Linux
Linux 是一套开源的类 Unix 操作系统内核,由芬兰程序员 Linus Torvalds 于 1991 年首次发布。它并非一个完整的操作系统,而是作为核心组件,与 GNU 项目的工具、库等结合,形成了各种“Linux 发行版”(如 Ubuntu、CentOS 等),成为全球最具影响力的操作系统之一。
核心特点
开源免费
源代码完全公开,任何人可自由修改、分发和商用,无需支付版权费用。这一特性推动了全球开发者社区的协作,快速迭代并修复漏洞。多用户、多任务
支持多个用户同时登录系统,且能并发运行多个进程(任务),内核通过进程调度算法(如 CFS 完全公平调度器)高效分配 CPU 资源。稳定性与可靠性
设计上注重长期运行的稳定性,适合服务器场景(可数月/数年不重启),且对硬件故障的容错能力较强。安全性
基于 Unix 的权限模型(用户/组/其他权限控制),配合 SELinux、AppArmor 等安全模块,能有效限制程序权限,减少恶意攻击风险。可移植性
支持多种硬件架构(x86、ARM、RISC-V、PowerPC 等),从个人电脑、服务器到嵌入式设备(路由器、智能手表)、超级计算机均能运行。“一切皆文件”
哲学设计:硬件设备、进程、网络套接字等均被抽象为文件,通过统一的文件系统接口(如/dev设备文件、/proc进程信息文件)操作,简化了系统交互。
系统架构
Linux 系统采用“内核空间”与“用户空间”分离的架构,核心组件包括:
内核(Kernel)
操作系统的核心,负责管理硬件资源(CPU、内存、磁盘、网络等),提供核心功能:- 进程调度:决定哪个进程占用 CPU;
- 内存管理:分配/回收内存,实现虚拟内存;
- 文件系统:支持 ext4、btrfs、xfs 等格式,管理文件存储;
- 设备驱动:对接硬件(如显卡、网卡),提供软件接口;
- 网络协议栈:支持 TCP/IP、UDP 等协议,处理网络通信。
用户空间
内核之外的部分,包括:- Shell:命令行解释器(如 bash、zsh),用户通过命令与内核交互;
- 库:如 GNU C 库(glibc),为应用程序提供系统调用接口;
- 应用程序:文本编辑器(vim)、浏览器(Firefox)、服务器软件(Nginx)等。
典型应用场景
服务器领域
全球超 90% 的互联网服务器(Web 服务器、数据库服务器、云计算节点等)采用 Linux 发行版(如 CentOS、Ubuntu Server),因稳定性、低成本和可定制性优势显著。嵌入式系统
路由器、智能电视、车载系统、物联网设备等大量使用 Linux(或其裁剪版本),因可按需精简内核,适配低功耗硬件。超级计算机
全球 Top 500 超级计算机中,超过 95% 运行 Linux 系统(如基于 Red Hat 或 SUSE 的定制版本),支持高性能计算(HPC)。个人桌面
虽然市场份额低于 Windows/macOS,但 Ubuntu、Fedora 等发行版为开发者和开源爱好者提供了轻量、定制化的桌面环境(如 GNOME、KDE)。移动设备
安卓(Android)系统基于 Linux 内核开发,通过虚拟机(ART)运行应用,占据全球移动设备市场主导地位。
常见发行版
Linux 发行版是“内核 + 软件集合”的打包版本,针对不同场景优化:
- 新手友好:Ubuntu(易用性强,社区支持完善)、Linux Mint;
- 服务器:CentOS(已停更,替代者为 Rocky Linux)、Debian(稳定,适合长期运行);
- 开发者:Fedora(紧跟最新技术,Red Hat 测试版)、Arch Linux(滚动更新,高度定制);
- 安全测试:Kali Linux(预装渗透测试工具)。
总结
Linux 凭借开源、稳定、灵活的特性,成为从底层硬件到上层应用的“通用基础设施”。其“一切皆文件”的设计哲学和模块化架构,使其既能支撑全球最大的服务器集群,也能运行在微小的嵌入式芯片中,是现代信息技术的核心支柱之一。