מבוא ללינוקס

לינוקס היא משפחה מבוססת מערכת הפעלה דמויית Unix בקוד פתוח על ליבת לינוקס, וקרנל מערכת ההפעלה פורסמה לראשונה ב-17 בספטמבר 1991 על ידי לינוס טורוואלדס . בדרך כלל, לינוקס ארוזה כהפצת לינוקס, המכילה את הספריות התומכות ואת תוכנת המערכת והקרנל, שכמה מהם מוצעים על ידי פרויקט GNU. מספר הפצות לינוקס משתמשות במונח 'לינוקס' בכותרת, אבל קרן התוכנה החופשית משתמשת ב- 'GNU/Linux' כותרת להתמקד בנחיצות תוכנת גנו, מה שגורם לכמה מחלוקות.

הפצות לינוקס מפורסמות הן אובונטו, פדורה לינוקס ודביאן, שהאחרונה מורכבת מכמה שינויים והפצות שונות, כולל Xubuntu ו-Lubuntu. ההפצות המסחריות הן SUSE Linux Enterprise ו-Red Hat Enterprise Linux. הפצות שולחן העבודה של לינוקס הן מערכות חלונות כמו Wayland או X11 וסביבות שולחן עבודה כמו KDE Plasma ו-GNOME.

• במקור, לינוקס תוכננה עבור מחשבים אישיים שהיו מבוססי ארכיטקטורת Intel x86, אך מאז היא הועברה ליותר סביבות מאשר מערכות הפעלה אחרות.
• כולל אנדרואיד, ללינוקס יש את הבסיס המותקן הגדול ביותר של כל מערכת הפעלה למטרות כלליות בגלל השליטה של ​​אנדרואיד מבוסס לינוקס על סמארטפונים החל ממאי 2022.
• עם זאת, לינוקס נמצאת בשימוש על ידי רק כ-2.6% מהמחשבים השולחניים נכון לנובמבר 2022.
• כמו כן, לינוקס פועלת במערכות משובצות רבות, כלומר, מכשירים שמערכת ההפעלה שלהם מתוכננת בדרך כלל לתוך הקושחה ומותאמת במיוחד למערכת.
• הוא כולל חלליות (רובר Perseverance, קפסולת צוות דרגון וטיל פלקון 9), מכוניות (טויוטה, יונדאי, מרצדס בנץ, אאודי וטסלה), טלוויזיות (טלוויזיות חכמות של LG וסמסונג), קונסולות משחקי וידאו, מכשירי בית חכם, בקרות אוטומציה ונתבים.

לינוקס היא אחת הדוגמאות הבולטות ביותר לשיתוף פעולה בקוד פתוח ובתוכנה חופשית. קוד המקור עשוי להיות מופץ, לשנות ולהשתמש באופן לא מסחרי או מסחרי על ידי כולם בתנאי הרישיונות המתאימים שלו, כמו GNU GPL (רישיון ציבורי כללי). לדוגמה, ליבת לינוקס מורשית ב-GPLv2.

היסטוריה של מערכת ההפעלה לינוקס

מבשרים
מערכת ההפעלה מבוססת יוניקס הוטמעה ונוצקה בשנת 1969 ב- הפעמון של AT&T מעבדות של ג'ו אוסנה, דאגלס מקלרוי, דניס ריצ'י וקן תומפסון בארצות הברית. יוניקס, שפורסם לראשונה ב-1971, נכתב כולו בשפת אסמבלי, כפי שהיה הנוהג הבסיסי באותה תקופה. הוא עודכן בשפת C על ידי דניס ריצ'י בצורה חלוצית מרכזית בשנת 1973. הזמינות של יישום שפה ברמה גבוהה של Unix הפכה את המעבר שלו לפלטפורמות מחשב מובחנות לנוחה.יצירה
טורוואלדס נרשם לקורס יוניקס בעת ביקור באוניברסיטת הלסינקי בסתיו של שנות ה-90. הקורס השתמש במיני-מחשב MicroVAX המפעיל Ultrix, ואחד הטקסטים הדרושים היה מערכות הפעלה: עיצוב ויישום מאת Andrews S. Tanenbaum. ספר הלימוד הכיל עותק של מערכת ההפעלה MINIX של Tanenbaum. יחד עם הקורס הזה הפך טורוואלדס בתחילה ל-Unix. הוא החל להתעניין במערכות הפעלה בשנת 1991. מתוסכל מהרישוי של MINIX, שהגביל אותו לשימוש חינוכי בלבד באותה תקופה, הוא התחיל לעבוד על ליבת מערכת ההפעלה שלו, שהפכה לבסוף ל-Linux Kernel.
טורוואלדס התחיל את פיתוח ליבת לינוקס ב-MINIX, ותוכנה שנכתבה עבור MINIX שימשה גם בלינוקס. מאוחר יותר, לינוקס טופחה, ואז הפיתוח של ליבת לינוקס הופיע במערכות לינוקס. כמו כן, יישומי GNU החליפו כל רכיב של MINIX בגלל שהיה מועיל להשתמש בקוד החינמי דרך GNU Project עם מערכת ההפעלה החדשה; ניתן להחיל מחדש קוד ברישיון GNU GPL בפונקציות מחשב אחרות כל עוד הן מתפרסמות גם תחת רישיון תואם או באותו רישיון.
טורוואלדס החל לעבור מהרישיון האמיתי שלו, שאסר הפצה מסחרית, ל-GNU GPL. מפתחים פעלו לפיתוח אלמנטים של GNU עם ליבת לינוקס, ויצרו מערכת הפעלה חינמית ומתפקדת במלואה.התפתחות נוכחית
המנהל הראשי של ליבת לינוקס הוא גרג קרוה-הרטמן שמנחה את התפתחותו. המנהל הממשלתי של קרן התוכנה החופשית הוא וויליאם ג'ון סאליבן , שבתורו תמך ברכיבי GNU. תאגידים ויחידים מפתחים סוף סוף רכיבי צד שלישי שאינם GNU.
רכיבי הצד השלישי מורכבים מגוף רחב של עבודה ועשויים להכיל גם ספריות ויישומים של משתמשים וגם מודולי ליבה. קהילת לינוקס וספקים מפיצים ומשלבים את הליבה, רכיבים שאינם GNU ורכיבי GNU עם תוכנה נוספת לניהול חבילות בנוסח הפצות לינוקס.קליטה פופולרית ומסחרית
בסביבות ייצור, האימוץ של לינוקס החל להמריא בתחילה באמצע שנות התשעים בקהילת מחשוב העל במקום להיות בשימוש רק על ידי חובבים, שם ארגונים כמו נאס'א החלו להחליף יותר ויותר את המכונות היקרות שלהם באשכולות מחשבים זולים עם לינוקס. השימוש המסחרי החל כאשר IBM ו-Dell, שנרדפה על ידי Hewlett-Packard, החלו לספק תמיכה בלינוקס לבריחה מהמונופול של מיקרוסופט בשוק מערכת ההפעלה השולחנית.
מערכות לינוקס נמצאות בשימוש מלא במחשוב כיום, ממערכות משובצות ועד לכל מחשב-על למעשה, והבטיחו מיקום בהתקנות שרתים כמו מחסנית האפליקציות המפורסמת של LAMP. השימוש בהפצות לינוקס במחשבים שולחניים ארגוניים וביתיים הולך ומתפתח.
כמו כן, הפצות לינוקס התפרסמו בשוק הנטבוקים, כאשר מספר מכשירים נעים עם הפצות לינוקס מותאמות מותקנות וגוגל מפרסמת את ה-ChromeOS שלהם שפותח עבור נטבוקים.

עיצוב מערכת הפעלה לינוקס

מפתחי קוד פתוח שונים מודים כי ליבת לינוקס לא פותחה אלא התפתחה מהברירה הטבעית. מערכת מבוססת לינוקס היא מערכת הפעלה דמוית Unix תואמת, שחלק ניכר מהעיצוב הנפוץ שלה נגזר מעקרונות שנעשו ב-Unix במהלך שנות ה-70 וה-80. מערכת כזו מיישמת את ליבת לינוקס, ליבה מונוליטית המנהלת מערכות קבצים, גישה היקפית, רשתות ובקרת תהליכים. מנהלי התקנים משולבים ישירות עם הליבה או כלולים כמודולים שנטענים בזמן שהמכשיר פעיל.

רכיבי מערכת לינוקס מותקנים כוללים את הדברים הבאים:

• א טוען אתחול , למשל, systemd-boot, SYSLINUX, LILO ו-GNU GRUB. זוהי תוכנית שיכולה לטעון את ליבת לינוקס לזיכרון הראשי של המחשב על ידי הפעלתה על ידי המחשב לאחר ביצוע הכניסה לקושחה וכאשר היא מופעלת.
• א להיכנס לתוכנית , כמו ה-sysvinit המסורתי וה-Upstart החדשים יותר, OpenRC ו-systemd. זהו התהליך הראשון שהוכרז על ידי ליבת לינוקס ושורש עץ התהליך. במילים אחרות, כל תהליך נפתח מההתחלה. הוא יוזם תהליכים כמו הנחיות כניסה ושירותי מערכת (בין אם במצב מסוף או גרפי).
ספריות תוכנה , הכוללים קוד שניתן להחיל על ידי ריצת תהליכים. המקשר הדינמי שמטפל בשימוש בספריות דינמיות נקרא Id-linux.so במערכות לינוקס עם קבצי הפעלה בפורמט ELF. כמו כן, יתווספו קבצי כותרות כדי להגדיר את הממשק של הספריות המותקנות אם המערכת מוגדרת למשתמש לאסוף תוכנות בעצמו. חוץ מזה, ספריית התוכנה הנפוצה ביותר היא ספריית GNU C (glibc) במערכות לינוקס. ישנן מספר התחייבויות אחרות כמו Mesa ו- SDL.
• ספריית תקן C נדרשת כדי להפעיל תוכניות C במערכת המשתמשת שספריית GNU C היא תקן. פותחו חלופות כמו uClibc (פותח עבור uClinux), EGLIBC (מזלג glibc בשימוש על ידי Debian פעם אחת), ו-musl. עם זאת, שני הראשונים אינם מתוחזקים כעת. אנדרואיד משתמשת בספריית ה-C שלה, הידועה בשם ביוני .
ממשק משתמש
כמו כן, ממשק המשתמש נקרא מעטפת. זה או GUI (ממשק משתמש גרפי), CLI (ממשק שורת פקודה), או פקדים המחוברים לחומרה הקשורה, וזה נורמלי עבור מערכות משובצות. ממשק המשתמש המוגדר כברירת מחדל הוא גרפי עבור מערכות שולחניות. עם זאת, ה-CLI זמין באמצעות חלונות אמולטור מסוף או בקונסולה וירטואלית מבודדת.
קונכיות ממשק שורת הפקודה הן ממשקי משתמש מבוססי טקסט, המשתמשים בטקסט הן עבור פלט והן עבור קלט. המעטפת הדומיננטית היא ה-bash (Burne-Again Shell) המשמשת בלינוקס, שתוכננה במקור עבור פרויקט GNU. כמעט כל רכיב ברמה נמוכה של לינוקס, כולל מספר חלקי ארץ משתמש, משתמשים בלעדית ב-CLI. במיוחד, ה-CLI תואם לאוטומציה של משימות מעוכבות או חוזרות ונותן תקשורת קלה מאוד בין תהליכים.
• קונכיות GUI הן ממשקי המשתמש המפורסמים ביותר במערכות שולחניות, ארוזות עם סביבות שולחן עבודה רחבות כמו Xfce, Pantheon, LXDE, Cinnamon, MATE, GNOME ו-KDE Plasma, אם כי מגוון של ממשקי משתמש זמין.
• רוב ממשקי המשתמש המפורסמים עובדים עם הקונספט של X Window System, המכונה 'איקס' .
• הוא מציע שקיפות רשת ומאפשר להציג אפליקציה גרפית הפעילה במערכת על מערכת אחרת שבה משתמש עשוי לשתף פעולה עם האפליקציה.
• אמנם, הרחבות מסוימות של X Window System אינן מסוגלות לעבוד ברשת.
• שרתי תצוגה רבים של X זמינים עם שרת X.Org, יישום התייחסות הוא המפורסם ביותר.
תשתית קלט וידאו
נכון לעכשיו, ללינוקס יש שני ממשקי API של מרחב משתמש ליבה לטיפול בהתקני קלט וידאו: DVB API עבור קליטת טלוויזיה ו-V4L2 API עבור זרמי רדיו ווידאו.
תשתית זו דורשת להתפתח כדי להתאים יותר למכשירים אחרים בשל הגיוון והמורכבות של מכשירים שונים ובגלל המספר הגדול של תקנים ופורמטים המנוהלים על ידי אותם APIs. ספריית מכשירי מרחב משתמש טובה יותר היא גם מפתח ההצלחה לקיום יישומי מרחב משתמש שיכולים לעבוד עם כל פורמט הנתמך על ידי מכשירים.

שימושים במערכת ההפעלה לינוקס

מספר מחקרים כמותיים של תוכנות קוד פתוח/חופשיות מתרכזים בנושאים, כמו אמינות ונתח שוק, כאשר מחקרים רבים בוחנים את לינוקס באופן ספציפי. שוק הלינוקס מתפתח, וגודל שוק מערכת ההפעלה הלינוקס אמור לראות התפתחות של 19.2% עד 2027, להגיע ל-15.64 מיליארד דולר, לעומת 3.89 מיליארד ב-2019. תומכים ואנליסטים מייחסים את הצלחת לינוקס האסוציאטיבית לחופש שלה, בעלות נמוכה , אמינות ואבטחה מנעילת הספק.

שרתי אינטרנט
W3Cook משחררת נתונים סטטיסטיים המשתמשים ב-1,000,000 הדומיינים המובילים של Alexa, אשר מעריכים כי 96.55% משרתי האינטרנט משתמשים בלינוקס, 1.73% משתמשים ב-Windows ו-1.72% משתמשים ב-FreeBSD נכון למאי 2015.מחשבים ניידים ונייחים
נכון למאי 2022, נתח השוק המשוער של לינוקס הוא בסביבות 2.5% במחשבים שולחניים, על פי נתונים סטטיסטיים של שרתי אינטרנט. Microsoft Windows כוללת נתח שוק של כ-75.5%, בעוד של-macOS יש כ-14.9%.מכשירים ניידים
אנדרואיד הפכה למערכת ההפעלה המובילה לסמארטפונים המבוססת על ליבת לינוקס. ביולי 2022, 71.9% מהסמארטפונים ברחבי העולם המשתמשים באינטרנט השתמשו באנדרואיד. כמו כן, אנדרואיד היא מערכת הפעלה מפורסמת לטאבלטים, והיא אחראית ליותר מ-60% ממכירות השולחן נכון לשנת 2013.הפקת סרט
לינוקס הייתה הפלטפורמה המועדפת בתעשיית הקולנוע במשך שנים. הסרט הגדול הראשון שיצא בשרת לינוקס היה טיטאניק משנת 1997. מאז, אולפנים גדולים, כולל Industrial Light & Magic, Weta Digital, Pixar ו-DreamWorks Animation, עברו ללינוקס.שימוש ממשלתי
הפצות לינוקס זכו גם לפופולריות במספר ממשלות לאומיות ומקומיות. קראלה הגיעה להיקף המחייב שכל תיכון במדינה משתמש בלינוקס במערכות שלהם. סין משתמשת בלינוקס באופן בלעדי כמערכת ההפעלה של משפחת מעבדי Loongson שלה להשגת עצמאות טכנולוגית.
כמה אזורים שילבו את הפצת לינוקס בספרד, שנמצאת בשימוש נרחב במוסדות רשמיים וחינוכיים. כמו כן, גרמניה וצרפת נקטו צעדים לקראת אימוץ לינוקס. מערכת ההפעלה Red Star של צפון קוריאה מבוססת על גרסת Fedora Linux שפותחה מאז 2002.

מערכת הפעלה לינוקס עובדת

מערכת ההפעלה לינוקס פועלת לפי עיצוב סטנדרטי שהוא המפתח למספר ההפצות והווריאציות שלה. כל הפצת לינוקס מבוססת על ליבת לינוקס אך יכולה להיות שונה על סמך גורמים כמו:

גרסת הקרנל:ניתן להגדיר הפצות עם מהדורות עדכניות יותר כדי להוסיף היבטים חדשים או עם מהדורות קודמות כדי להיות מאוזנות יותר.מודולי ליבה:זוהי תוכנה שניתן לפרוק ולטעון לתוך פונקציונליות פיתוח הליבה מבלי להפעיל מחדש. לעתים קרובות, מודולי ליבה משמשים לתמיכה ב:
• מנהלי התקנים, המשתמשים בקוד שמנהל את אופן הפעולה של מכשירים מקושרים.
• מנהלי התקנים של מערכת הקבצים, המשתמשים בקוד שמנהל את אופן הפעולה של הליבה עם מערכות קבצים שונות.
• קריאות מערכת, המשתמשות בקוד שמנהל את האופן שבו תוכניות תובעות שירותים דרך הקרנל.
אפשרויות תצורה:גרעינים מאוחדים עם אפשרויות תצורה המוגדרות להוסיף רק מנהלי התקנים של מערכת קבצים או התקנים משמשים לכמה הפצות מיוחדות; למשל, קומפילציה של הליבה עבור כל התקן אלחוטי ללא מנהלי התקנים של רשת קווית.
הקרנל הוא הדבר היחיד שמשותף לכל מערכת בהפעלת לינוקס. לינוקס פועלת על ידי:
• אתחול וטעינת ליבת לינוקס.
• הקרנל מטפל בכל פלט וקלט של המערכת לאחר האתחול. המערכת מופעלת, וניתן לאתחל תהליכים.
• ניתן להשתמש במערכת עבור תהליכים המכילים פקודות המוזנות באופן אינטראקטיבי על ידי שורת הפקודה, פונקציות שרת רשת, יישומי שולחן עבודה או כל תוכנית או יישום כאשר תהליכי המערכת מופעלים.

חווית המשתמש יכולה להשתנות במידה רבה, תוך הסתמכות על אופן השימוש במערכת לינוקס בעוד שהקרנל עשוי להיות כמעט זהה עם כמה הבדלי קומפילציה והסתייגות לתצורה. לדוגמה, כמה מקרי שימוש של לינוקס עם חווית משתמש מובהקת הם:

פרודוקטיביות של שולחן העבודה מערכות, כמו אלה המשמשות מפתחי תוכנה או מספר אנשי מקצוע אחרים. תחנות העבודה של פיתוח תוכנה עשויות להיות משופרות לביצועים, בעוד ששולחניים עשויים להיות משופרים לשימוש בכלי פרודוקטיביות שולחניים עבור אנשי מקצוע אדמיניסטרטיביים. שרתי רשת אולי אפילו לא יוסיף חלון שורת פקודה לגישה ישירה. מרחוק, שרתים חסרי ראש אלה מטופלים על ידי הפעלות של Windows או מסופי רשת. שרתים עשויים להיות בשימוש על ידי מספר, אך יש לגשת ישירות על ידי מנהלי מערכת מורשים בלבד. לקוחות רזים אפשר למשתמשים להשתמש בסביבת שולחן עבודה עשירה עם מכשיר קל משקל. הוא כולל מערכות Google Chromebook ו-Raspberry Pi בכרטיס יחיד.

לינוקס פועלת בדומה לכל מערכת הפעלה מבוססת GUI כאשר היא משתמשת בה כ-GUI עם סביבת שולחן עבודה. ניתן להפעיל יישומים ומשאבים רבים אחרים על ידי לחיצה על סמלים, וניתן למחוק, להעתיק או להעביר קבצים באמצעות משטח עקיבה או עכבר.

הפצות לינוקס

לינוקס קיבלה את הוראות ה-Copyleft של קרן התוכנה החופשית, שייצרה את GNU GPL מאז תחילת פיתוחו. ה-GPL מתאר שכל מה שנלקח לשינוי ובחינם חייב להיות מופץ באופן חופשי.
מאות גרסאות לינוקס, הנקראות גם הפצות או הפצות, זמינות. בדרך כלל, ההפצות מבדילות את עצמן באמצעות החבילה על ידי הגדרת יעד, שוק יעד, פונקציה או פילוסופיה ספציפיים.

קיימות הפצות רבות עבור פונקציות יעד מסוימות, כמו אבטחה, משחקים, שולחנות עבודה, שרתים או מכשירים משובצים, כגון מערכות Raspberry Pi. כמעט כל הפצה מודרנית מוכנה לשימוש ומודרכת מראש, בעוד שאחרות, כמו Gentoo Linux, מורכבות מקוד מקור שכל משתמש יכול לקמפל באופן מקומי במהלך התחלת ההתקנה כדי להשתמש בתצורת המערכת שלו.

יתרונות וחסרונות של מערכת ההפעלה לינוקס

כמה יתרונות של שימוש בלינוקס מפורטים ומוסברים להלן:

קוד פתוח:ליבת לינוקס מתפרסמת תחת רישיון תוכנת קוד פתוח של GNU GPL. רוב ההפצות מכילות מספר יישומים עם אפשרויות שונות כמעט בכל הקטגוריות. כמו כן, מספר הפצות מכילות תוכנה קניינית, כמו מנהלי התקנים המוצעים על ידי יצרנים, לתמיכה בחומרה.מהימנות:מתייחסים ללינוקס כמערכת הפעלה אמינה, והיא נתמכת היטב עם מספר תיקוני אבטחה. כמו כן, מתייחסים ללינוקס כמערכת הפעלה יציבה, מה שאומר שהיא יכולה להפעיל כמעט בכל נסיבות. לינוקס יכולה גם להתמודד עם שגיאות בעת הפעלת קלט ותוכנה בלתי צפויים.עלויות רישוי:ללינוקס אין דמי רישוי מדויקים, בניגוד ל-Apple macOS או Microsoft Windows. בעוד שתמיכת מערכת קיימת תמורת תשלום ממספר ספקי לינוקס, מערכת ההפעלה עצמה היא חופשית לשימוש ולהעתקה. כמה ארגוני IT שיפרו את החסכונות שלהם על ידי העברת תוכנת השרת שלהם ללינוקס ממערכת הפעלה מסחרית.תאימות לאחור:לינוקס ותוכנות קוד פתוח רבות נוטות להתעדכן לעתים קרובות עבור תיקוני פונקציונליות ואבטחה תוך כדי פונקציונליות ליבה. סביר להניח שסקריפטים ותצורות מעטפת יפעלו ללא שינוי גם אם נעשה שימוש בעדכוני תוכנה. באופן כללי, לינוקס ויישומי קוד פתוח אחרים אינם משנים את מצבי הפעולה שלהם עם גרסאות חדשות, בניגוד ליצרניות תוכנה כלכליות שמעלות מהדורות חדשות של מערכות ההפעלה שלהם עם צורות עבודה חדשות.מספר אפשרויות:בין כמעט כל האפשרויות האינסופיות, מספר הפצות זמינות ואפשרויות יישומים רבות להגדיר, קומפילציה והרצה של לינוקס כמעט בכל פלטפורמות החומרה, אפשר לפתח לינוקס כמעט לכל היישומים.

כמה חסרונות של לינוקס הם:

חוסר תקן:אין גרסה סטנדרטית זמינה ללינוקס, מה שאולי נחמד לייעל את לינוקס ליישומים ספציפיים, אבל פחות כדי לפרוס תמונות שולחניות ושרתים סטנדרטיים. המגוון העצום של אפשרויות יכול לסבך את התמיכה כתוצאה.עלויות תמיכה:התמיכה אינה בחינם, בעוד שארגון יכול לרכוש לינוקס באופן חופשי ללא דמי רישוי. כמעט כל מפיצי לינוקס ארגוניים, כגון Red Hat ו-SUSE, מספקים חוזי תמיכה. דמי רישוי אלו יכולים להפחית משמעותית את החיסכון בהתאם למצב.תוכנה קניינית:לא ניתן להשתמש בתוכנות פרודוקטיביות למחשבים אישיים, כגון Microsoft Office, במחשבים שולחניים של לינוקס, וייתכן שתוכנות קנייניות רבות לא יהיו זמינות עבור פלטפורמות לינוקס.עקומת לימוד תלולה:מספר משתמשים נאבקים כדי ללמוד להשתמש ביישומים מבוססי לינוקס ובמחשבים שולחניים של לינוקס.חומרה לא נתמכת:מספר יצרני חומרה מאפשרים את מנהלי ההתקנים של לינוקס נגישים עבור המוצרים שלהם, אך כמה לא.