Linux

Linux是一种自由和开放源码的类UNIX操作系统。该操作系统的内核由林纳斯·托瓦兹在1991年10月5日首次发布，再加上用户空间的应用程序之后，就成为了Linux操作系统。Linux也是自由软件和开放源代码软件发展中最著名的例子。只要遵循GNU 通用公共许可证（GPL），任何个人和机构都可以自由地使用Linux的所有底层源代码，也可以自由地修改和再发布。大多数Linux系统还包括像提供GUI的X Window之类的程序。除了一部分专家之外，大多数人都是直接使用Linux 发行版，而不是自己选择每一样组件或自行设置。

Linux严格来说是单指操作系统的内核，因操作系统中包含了许多用户图形接口和其他实用工具。如今Linux常用来指基于Linux的完整操作系统，内核则改以Linux内核称之。由于这些支持用户空间的系统工具和库主要由理查德·斯托曼于1983年发起的GNU计划提供，自由软件基金会提议将其组合系统命名为GNU/Linux，但Linux不属于GNU计划，这个名称并没有得到社群的一致认同。

Linux最初是作为支持英特尔x86架构的个人电脑的一个自由操作系统。目前Linux已经被移植到更多的计算机硬件平台，远远超出其他任何操作系统。Linux可以运行在服务器和其他大型平台之上，如大型计算机和超级计算机。世界上500个最快的超级计算机已100％运行Linux发行版或变种。Linux也广泛应用在嵌入式系统上，如手机（Mobile Phone）、平板电脑（Tablet）、路由器（Router）、电视（TV）和电子游戏机等。在移动设备上广泛使用的Android操作系统就是建立在Linux内核之上。

通常情况下，Linux被打包成供个人计算机和服务器使用的Linux发行版，一些流行的主流Linux发布版，包括Debian（及其派生版本Ubuntu、Linux Mint）、Fedora（及其相关版本Red Hat Enterprise Linux）和openSUSE等。Linux发行版包含Linux内核和支撑内核的实用程序和库，通常还带有大量可以满足各类需求的应用程序。个人计算机使用的Linux发行版通常包含X Window和一个相应的桌面环境，如GNOME或KDE。桌面Linux操作系统常用的应用程序，包括Firefox网页浏览器、LibreOffice办公软件、GIMP图像处理工具等。由于Linux是自由软件，任何人都可以创建一个符合自己需求的Linux发行版。

1. 什么是 Linux？

Linux 是一种 开源、类 Unix 的操作系统内核，最早由芬兰程序员 Linus Torvalds 于 1991 年 开发。它基于 Unix 设计原则，并由全球开源社区共同维护和发展。

Linux 作为操作系统（OS），广泛用于：

• 服务器（Server）
• 桌面计算机（Desktop）
• 移动设备（Android 基于 Linux）
• 嵌入式系统（IoT 设备、智能家居）
• 超级计算机
• 云计算与 AI/ML

2. Linux 的核心特点

1️⃣ 开源 & 免费

• 完全开源：遵循 GPL（GNU General Public License） 协议，任何人都可以自由使用、修改和分发。
• 免费使用：不像 Windows 需要许可证，Linux 完全免费，大大降低企业与个人用户的成本。

2️⃣ 稳定 & 安全

• 比 Windows 更稳定，服务器可长时间运行而无需重启。
• 默认不开启不必要的端口和服务，减少攻击面。
• 支持 SELinux、AppArmor、Firewalld 等安全机制。

3️⃣ 多任务 & 多用户

• 支持多任务：可以同时运行多个应用进程。
• 支持多用户：多个用户可同时在 Linux 系统上登录并使用不同的资源。

4️⃣ 强大的命令行

• 支持 Bash、Zsh、Fish 等 Shell 终端，可高效管理系统。
• 提供强大的脚本编写能力（Shell Scripting），可用于自动化任务。

5️⃣ 兼容性强

• 支持 X86、ARM、RISC-V、PowerPC、SPARC 等多种硬件架构。
• 兼容 Unix 生态系统，可运行 GNU 工具、POSIX 标准软件。
• 支持 Docker、Kubernetes、AI/ML 框架（TensorFlow、PyTorch）。

6️⃣ 灵活的文件系统

• 支持多种文件系统（ext4、XFS、Btrfs、ZFS），相比 Windows 仅支持 NTFS/FAT32 更灵活。
• 支持日志文件系统，防止数据损坏。

3. Linux 发展历史

UNIX操作系统（英语：UNIX），是美国AT&T公司贝尔实验室于1969年完成的操作系统。最早由肯·汤普逊（Ken Thompson），丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie），道格拉斯·麦克罗伊（Douglas McIlroy），和乔伊·欧桑纳于1969年在AT&T贝尔实验室开发。于1971年首次发布，最初是完全用汇编语言编写。后来，在1973年用一个重要的开拓性的方法，Unix被丹尼斯·里奇用编程语言C（内核和I/O例外）重新编写。高级语言编写的操作系统具有更佳的兼容性，能更容易地移植到不同的计算机平台。

1983年，理查德·马修·斯托曼创立GNU计划。这个计划有一个目标，是为了发展一个完全自由的类Unix操作系统。自1984年发起这个计划以来，在1985年，理查德·马修·斯托曼发起自由软件基金会并且在1989年撰写GPL。1990年代早期，GNU开始大量地产生或收集各种系统所必备的组件，像是——函数库、编译器、调试工具、文本编辑器，以及一个Unix的用户界面（Unix shell）——但是像一些底层环境，如硬件驱动、守护进程、系统内核（kernel）仍然不完整和陷于停顿，GNU计划中是在Mach微内核的架构之上开发系统内核，也就是所谓的GNU Hurd，但是这个基于Mach的设计异常复杂，发展进度则相对缓慢。[14]林纳斯·托瓦兹曾说过如果GNU内核在1991年时可以用，他不会自己去写一个。

386BSD涉及的法律问题直到1992年还没有解决，NetBSD和FreeBSD是386BSD的后裔，早于Linux。林纳斯·托瓦兹曾说，当时如果有可用的386BSD，他就可能不会编写Linux。

MINIX是一个轻量小型并采用微内核（Micro-Kernel）架构的类Unix操作系统，是安德鲁·斯图尔特·塔能鲍姆为在计算机科学用作教学而设计的。

1991年，林纳斯·托瓦兹在赫尔辛基大学上学时，对操作系统很好奇。他对MINIX只允许在教育上使用很不满（在当时MINIX不允许被用作任何商业使用），于是他便开始写他自己的操作系统，这就是后来的Linux内核。

林纳斯·托瓦兹开始在MINIX上开发Linux内核，为MINIX写的软件也可以在Linux内核上使用。后来使用GNU软件代替MINIX的软件，因为使用从GNU系统来的源代码可以自由使用，这对Linux的发展有益。使用GNU GPL协议的源代码可以被其他项目所使用，只要这些项目使用同样的协议发布。为了让Linux可以在商业上使用，林纳斯·托瓦兹决定更改他原来的协议（这个协议会限制商业使用），以GNU GPL协议来代替。之后许多开发者致力融合GNU元素到Linux中，做出一个有完整功能的、自由的操作系统。

Linux的第一个版本在1991年9月被大学FTP server管理员Ari Lemmke发布在互联网上，最初Torvalds称这个内核的名称为”Freax”，意思是自由（”free”）和奇异（”freak”）的结合字，并且附上”X”这个常用的字母，以配合所谓的类Unix的系统。但是FTP服务器管理员嫌原来的命名“Freax”的名称不好听，把内核的称呼改成“Linux”，当时仅有10000行代码，仍必须执行于Minix操作系统之上，并且必须使用硬盘开机；随后在10月份第二个版本（0.02版）发布，同时这位芬兰赫尔辛基的大学生在comp.os.minix上发布一则消息

Hello everybody out there using minix- I’m doing a (free) operation system (just a hobby, won’t be big and professional like gnu) for 386(486) AT clones.

使用minix的各位，大家好。我正在为386（486）AT兼容机制作一个（免费的/自由的） 操作系统（仅仅是个人爱好，不会像GNU那样完善、专业）。

Linux的标志和吉祥物是一只名字叫做Tux的企鹅，标志的由来是因为Linus在澳洲时曾被一座动物园里的小蓝企鹅咬了一口，便选择企鹅作为Linux的标志，但更容易被接受的说法是：企鹅代表南极，而南极又是全世界所共有的一块陆地。这也就代表Linux是所有人的Linux。

1994年3月，Linux1.0版正式发布，Marc Ewing成立Red Hat软件公司，成为最著名的Linux经销商之一。早期Linux的开机管理程序（boot loader）使用LILO（Linux Loader），早期的LILO存在着一些难以容忍的缺陷，例如无法识别1024柱面以后的硬盘空间，后来的GRUB（GRand Unified Bootloader）克服这些缺点，具有‘动态搜索内核文件’的功能，可以让用户在开机的时候，自行编辑开机设置系统文件，透过ext2或ext3文件系统中加载Linux Kernel（GRUB通过不同的文件系统驱动可以识别几乎所有Linux支持的文件系统，因此可以使用很多文件系统来格式化内核文件所在的扇区，并不局限于ext文件系统）。

今天由Linus Torvalds带领下，众多开发人员共同参与开发和维护Linux内核。理查德·斯托曼领导的自由软件基金会，继续提供大量支持Linux内核的GNU组件。一些个人和企业开发的第三方的非GNU组件也提供对Linux内核的支持，这些第三方组件包括大量的作品，有内核模块和用户应用程序和库等内容。Linux社区或企业都推出一些重要的Linux发行版，包括Linux内核、GNU组件、非GNU组件，以及其他形式的软件包管理系统软件。

4. Linux 发行版（Distros）

Linux 不是一个单一的系统，而是由多个不同的发行版（Distributions） 组成，每个发行版适用于不同场景。

Linux发行版指的就是通常所说的“Linux操作系统”，它一般是由一些组织、团体、公司或者个人制作并发行的。Linux内核主要作为Linux发行版的一部分而使用。通常来讲，一个Linux发行版包括Linux内核，以及将整个软件安装到电脑上的一套安装工具，还有各种GNU软件，和其他的一些自由软件，在一些Linux发行版中可能会包含一些专有软件。发行版为许多不同的目的而制作，包括对不同电脑硬件结构的支持，对普通用户或开发者使用方式的调整，针对实时应用或嵌入式系统的开发等等。目前，超过三百个发行版被积极的开发，最普遍被使用的发行版有大约十多个。较为知名的有Debian、Ubuntu、Fedora、Red Hat Enterprise Linux、Arch Linux和openSUSE等。

一个典型的发行版包括：Linux内核，GNU函数库和各种系统工具，命令行Shell，图形界面底层的X窗口系统和上层的桌面环境等。桌面环境有如KDE或GNOME等，并包含数千种从办公包，编译器，文本编辑器，小游戏，儿童教育软件，到科学工具的应用软件。

很多发行版含有LiveCD的方式，就是不需要安装，放入系统光盘或其它介质进行启动，就能够在不改变现有系统的情况下使用。比较著名的有MX Linux、PCLinuxOS等。LiveCD的相关技术进步至此，很多的发行版本身的安装光盘也有LiveCD的功能。

4.1 主流 Linux 发行版

4.2 Linux 适用场景

• 桌面用户：Ubuntu、Fedora、Linux Mint
• 服务器：Debian、RHEL、CentOS（AlmaLinux、Rocky Linux）
• 嵌入式/物联网：Ubuntu Core、Yocto、Buildroot
• 黑客/安全：Kali Linux、Parrot OS
• 开发人员：Arch Linux、Fedora、Manjaro

5. Linux 系统架构

基于Linux的系统是一个模块化的类Unix操作系统。Linux操作系统的大部分设计思想来源于20世纪70年代到80年代的Unix操作系统所建立的基本设计思想。Linux系统使用宏内核，由Linux内核负责处理进程控制、网络，以及外围设备和文件系统的访问。在系统运行的时候，设备驱动程序要么与内核直接集成，要么以加载模块形式添加。

Linux具有设备独立性，它内核具有高度适应能力，从而给系统提供了更高级的功能。GNU用户界面组件是大多数Linux操作系统的重要组成部分，提供常用的C函数库，Shell，还有许多常见的Unix实用工具，可以完成许多基本的操作系统任务。大多数Linux系统使用的图形用户界面建立在X窗口系统之上，由X窗口(XWindow)系统通过软件工具及架构协议来建立操作系统所用的图形用户界面。

已安装Linux操作系统包含的一些组件：

• 启动程序：例如GRUB或LILO。该程序在计算机开机启动的时候运行，并将Linux内核加载到内存中。
• init程序：init是由Linux内核创建的第一个进程，称为根进程，所有的系统进程都是它的子进程，即所有的进程都是通过init启动。init启动的进程如系统服务和登录提示（图形或终端模式的选择）。
• 软件库包含代码：可以通过运行的进程在Linux系统上使用ELF格式来执行文件，负责管理库使用的动态链接器是“ld-linux.so”。Linux系统上最常用的软件库是GNU C库。
• 用户界面程序：如命令行Shell或窗口环境。
  

Linux 由以下几部分组成：

1. 内核（Kernel）：核心部分，管理 CPU、内存、设备驱动等。
2. Shell：用户与操作系统交互的接口，如 Bash、Zsh。
3. 文件系统：如 ext4、XFS、Btrfs 等。
4. 用户空间（User Space）：
   • GNU 工具：如 ls、cp、grep、awk 等命令。
   • 桌面环境：如 GNOME、KDE Plasma、XFCE。
   • 应用程序：如 Firefox、LibreOffice。

6. Linux vs Windows vs macOS

7. Linux 主要使用场景

1️⃣ 服务器

• 全球 90% 以上的服务器使用 Linux（如 Google、Amazon、Facebook）。
• 广泛用于 Web 服务器（Nginx、Apache）、数据库（MySQL、PostgreSQL）、邮件服务器（Postfix）。

2️⃣ 云计算

• AWS、Google Cloud、Microsoft Azure 主要使用 Linux 服务器。
• Docker、Kubernetes、OpenStack 皆基于 Linux。

3️⃣ 人工智能 & 大数据

• AI 研究主要在 Linux 上进行（TensorFlow、PyTorch）。
• Hadoop、Spark 等大数据工具主要运行在 Linux 上。

4️⃣ 网络安全

• Kali Linux、Parrot OS 是网络安全专业人士的首选。
• Linux 自带强大防火墙（iptables、firewalld）。

5️⃣ 物联网（IoT）

• 嵌入式 Linux 适用于智能家居、汽车、工业控制。
• Raspberry Pi 运行 Linux（Raspbian、Ubuntu Core）。

8. Linux 的优缺点

✅ 优点

• 免费 & 开源。
• 稳定 & 安全。
• 兼容性强，支持多种硬件架构。
• 适合开发、服务器、云计算、AI。
• 资源占用低，适合旧电脑。
• 开放源代码的Linux可以让知识延续下去，新兴的软件公司可以从开放源代码上快速、低价的建立专业能力，丰富市场的竞争，防止独霸软件巨兽的存在。
• 个人使用很少有著作权问题，绝大多数都是免费使用，几乎无所谓盗版问题。
• 新的Linux发行版大多数软件都有服务器的服务，只要点击就可以自动下载、安装经过认证的软件，不需要到市面购买、安装。
• Linux学习的投资有效时间较长。旧版软件、系统都还是存在，有源代码可以派生、分支，维护周期普遍比Windows长很多。就算被放弃，还是可以凭借源代码派生。新的软件更新发展多样化，容易养成用户习惯掌握原理，而不是养成操作习惯。
• 强大的Shell及脚本支持，容易组合出符合需求的环境或创造自动程序。
• 默认安全设置相对于目前主流的Windows操作系统安全很多。Windows操作系统为了非专业用户降低了默认安全性的设置，导致系统容易受到木马、病毒的侵害。盗版的Windows更糟糕，可能随盗版操作系统捆绑木马、恶意程序，部分默认超级用户（Administrator）登录、关闭安全更新等问题导致安全性更差。

❌ 缺点

• 学习成本高，需要一定的命令行知识。
• 部分商业软件不支持（如 Photoshop）。
• 游戏生态较弱，但 Steam Proton 正在改善。
• BSD的开发人员曾经批评过Linux内核开发人员过于重视新功能的添加而不是踏踏实实的把代码写好、整理好。
• Minix爱好者认为微内核是将来技术发展的方向，Linux在技术上是落伍陈旧的。（参见塔能鲍姆-林纳斯辩论）
• 软硬件支持性较差。大部分的软、硬件厂商没有或者不会优先开发Linux平台的版本，或者Linux平台的版本功能较少，致使可用的应用程序、硬件周边支持性相较于Windows、Mac平台差。
• 相当多的发行版（超过200个以上），使程序开发者无法针对所有发行版做测试，使用Linux平台的应用软件安装在非主流发行版可能遭遇预料之外的问题或甚至于无法使用。

9. Linux 主要命令清单

Linux 命令行是管理系统的关键工具，以下是常用命令的分类和详细介绍。

9.1. 基本命令

9.2. 文件权限管理

9.3. 文件查找

9.4. 进程管理

9.5. 用户管理

9.6. 磁盘管理

9.7 网络管理

9.8 压缩与解压

9.9 软件包管理

Debian/Ubuntu（APT 包管理）

RHEL/CentOS（YUM/DNF 包管理）

9.10 其他实用命令

Linux 是目前最强大的开源操作系统，适用于服务器、云计算、AI、大数据、物联网等多个领域。尽管对新手有一定的学习曲线，但一旦掌握，它将是一个功能强大、稳定、安全的系统。

10. linux操作系统市场普及和份额

传统的Linux用户一般都是专业人士。他们愿意安装并设置自己的操作系统，往往比其他操作系统的用户花更多的时间在安装并设置自己的操作系统。这些用户有时被称作“黑客”或是“极客”。使用Linux主要的成本为移植、培训和学习的费用，早期由于会使用Linux的人较少，并且在软件设计时并未考虑非专业者的使用，导致这方面费用极高。但这方面的费用已经随着Linux的日益普及和Linux上的软件越来越多、越来越方便而降低，但专业仍是使用Linux的主要成本。

Linux在欧洲、美国和日本的流行程度较高，欧美地区还发行Linux平台的游戏和其他家用软件。Linux开源社群方面也是以欧洲、美国、日本等发达国家的人士居多。在家庭与企业中使用Linux发行版的情况越来越多。整个亚洲，比较缺乏对Linux的支持，硬件和应用程序皆只考量微软操作系统设计的需求。例如：Internet Explorer及ActiveX需求、Microsoft Office兼容性、网络游戏以及一般用户都倾向于使用Windows。转换操作系统的开销在于，自由开源意识形态与商业用途的冲突、缺乏强而有力的推广厂商、缺乏对特殊的硬件和应用程序的支持、电脑技术人员不愿再花费时间重复学习、对已有平台的依赖，是制约Linux被采纳的主要因素。

然而随着Linux慢慢开始流行，有些原始设备制造商（OEM）开始在其销售的电脑上预装上Linux，Linux的用户中也有了普通电脑用户，Linux系统也开始慢慢出现在个人电脑操作系统市场。尽管目前大部分的笔记本电脑搭载Windows系统，目前仍有一些笔电默认搭载Linux系统，如Musicha 音创笔电默认搭载Ubuntu Mate。近年来，Linux下常见的部分软件也开始不断向Windows移植。有如KDE SC、Cinepaint正在进行向Windows的移植。

很多开源软件的定量研究聚焦在市场占有率（虽然多数不算作市场中的商品）和可靠性，包括数不清的Linux分析报告。Linux份额成长迅速。IDC的2008年第二季度报告指出，Linux在所有服务器市场的市占率已经达到29%，比该研究机构在2007年的调查大幅增加了12个百分点。这个估计数字基于Linux服务器的销售额。所以，Linux的市占率是不可小觑的。Netcraft报告，在2010年二月，每10台可靠的服务器中Linux发行版占6台，FreeBSD占2台，Windows占1台。而Debian、CentOS两个至关重要的发行版并不销售。

Linux在政府中也很受欢迎，巴西联邦政府因支持Linux而世界闻名。有新闻报导俄罗斯军队自己制造的Linux发行版，做为G.H.ost项目已经获取成果。印度的喀拉拉邦计划在向全联邦的高中推广使用Linux。中华人民共和国为获取技术独立，在龙芯过程中排他性地使用Linux。在西班牙的一些地区开发了自己的Linux发行版，并且在政府与教育领域广泛使用，如埃斯特雷马杜拉地区的gnuLinEx和安达卢西亚地区的Guadalinex。葡萄牙同样使用自己的Linux发行版Caixa Mágica，用于Magalhães笔记本电脑和e-escola政府软件。法国和德国同样开始逐步采用Linux。

每个孩子一台笔记本电脑这一项目正在催生新的更为庞大的Linux用户群，计划将包括发展中国家的几亿学童、他们的家庭和社区。在2007年，已经有六个国家订购了至少每个国家一百万台以上免费发放给学生。Google、Red Hat和eBay是该项目的主要支持者。

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