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摘要：Linux是上個世紀九十年代誕生的一個操作系統內核，它在開源社區發佈，經過幾十年發展，從Linux內核衍生出了許多發行版本。當前，Linux各個完整的發行版本，已經廣泛應用於不同的應用環境。在Linux操作系統在各領域迅速擴張的同時，開源社區也得到了快速發展。先後誕生了Git版本控制系統和GitHub開源項目託管平臺，開源社區到達了前所未有新階段。本文通過介紹Linux內核的誕生歷程，分析Linux系統的各種優勢和Linux當前在各個領域的發展情況，展現Linux系統對現代信息世界的巨大影響。
關鍵詞：Linux；開源；Git；Linux的應用
1 Linux系統的誕生和初步發展
1.1 Linux系統誕生的時代背景和靈感來源
1991年9月17日，芬蘭人利努斯·託瓦爾茲正式公佈了以他名字命名的計算機操作系統內核Linux。當時沒人會想到，這將成爲軟件開源運動的里程碑。
1981年，IBM公司發佈了風靡全球的微型計算機–IBM PC。之後的十年，微型計算機的操作系統一直都是由微軟公司的磁盤操作系統DOS主宰。此時計算機硬件的價格雖然逐年下降，但是軟件價格仍然很高。
蘋果公司的蘋果公司的Mac OS操作系統可以說是當年性能最好的操作系統，但是價格高昂，很少人能輕易負擔得起。
除了這兩家以外，當時還有UNIX系統也是一些消費者的選擇之一。然而UNIX操作系統的經銷商們把價格擡得極高，PC用戶根本無法涉及，並且UNIX的源代碼是被保護着不公開的。[1]
面臨着這麼多的問題，這時計算機軟件界出現了Minix操作系統。與此同時ST公司推出了一本描述Minix操作系統設計和實現原理的技術書。這本書寫得非常詳細，敘述有條有理。於是全世界的計算機愛好者幾乎都開始閱讀這本書，從中理解和學習操作系統的工作原理，包括後來的Linux操作系統的創始者，芬蘭科學家利努斯·託瓦爾茲。
利努斯·託瓦爾茲在大學期間，爲了避免與同學爭搶學校的公共計算機，於是便自己用聖誕節壓歲錢和貸款買了一臺386兼容電腦和Minix操作系統。他開始認真學習有關Intel 80386處理器的指令系統和其他硬件知識，還編制出了一個終端仿真程序。隨着逐漸的使用和了解，他意識到Minix系統雖然很好，但它並不強大，只是一個用於教學目的的簡單操作系統。考慮到Minix系統的諸多限制，他開始有了編制一個新操作系統的想法。
1.2 Linux正式發佈和發展情況
到了1991年10月5日，利努斯在網上發佈消息，正式宣佈他自己開發的系統內核誕生了。他把代碼放在當時芬蘭最大的FTP網站上，並起名爲Linux，含義是“Linus（利努斯）的Minix操作系統”。許多年後，人們才意識到Linux是軟件開源運動的里程碑。
到1994年發表Linux1.0的正式核心時, 大家要利努斯設計一隻吉祥物。他突然想到小時候去動物園被一隻企鵝追着滿地打滾還被咬一口的往事。於是就把企鵝作爲吉祥物。
Linux憑藉其最大的優勢–開源和免費，逐步擴大了它在市場中的份額。任何人都可以免費地使用或者是修改其中的原始代碼，並且Linux對於硬件配備的需求低廉。由於Linux是根據對Minix系統啓發得來，而Minix系統又是類UNIX系統，所以Linux系統和UNIX系統很相似。並且Linux對UNIX系統的兼容性很好，從而對程序員來說，將軟件從昂貴的UNIX系統移植到Linux系統上的工作量不大，Linux系統得以被許多程序員使用。同時Linux在設計過程中保留了UNIX系統以網絡爲核心的設計思想，因此其是一種性能非常穩定的網絡操作系統。Linux與UNIX相比，Linux還擁有完整的軟件管理工具，大大方便了程序員對軟件的管理，Linux至此已經比UNIX受歡迎多了。
早期的Windows不具備多用戶模式，而Linux在多用戶、多任務方面表現非常優秀，多用戶模式不僅能夠在Internet模式下給予良好支持，而且還能同時實現對多用戶不同請求的同時響應，並針對32位以及64位多任務處理進行支持。儘管微軟後來推出了Window NT，從本質上來講，Windows NT目前已經在用戶管理機制等多個方面遠遠落後於Linux。[2]並且Windows是閉源的軟件，程序員更願意用Linux系統來爲硬件配置更高效更輕便的軟件環境。
正是Linux系統易安裝、硬件要求低、免費和開源的特點，使得它在各大系統中脫穎而出。
1.3 Linux系統的不足
在外設方面，大多廠商沒有專門適配Linux版本，Linux系統對某些USB以及PnP等設備並不能進行有效支持。這是Linux現在作爲日常操作系統的劣勢。
各個Linux的發行版爲了吸引更多新用戶使用，紛紛推出了帶有圖形界面的Linux系統，儘管熟練的程序員更願意使用Shell腳本來批量運行Linux命令，但是對於新手入門來說，缺少可視化的編程環境和工具來提高對編程的興趣。[2]
1.4 Linux系統在中國的現狀
至2020年，中國發展的Linux發行版，控制檯的功能已經很大程度得到漢化。可以進行對中文漢字的輸入和輸出，並且在運行過程中的各種命令提示以及錯誤信息等都能夠實現中文表達。[2]
儘管我國開發出了國產的Linux發行版，安裝上一些日常應用後能夠擺脫對外國公司的操作系統的依賴。但是優秀的國產應用程序，特別是網絡服務程序，還非常少見。這將是國產操作系統發展的重要方向。[2]
2 開源社區的發展
2.1 開源軟件的定義
開源軟件是在開源協議下源代碼可以被任意獲取和修改的計算機軟件，軟件的作者在軟件開源協議的規定下，保留部分權利，並允許任何使用者免費使用、修改和重新發布軟件。與開源對應的閉源軟件僅獲取編譯後的二進制可執行文件，只有軟件作者擁有程序的源代碼。[3]
2.2 開發者將軟件開源的需求和動機
開發者在公司的工作內容如果簡單而重複，這時對工作內容的不滿足，但又因爲各種原因不能全職地開發自己的項目，再加上開源擁有許多隱性利益如開發能力的提升和成就感，開發者會更願意將自己的項目開源，讓更多人來共同開發和使用自己的作品。
2.3 開源社區對互聯網行業的影響
開源經歷了三個大階段，先後主要由個人、非營利組織和大企業來引領。
開源軟件如果沒有合理管理，開源往往會因爲資金枯竭、被其他開發者惡意修改發佈而終止。此時，擁有良好的管理者來引領開源軟件的發展就顯得尤爲重要。
有持續資金的支持、嚴格的知識產權保護策略和組織對其科學合理的治理，才能造就出良好的開源生態。而往往只有大的組織和企業纔有能力進行科學管理，大的組織和企業又能從開源軟件中獲益，如降低開發成本等，越來越多的企業擁抱開源，形成良性循環，這就吸引越來越多的開發者投入到開源事業中來。
2.4 Git工具和GitHub平臺的誕生
Linus在1991年創建了開源的Linux，之後Linux系統不斷髮展，全世界熱心的志願者積極參與到Linux的建設中。在2002年以前，世界各地的志願者把源代碼文件通過diff的方式發給利努斯，然後由利努斯本人通過手工方式合併代碼。儘管當時有CVS、SVN這些免費的版本控制系統，但是利努斯堅定地反對CVS和SVN，這些集中式的版本控制系統不但速度慢，而且必須聯網才能使用。有一些商用的版本控制系統，雖然比CVS、SVN好用，但那是付費的，和Linux的開源精神不符。
2002年後，Linux代碼量已經十分龐大，不能再用手工方式來管理源代碼了，此時一個商業公司BitMover願意免費爲Linux社區提供版本控制系統BitKeeper。但在2005年，因爲Linux社區某些黑客試圖破解BitKeeper協議，BitMover公司便收回了Linux社區的免費使用權。
利努斯花了兩週時間自己用C寫了一個分佈式版本控制系統Git。一個月之內，Linux系統的源碼已經由Git管理了。Git迅速成爲最流行的分佈式版本控制系統。
2008年，GitHub網站上線，它爲開源項目免費提供Git存儲，無數開源項目開始遷移至GitHub，包括jQuery、PHP、Ruby等。
2.5 當前我國開源社區的發展情況
最早我國開源社區的興起，是爲了解決Linux系統的漢化。我國早期通常是從開源社區中獲得好處，使用開源軟件降低了技術應用門檻，我國國產軟件在此期間得以迅速發展。最近幾年，我國互聯網行業巨頭，紛紛將自己的一些項目開源，爲國際開源社區貢獻中國力量。華爲在Linux內核版本4.8至4.13開發週期中貢獻度全球排名第15，僅次於甲骨文。同時，各大公司相繼推出自主開發的開源項目，如阿里巴巴發佈的開源服務框架Dubbo，百度發佈的自動駕駛領域的阿波羅（Apollo）等開源軟件。
同時我國政府高度重視開源軟件發展，發佈多項政策，積極引導社會資源投入，促進開源模式不斷成熟。如國務院印發的《“十三五”國家信息化規劃》明確指出，支持開源社區創新發展，鼓勵我國企業積極加入國際重大核心技術的開源組織，從參與者發展爲重要貢獻者。
但是我國本土的開源社區有待發展提高，不足有一缺乏專業的開源軟件基金會，二缺少有影響力的領軍人物，三缺乏有影響力的開源項目，四尚未形成優良的開源生態。希望我國本土開源社區能夠健康持續的發展。[4]
2.6 小結
開源是當代計算機技術發展引發的技術革命所帶來的面向未來的方法上的創新，是以人爲本的創新模式在軟件行業的具體體現。但不是要將所有軟件開源。在軟件行業的發展進程中，開源和閉源各有優勢，它們將長期共存，共同促進軟件行業持續、健康、穩健的發展。[3]
3 Linux在各領域中的具體應用
Linux儘管在日常生活中不經常被提及，但是我們已經直接或間接地接觸了Linux系統。
3.1 Linux系統在服務器中的應用
Linux因爲自身擁有衆多優秀特性加上免費開源，佔據了服務器操作系統的半壁江山。大多數商業公司爲了減輕操作系統對財務的負擔，且爲了特定環境下的特定需求，通常會修改Linux源代碼並進行重新編譯，提高運行效率和安全性，已經將Linux作爲自己服務器的操作系統。
因爲Linux的網絡模塊非常優秀，以高速通信網絡爲載體的Linux集羣在現在需要快速和大量計算的場景中應用廣泛，如在信息服務、科學計算以及事務處理等方面，具有較強的優勢，滿足發展需求。以實際爲例，科學計算集羣的應用爲人們提供了全新的模式，可以適應各種前高性能計算，處理大規模複雜的計算，常見的基因數據分析，實現高效的數據處理，以自身的科學計算編程環境爲基礎，發揮出函數庫、數據庫的優勢，爲人們提供優質的服務。[5]
3.2 Linux系統在移動端的應用
Android系統作爲Linux在移動端設備的發行版，在與蘋果iOS手機系統的競爭中，同樣因爲開源的優勢，許多手機廠商在谷歌公司的帶領下，共同開發Android系統，貢獻自己的力量，同時開發出自己廠商的定製系統，Android系統迅速佔領了大部分手機市場。
3.3 Linux系統在嵌入式系統中的應用
以往的8位單片機解決的問題相對單一，運算量不大，運算速度低，已經不滿足現在需要高速運算的應用場景了。這時新一代的嵌入式系統應運而生。嵌入式系統有三個基本組成部分：嵌入式微處理器、嵌入式操作系統和在其上開發的應用程序。Linux操作系統擁有絕對的優勢作爲嵌入式操作系統。
除了Linux系統免費和開源的特性外，Linux核心代碼可以裁減到130多字節，這可以大大地降低開發產品的成本和適應嵌入式系統的發展趨勢。同時，Linux核心代碼採用移植性比較好的C語言編寫，所以它可以很容易地移植到很多微處理器上。[6]
4 總結
Linux操作系統自誕生以來，優秀的性能和免費開源的特點，深得開發者喜歡。Linux操作系統的廣泛使用代表着科技的一大進步，其在科學領域佔據了十分重要的地位。目前，Linux操作系統還不完美，還有許多功能需要衆多開發者來完善和創造。開源社區也存在不足，還有大量發展空間。但我們相信，隨着不斷髮展，Linux社區和開源社區最終會形成一個完善的體系，並被服務於日常生活和各行各業中，幫助我們提高生活水平和各行業的工作質量。
參考文獻
[1] 一侃人;. Linux是如何誕生的[J]. 電腦愛好者, 2012, (20): .
[2] 張志朋;. Linux的特色及發展展望[J]. 中國管理信息化, 2020, (04): .
[3] 何正方;樑宇;. 開源對軟件行業發展的影響[J]. 軟件, 2019, (07): .
[4] 崔靜;劉亭杉;. 國際開源軟件發展對我國的啓示[J]. 科技中國, 2020, (02): .
[5] 李雪巖;. Linux集羣在物探行業的應用現狀及發展趨勢探討[J]. 信息技術與信息化, 2020, (03): .
[6] 王成,劉金剛. 基於Linux的嵌入式操作系統的研究現狀及發展展望[J]. 微型機與應用, 2004, (05): .