Linux操作系统入门

Linux：从超级计算机到智能手机。探索推动创新的开源操作系统。了解流行的发行版，如Ubuntu和Fedora。学习Linux为何重要。

译自 Introduction to Linux Operating System，作者 TNS Staff。

Linux是一个免费的开源操作系统，它不仅被全球数百万台桌面电脑使用，而且还是互联网、云计算、服务器、超级计算机、智能手机、智能设备等等的基石。Linux操作系统的基础是Linus Torvalds在1991年最初创建的Linux内核。与微软的Windows等封闭系统不同，Linux允许任何人下载和查看从内核到用户应用程序的所有代码。这种模式有助于培养围绕访问权限的蓬勃发展的开发社区，同时也使企业能够使用代码并回馈全球开源团队的工作。

Linux已经从芬兰学生的一个业余项目发展成为一个强大的系统，驱动着互联网的很大一部分骨干。自由软件基金会、红帽和Canonical等个人和公司都在其发展中发挥了作用。这种增长导致了发行版的出现——为特定目的定制的操作系统版本，以及更通用的桌面发行版，例如Ubuntu、Fedora和Debian。

Linux在计算领域中的作用怎么强调都不为过。其在稳定性、安全性和多功能性方面的声誉使其成为系统和开发环境的首选。Linux支持各种硬件和网络设置，证明其适用于各种应用程序，无论是运行Web服务器、管理云环境、开发还是处理复杂的集群部署。

Linux的开源特性为创新创造了一个环境。开发人员可以无限制地访问内核源代码，从而能够根据其操作要求和偏好来调整、优化和强化系统。这种可访问性也培养了各种软件和工具，这些软件和工具有助于Linux成为计算的基石。

Linux内核是Linux操作系统的一部分，负责资源管理和硬件操作，例如内存分配和设备管理。它充当应用程序和底层硬件进程之间的连接点。与Windows NT的混合内核方法相比，Linux使用一个将所有功能整合到一个统一实体中的内核。这种架构提高了性能，并提供了高效计算活动所需的硬件访问权限。借助Linux内核的模块化方法，用户和管理员可以根据需要添加或删除模块，以扩展功能甚至增强安全性。

Linux内核和发行版通过开源许可证分发，这意味着源代码可供开发人员查看、调整和共享。这种开放性鼓励了来自全球开发人员的改进和团队合作。开源原则的透明性通过邀请审查来提高系统安全性，并通过利用共享知识和技能来推动创新。

Linux经常与UNIX和Windows等操作系统进行比较。虽然Linux起源于UNIX，但它作为一个由Richard Stallman领导的GNU项目启发的免费选项而脱颖而出。与Windows等专有系统不同，Linux为开发人员和用户提供了广泛的定制选项和控制权，这对于根据独特的性能或安全要求优化系统至关重要。此外，Linux高效的命令行界面（CLI）可作为管理系统、创建灵活脚本和允许用户直接访问高级功能的资源。

Linux发行版，通常简称为“发行版”，是根据不同的用户需求而定制的Linux操作系统版本。从桌面到服务器，每个发行版都提供了核心Linux内核与一组应用程序、一个包管理系统和一个用户界面的独特组合。一些最广泛使用发行版包括：

• Ubuntu: Ubuntu 以其易用性和强大的社区支持而闻名，使其成为 Linux 发行版中新手和资深用户的一大选择。基于 Debian 构建的 Ubuntu 用途广泛，非常适合桌面、服务器和云平台等环境。
• Debian: Debian 以其稳定性和安全性而备受推崇，使其成为许多发行版（如 Ubuntu 和 Linux Mint）的基础。开发人员和系统管理员都青睐 Debian 强大的基础。
• Fedora: Fedora 以其速度和前沿技术而闻名，它是由一个社区领导的项目，作为一个测试技术的平台，其中许多技术最终会出现在 Red Hat Enterprise Linux 中。
• Red Hat Enterprise Linux (RHEL): RHEL 提供一流的支持、详尽的文档和可靠安全的业务应用程序环境。
• Linux Mint: Mint 由于其用户友好的设计和与各种硬件的无缝兼容性，成为许多从 Windows 切换过来的用户的选择。

Stack Overflow 2024 开发者调查的 58600 名参与者数据显示，有多少开发者在他们的职业和私人生活中使用各种操作系统（包括 Ubuntu 和 Debian 等 Linux 发行版）。

每个 Linux 发行版都满足特定的需求：

• Ubuntu 以其用户友好的安装过程和广泛的软件选择而闻名。它是软件开发的一个选择，最近的更新提供了对容器和云技术的强大支持。
• Debian 在其主存储库中提供了大量的软件包，但可以通过其他第三方“repos”进行扩展。Debian 强调自由软件和高稳定性的重要性，这使其非常适合服务器和嵌入式系统。
• Fedora 通过整合尖端的开源技术来探索可能性，以满足希望利用 Linux 环境内创新的开发人员的需求。
• 在可靠性和强大支持至关重要的环境中，RHEL 提供扩展的支持期限和稳定的平台。
• Linux Mint 经常因其多媒体功能和用户友好的特性而受到好评，使其成为计算任务的可靠选择。

有各种类型的 Linux 发行版，每个发行版都针对用户的需求量身定制，无论他们是休闲桌面用户、资深开发者还是大型企业。选择发行版会影响系统管理、安全措施、软件兼容性和可用应用程序的范围，所有这些都会直接影响生产力水平和整体用户体验。

Linux 凭借其强大、清晰和适应性强的特点，在软件开发领域备受推崇。开发人员欣赏 Linux 的命令行界面，它可以控制开发工具和系统资源。Linux 的开源特性允许开发人员根据项目需求定制其操作系统环境，无论是调整内核还是定制软件堆栈。

在 Linux 中，您可以找到各种编程环境、集成开发环境（IDE）和编译器，这些环境和工具易于访问且经常更新，这使得 Linux 成为一个动态的平台，用于使用 Python、Java、Go、Rust、C++ 等多种语言创建应用程序。此外，Linux 与各种软件和硬件的兼容性使其成为平台开发的绝佳选择。

在 DevOps 领域，Linux 凭借容器和 Docker 和 Kubernetes 等编排工具真正闪耀。这些技术在实现持续集成和持续交付（CI/CD）实践方面发挥着作用，使开发人员和运维团队能够高效地创建、部署和管理跨各种环境的应用程序。

此外，Linux 提供了一系列自动化工具，如 Ansible、Puppet 和 Chef，有助于简化配置管理和运维任务。这些工具有助于简化 DevOps 工作流程。凭借其可靠性和可扩展性，Linux 仍然是推动 DevOps 发展的重要参与者，它支持敏捷开发方法和快速部署流程。

Linux在云计算领域占据着强大的地位。它是公共云提供商（例如Amazon Web Services (AWS)、Google Cloud Platform (GCP)和Microsoft Azure）的首选，这些提供商都提供基于Linux的服务和虚拟机。Linux在该领域的流行归功于其成本效益、性能、安全、灵活性和可扩展性。

通过使用基于Linux的云解决方案，企业可以利用虚拟化和容器化技术来优化资源利用率并最大限度地降低成本。该操作系统的强大安全功能及其高效管理工作负载的能力，使其成为运行数据应用程序、Web服务和大型企业系统的合适选项。

Linux以其安全措施而闻名，这些措施对于处理多个用户和保护敏感信息至关重要。一个突出的特性是安全增强型Linux (SELinux)，它最初由国家安全局(NSA)创建，它为访问控制安全策略提供支持，包括超越传统自主访问控制(DAC)系统的强制访问控制(MAC)。

此外，Linux的权限和用户角色系统通过允许系统管理员指定资源访问权限来增加一层安全性。这些功能允许开发人员自定义Linux，以创建一个能够保护应用程序免受未授权访问和潜在漏洞的操作环境。

Linux具有优势，其内核允许开发人员对其进行调整以获得更好的性能、改进的硬件兼容性或添加新功能。这种灵活性对于创建计算设置或资源有限的嵌入式系统至关重要。此外，Linux的开源设计提供了文档和社区支持，这使得能够在内核级别进行修改。这些因素使Linux成为促进创新和探索的理想选择，适用于各种计算场景。

Linux的命令行界面(CLI)是一个工具，使用户能够有效地处理软件包和管理硬件资源。Bash和Python等流行的脚本语言在Linux上得到很好的支持，并且可以简化自动化和系统管理任务。开发人员受益于CLI的自动化功能，从而提高了软件开发过程的效率和准确性。此外，CLI适应编程方法和过程，作为现代DevOps实践的工具。

在Linux中，软件包管理器通过自动化安装、更新和卸载软件等任务发挥作用。它们管理依赖项以防止安装期间发生冲突，并跟踪所有已安装的软件以进行系统维护。一些流行的软件包管理器包括：

• APT (高级软件包工具): 主要由Debian及其衍生产品（如Ubuntu）使用，APT通过自动化软件包从存储库的检索、配置、依赖项解析和安装来简化软件管理过程。
• YUM (Yellowdog Updater, Modified)和DNF: 这些软件包管理器由Fedora、AlmaLinux和Red Hat Enterprise Linux (RHEL)等发行版使用。需要注意的是，yum已被dnf取代。虽然yum仍然可以使用，但建议切换到dnf。
• Pacman: Arch Linux的软件包管理器，以其速度和简单性而闻名，它通过跟踪每个已安装的文件来更动态地管理软件包。

Linux软件包管理系统可以轻松地直接从维护的存储库安装软件，这些存储库包含数千个预构建的软件包。例如，使用APT，用户可以使用sudo apt-get install [package-name]之类的命令安装软件，类似地，使用DNF，用户可以使用sudo dnf install [package-name]。

这些工具还允许轻松更新和维护。sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade或sudo dnf update等定期命令确保系统上的所有软件都是最新的，从而降低安全风险并提高稳定性。

软件包管理器的功能在软件管理方面有很多相似之处，但在命令格式和可访问的资源库方面却存在显著差异。例如，基于 Debian 的系统通常提供包含各种软件选项的资源库，而 Arch Linux 则优先考虑简洁性和用户自主性，提供需要更多手动操作的尖端软件。

选择软件包管理器会影响从系统安全更新到访问最新软件功能的各个方面。对于开发人员来说，掌握这些区别至关重要，以便选择最符合其开发需求的发行版，尤其是在项目需要特定库或软件版本时。

Linux 提供各种图形用户界面，对于熟悉 Windows 或 macOS 等可视化驱动操作系统的用户来说尤其具有吸引力。一些更流行的 Linux 桌面环境包括：

• GNOME: 以其极简主义方法、简洁性和功能性而闻名，GNOME 是许多主要 Linux 发行版（如 Fedora 和 Ubuntu）的默认桌面环境。它提供简化和现代的用户体验，重点关注可用性和可访问性。
• KDE Plasma: 以其可配置性和强大的功能集而闻名，KDE Plasma 适用于那些偏好高度可定制且美观的桌面体验的用户。它提供了广泛的视觉定制选项，对于想要调整界面各个方面的用户来说很有吸引力。
• XFCE 和 LXDE: 这些环境因其轻量级的资源使用和高度的定制性而受到青睐，这使得它们非常适合旧硬件或性能优先于视觉效果的系统。
• Cinnamon: 对于任何偏好传统 Windows 式桌面的用户来说，此桌面环境都是理想的选择，它包括桌面菜单、面板、系统托盘和可点击的桌面图标。

命令行界面仍然是 Linux 用户，特别是开发人员和系统管理员的工具。与图形用户界面 (GUI) 不同，CLI 允许访问系统功能和脚本，为执行复杂任务提供了一种更有效的方法。

• Bash: 最常见的 Linux shell，Bash 是一个强大的工具，用于管理文件、运行软件和编写脚本。它因其效率和对系统的广泛控制而备受推崇。
• Zsh: 以其对 Bash 的改进而闻名，例如更好的自动完成和可定制的外观，Zsh 受那些在终端上花费大量时间并寻求增强型交互体验的用户欢迎。

Linux 以其定制选项而闻名。用户可以使用 Conky、Docky 和 Compiz 等工具/应用程序根据自己的喜好或生产力需求灵活地个性化他们的系统：

• Conky: 一个在屏幕上显示信息的工具，例如 CPU 使用率、磁盘状态、电子邮件警报和天气更新。
• Docky: 一个简化应用程序启动和高效处理窗口的坞站软件。
• Compiz: 一个窗口管理器，通过动画和流畅的窗口转换来提升 Linux 界面的效果。

Linux 的多功能性在网络方面得到了体现，它作为一个强大的平台来配置和管理网络操作。Linux 系统可以定制为充当网络路由器、防火墙、网关和服务器。Linux 中的关键网络功能通过 netstat、ss、ip、ufw 和 firewall-cmd 等实用程序进行管理，这些实用程序允许对网络接口、流量路由和防火墙设置进行详细控制。

Linux 支持各种网络协议，从 IP 到 SMB 和 NFS，使其能够在不同的网络环境中交互。此外，nftables 等高级工具提供了更新、更灵活的方式来管理网络数据包和路由。

Linux 配备了强大的工具，有助于监控和管理网络流量：

• Wireshark: 这个基于 GUI 的网络协议分析器允许用户捕获和交互式浏览在计算机网络上运行的流量。
• tcpdump: 一个用于网络诊断和故障排除的命令行数据包分析器。
• iperf3: 一个用于主动测量 IP 网络上可实现的最大带宽的工具。

这些工具使开发人员和系统管理员能够诊断网络问题、监控流量流并确保有效遵循安全协议。

Linux在需要多个操作系统协同工作的环境中非常有效。诸如Samba之类的工具使Linux服务器可以轻松地与Windows计算机无缝共享文件和打印机。类似地，NFS（网络文件系统）允许在Linux机器之间共享文件，从而促进了混合操作系统环境中的协作。

此外，Linux可以无缝集成到虚拟化设置中，通常用作VMware ESXi、Microsoft Hyper-V和Oracle VirtualBox等虚拟机管理程序上的客户操作系统。这种适应性对于使用各种操作系统并需要能够与技术平滑交互的平台的企业至关重要。

Linux社区庞大而活跃，提供了一系列支持论坛、讨论组和在线资源，以促进协作和知识共享。主要平台包括：

• LinuxQuestions.org：一个全面的论坛，所有技能水平的用户都可以在这里找到技术问题的答案，分享经验并讨论与Linux相关的主题。
• Stack Exchange：类似 Ask Ubuntu、Unix & Linux Stack Exchange和Server Fault为解决问题提供了平台，其社区驱动的问答针对特定需求和挑战。
• Reddit：诸如r/Linux、r/Ubuntu和r/Fedora之类的子reddits充满了讨论、建议和最新新闻，使它们成为保持最新状态并与社区保持联系的宝贵资源。

这些论坛不仅仅是关于故障排除；它们是充满活力的中心，爱好者和专业人士在这里分享项目、教程和个人经验，为集体知识库做出了贡献。

Linux依靠社区贡献蓬勃发展，这些贡献涵盖从开发到文档的各个方面。个人和组织可以为Linux的各个方面做出贡献：

• 内核开发：贡献者可以通过添加功能、修复错误或优化性能来帮助改进Linux内核的核心功能。
• 发行版开发：许多发行版鼓励用户参与打包、测试和美术作品等领域。
• 文档：高质量的文档对于用户支持和软件开发至关重要。贡献有助于维护和扩展这些资源，使Linux更容易被新手使用。

值得注意的开发协作平台包括GitHub和GitLab，许多Linux项目都在这里托管。贡献者可以复制项目、推送更新并与来自世界各地的开发人员合作。

Linux为所有级别的专业知识提供了广泛的教育资源：

• 官方文档和教程：大多数Linux发行版都提供详细的手册和教程，这对于初学者和高级用户都非常宝贵。
• 在线课程：Coursera、edX和Udemy等平台提供关于Linux基础知识、系统管理、网络和安全的课程。
• 认证：CompTIA Linux+和Red Hat认证系统管理员等认证提供了结构化的学习路径，并且是公认的证书，可以提升职业生涯。

这些资源不仅帮助个人提高他们的技术技能，而且还支持在重视Linux熟练程度的IT领域提升职业发展。

Linux不断发展，各种发行版都有定期更新和新功能：

• Ubuntu：最近的发行版专注于增强对云计算和容器的支持，改进了Kubernetes集成并更新了开发人员的工具链。
• Fedora：以保持创新的前沿而闻名，Fedora最近引入了新的安全功能和增强的系统性能能力，以满足开发人员和企业用户的需求。
• Arch Linux：Arch不断推出更新，改进了其包管理系统和用户实用程序，提供了更加简化和灵活的用户体验。

这些更新是由社区的反馈以及支持更新的硬件和软件标准的持续需求驱动的。

一些趋势正在塑造Linux的未来：

• 移动端的Linux: 诸如Android 开源项目 (AOSP)以及普瑞森公司及其Librem 5智能手机的努力，凸显了Linux在移动领域的潜力。这些举措旨在将Linux的稳健性和灵活性带到移动设备上，为占据主导地位的iOS和Android平台提供一个开源替代方案。
• 对安全的日益关注: 随着网络威胁变得越来越复杂，Linux越来越关注增强安全性。诸如内核锁定和SELinux改进等功能使Linux对所有用户都更加安全。
• 容器化和微服务: Docker和Kubernetes的兴起突出了Linux在容器化生态系统中的重要性。Linux轻量级的特性和强大的隔离功能使其成为运行容器化应用程序的理想选择，这一趋势在软件开发和部署中持续增长。

展望未来，Linux发行版可能会关注以下几个关键领域：

• 可持续性和系统稳定性: 将努力确保Linux发行版保持可持续性和稳定性，支持旧硬件，同时满足现代系统的需求。
• 增强的用户体验: 随着Linux在桌面上的采用率不断提高，发行版可能会继续改进用户界面并提高可用性，以吸引更广泛的受众。
• 与新兴技术的集成: 随着人工智能(AI)和物联网(IoT)等技术的不断发展，Linux发行版可能会集成更多工具和功能，以支持这些领域的开发人员和企业。

Linux仍然是当代计算的一个重要组成部分，推动了从软件创建到云架构等各个领域的进步。其开源设计、强大的安全功能和适应性强的设置使其成为全球IT专家、开发人员和技术爱好者的首选。

• 多功能性和强大功能。 Linux能够在从超级计算机到移动设备的各种硬件上运行，并且在服务器管理和云计算中发挥着关键作用，突显了其多功能性和强大功能。
• 社区和协作。 充满活力的Linux社区仍然是创新和支持的源泉，为所有技能水平的用户提供资源、指导和协作环境。
• 持续发展。 定期更新和新功能的引入确保Linux保持相关性和技术进步的前沿。

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