten Low-Level-Linux-Komponenten verwendet, einschließlich verschiedener Abschnitte des Userland. Die CLI eignet sich besonders gut für die Automatisierung wiederholter oder verzögerter Vorgänge und ermöglicht eine relativ einfache Kommunikation zwischen Prozessen.

Die GUI-Shells, vollgepackt mit vollständigen Desktop-Umgebungen wie KDE Plasma, GNOME, MATE, Cinnamon, LXDE, Pantheon und Xfce, sind die beliebtesten Benutzeroberflächen auf Desktop-Systemen, während es eine Reihe anderer Benutzeroberflächen gibt. Das X Window System, auch als „X“ bekannt, liegt den meisten gängigen Benutzeroberflächen zugrunde. Es ermöglicht Netzwerktransparenz, indem es ermöglicht, dass eine grafische Anwendung, die auf einem Computer läuft, auf einem anderen angezeigt wird, wo ein Benutzer damit interagieren kann; Einige X Window System-Erweiterungen können jedoch nicht über das Netzwerk arbeiten. Es gibt mehrere X-Display-Server, von denen der beliebteste X.Org Server ist, der die Referenzimplementierung ist.

Server-Distributionen können eine Befehlszeilenschnittstelle für Entwickler und Administratoren bereitstellen, können aber auch eine maßgeschneiderte Schnittstelle für Endbenutzer enthalten, die auf den Anwendungsfall des Systems zugeschnitten ist. Auf diese benutzerdefinierte Schnittstelle wird über einen Client zugegriffen, der auf einem anderen System läuft, das nicht unbedingt Linux-basiert ist.

Für X11 gibt es verschiedene Arten von Fenstermanagern, einschließlich Kacheln, Dynamisch, Stapeln und Zusammensetzen. Fenstermanager interagieren mit dem X Window System und ermöglichen Ihnen, die Position und das Aussehen einzelner Anwendungsfenster zu steuern. Einfachere X-Window-Manager wie dwm, ratpoison, i3wm oder herbstluftwm haben eine minimalistische Oberfläche, während komplexere Window-Manager wie FVWM, Enlightenment oder Window Maker zusätzliche Funktionen wie eine integrierte Taskleiste und Designs enthalten, aber dennoch im Vergleich zu . leichtgewichtig sind Desktop-Umgebungen. Fenstermanager wie Mutter (GNOME), KWin (KDE) und Xfwm (xfce) sind in den meisten Desktop-Umgebungen in der Grundinstallation enthalten, Benutzer können jedoch auch einen anderen Fenstermanager verwenden, wenn sie dies bevorzugen.

Wayland ist ein Display-Server-Protokoll, das das X11-Protokoll ersetzen soll, aber ab 2014 noch nicht weit verbreitet ist. Wayland benötigt im Gegensatz zu X11 keinen externen Window-Manager oder Compositing-Manager. Als Ergebnis dient ein Wayland-Compositor als Anzeigeserver, Fenstermanager und Compositing-Manager in einem. Die Referenzimplementierung von Wayland ist Weston, obwohl Mutter und KWin von GNOME und KDE als eigenständige Anzeigeserver auf Wayland konvertiert werden. Seit Version 19 wurde Enlightenment erfolgreich portiert.