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Introduction à Linux

Linux est une famille de systèmes d'exploitation open source de type Unix basée sur le noyau Linux, et le noyau du système d'exploitation a été publié pour la première fois le 17 septembre 1991 par Linus Torvalds . En règle générale, Linux est présenté sous la forme d'une distribution Linux, qui contient les bibliothèques de support, les logiciels système et le noyau, dont plusieurs sont proposés par le projet GNU. Plusieurs distributions Linux utilisent le terme 'Linux' dans le titre, mais la Free Software Foundation utilise le 'GNU/Linux' titre pour se concentrer sur la nécessité des logiciels GNU, provoquant quelques controverses.

Les distributions Linux célèbres sont Ubuntu, Fedora Linux et Debian, cette dernière étant composée de plusieurs modifications et distributions différentes, notamment Xubuntu et Lubuntu. Les distributions commerciales sont SUSE Linux Enterprise et Red Hat Enterprise Linux. Les distributions de bureau de Linux sont des systèmes de fenêtrage comme Wayland ou X11 et des environnements de bureau comme KDE Plasma et GNOME.

• À l'origine, Linux a été conçu pour les ordinateurs personnels basés sur l'architecture Intel x86, mais il a depuis été déplacé vers davantage d'environnements que les autres systèmes d'exploitation.
• Y compris Android, Linux possède la plus grande base installée de tous les systèmes d'exploitation à usage général en raison du contrôle d'Android basé sur Linux sur les smartphones à partir de mai 2022.
• Cependant, Linux n’était utilisé que par environ 2,6 % des ordinateurs de bureau en novembre 2022.
• De plus, Linux s'exécute sur de nombreux systèmes embarqués, c'est-à-dire des appareils dont le système d'exploitation est généralement conçu dans le micrologiciel et est extrêmement personnalisé pour le système.
• Il comprend des vaisseaux spatiaux (rover Perseverance, capsule de l'équipage Dragon et fusée Falcon 9), des automobiles (Toyota, Hyundai, Mercedes-Benz, Audi et Tesla), des téléviseurs (téléviseurs intelligents LG et Samsung), des consoles de jeux vidéo, des appareils domestiques intelligents, contrôles d'automatisation et routeurs.

Linux est l'un des exemples les plus remarquables de collaboration entre logiciels open source et logiciels libres. Le code source peut être distribué, modifié et utilisé à des fins non commerciales ou commerciales par tous dans les conditions de ses licences respectives, comme la GNU GPL (General Public License). Par exemple, le noyau Linux est sous licence GPLv2.

Histoire du système d'exploitation Linux

Précurseurs
Le système d'exploitation basé sur Unix a été implémenté et conçu en 1969 à La cloche d'AT&T laboratoires de Joe Ossanna, Douglas Mcllroy, Dennis Ritchie et Ken Thompson aux États-Unis. Publié pour la première fois en 1971, Unix était entièrement écrit en langage assembleur, comme c'était la pratique de base à l'époque. Il a été mis à jour en langage C par Dennis Ritchie de manière pionnière en 1973. La disponibilité d'une implémentation de langage Unix de haut niveau a rendu pratique son portage sur des plates-formes informatiques distinctes.Création
Torvalds s'est inscrit à un cours Unix alors qu'il visitait l'Université d'Helsinki à l'automne des années 1990. Le cours utilisait un mini-ordinateur MicroVAX exécutant Ultrix, et l'un des textes nécessaires était Operating Systems: Design and Implementation d'Andrews S. Tanenbaum. Le manuel contenait une copie du système d'exploitation MINIX de Tanenbaum. C'est avec ce cours que Torvalds s'est initialement ouvert à Unix. Il s'est intéressé aux systèmes d'exploitation en 1991. Frustré par la licence MINIX, qui la limitait à l'époque à un usage uniquement éducatif, il a commencé à travailler sur le noyau de son système d'exploitation, qui est finalement devenu le noyau Linux.
Torvalds a commencé le développement du noyau Linux sur MINIX, et les logiciels écrits pour MINIX ont également été utilisés sous Linux. Plus tard, Linux a été cultivé, puis le développement du noyau Linux est apparu sur les systèmes Linux. De plus, les applications GNU ont remplacé chaque composant MINIX car il était avantageux d'utiliser le code libre via le projet GNU avec le nouveau système d'exploitation ; le code sous licence GNU GPL peut être réappliqué dans d'autres fonctions informatiques à condition qu'il soit également publié sous une licence compatible ou identique.
Torvalds a entamé le passage de sa licence actuelle, qui interdisait la distribution commerciale, à la GNU GPL. Les développeurs ont travaillé pour développer des éléments GNU avec le noyau Linux, créant ainsi un système d'exploitation gratuit et entièrement fonctionnel.Développement actuel
Le principal responsable du noyau Linux est Greg Kroah-Hartman qui guide son développement. Le directeur exécutif de la Free Software Foundation est William John Sullivan , qui à son tour prenait en charge les composants GNU. Les entreprises et les particuliers développent enfin des composants tiers non GNU.
Les composants tiers sont composés d'un large corpus de travail et peuvent contenir à la fois des bibliothèques et des applications utilisateur, ainsi que des modules de noyau. La communauté et les fournisseurs Linux distribuent et combinent le noyau, les composants non GNU et les composants GNU avec un logiciel de gestion de packages supplémentaire à la manière des distributions Linux.Adoption populaire et commerciale
Dans les environnements de production, l'adoption de Linux a commencé à décoller initialement au milieu des années 1990 dans la communauté du calcul intensif au lieu d'être utilisée uniquement par des amateurs, où des organisations comme la NASA ont commencé à remplacer de plus en plus leurs machines coûteuses par des clusters informatiques bon marché exécutant Linux. L'utilisation commerciale a commencé lorsque IBM et Dell, poursuivis par Hewlett-Packard, ont commencé à fournir un support Linux pour échapper au monopole de Microsoft sur le marché des systèmes d'exploitation de bureau.
Les systèmes Linux sont aujourd'hui entièrement utilisés en informatique, depuis les systèmes embarqués jusqu'à tous les supercalculateurs virtuels, et se sont assurés une place dans les installations de serveurs comme la célèbre pile d'applications LAMP. L'utilisation des distributions Linux dans les ordinateurs de bureau d'entreprise et à domicile s'est développée.
En outre, les distributions Linux sont devenues célèbres sur le marché des netbooks, avec plusieurs appareils équipés de distributions Linux personnalisées installées et Google publiant son ChromeOS développé pour les netbooks.

Conception du système d'exploitation Linux

Divers développeurs open source admettent que le noyau Linux n’a pas été développé mais a plutôt évolué à partir de la sélection naturelle. Un système basé sur Linux est un système d'exploitation compatible de type Unix, dont la conception commune dérive en grande partie des principes élaborés sous Unix dans les années 1970 et 1980. Un tel système utilise le noyau Linux, un noyau monolithique qui gère les systèmes de fichiers, l'accès aux périphériques, la mise en réseau et le contrôle des processus. Les pilotes de périphérique sont soit directement intégrés au noyau, soit inclus sous forme de modules chargés lorsque le périphérique est actif.

Les composants du système Linux installés sont les suivants :

• UN chargeur de démarrage , par exemple, systemd-boot, SYSLINUX, LILO et GNU GRUB. Il s'agit d'un programme qui peut charger le noyau Linux dans la mémoire principale de l'ordinateur en étant exécuté par l'ordinateur après la connexion au micrologiciel et lors de sa mise sous tension.
• Un entrer dans le programme , comme le sysvinit traditionnel et les nouveaux Upstart, OpenRC et systemd. Il s'agit du premier processus annoncé par le noyau Linux et la racine de l'arborescence des processus. En d’autres termes, chaque processus est ouvert depuis init. Il lance des processus tels que les invites de connexion et les services système (que ce soit en mode terminal ou graphique).
Bibliothèques de logiciels , qui incluent du code pouvant être appliqué par des processus en cours d'exécution. L'éditeur de liens dynamique qui gère l'utilisation des bibliothèques dynamiques s'appelle Id-linux.so sur les systèmes Linux avec des fichiers exécutables au format ELF. De plus, des fichiers d'en-tête seront ajoutés pour définir l'interface des bibliothèques installées si le système est configuré pour que l'utilisateur puisse rassembler lui-même les logiciels. En outre, la bibliothèque logicielle la plus utilisée est la bibliothèque GNU C (glibc) sur les systèmes Linux. Il existe plusieurs autres passifs comme Mesa et SDL.
• La bibliothèque standard C est requise pour exécuter des programmes C sur un système utilisant la bibliothèque GNU C comme standard. Des alternatives comme uClibc (développé pour uClinux), EGLIBC (fork glibc utilisé une fois par Debian) et musl ont été développées. Toutefois, les deux premiers ne sont pas maintenus pour l’instant. Android utilise sa bibliothèque C, connue sous le nom de Bionique .
Interface utilisateur
De plus, l'interface utilisateur est appelée un shell. Il s'agit soit d'une GUI (interface utilisateur graphique), d'une CLI (interface de ligne de commande) ou de contrôles attachés au matériel associé, ce qui est normal pour les systèmes embarqués. L'interface utilisateur par défaut est graphique pour les systèmes de bureau. Cependant, la CLI est disponible via les fenêtres de l'émulateur de terminal ou sur une console virtuelle isolée.
Les shells d’interface de ligne de commande sont des interfaces utilisateur basées sur du texte, qui utilisent du texte à la fois pour la sortie et l’entrée. Le shell dominant est le bash (Bourne-Again Shell) utilisé sous Linux, initialement conçu pour le projet GNU. Presque tous les composants de bas niveau de Linux, y compris plusieurs parties de l'espace utilisateur, utilisent exclusivement la CLI. En particulier, la CLI est compatible avec l’automatisation des tâches retardées ou répétitives et permet une communication inter-processus très simple.
• Les shells GUI sont les interfaces utilisateur les plus connues sur les systèmes de bureau, fournis avec de vastes environnements de bureau tels que Xfce, Pantheon, LXDE, Cinnamon, MATE, GNOME et KDE Plasma, bien qu'une gamme de plusieurs interfaces utilisateur soit disponible.
• Les interfaces utilisateur les plus connues fonctionnent avec le concept du système X Window, connu sous le nom de 'X' .
• Il offre la transparence du réseau et permet d'afficher une application graphique active sur un système sur un autre dans lequel un utilisateur peut collaborer avec l'application.
• Cependant, certaines extensions du système X Window ne peuvent pas fonctionner sur le réseau.
• De nombreux serveurs d'affichage X sont disponibles avec le serveur X.Org, l'implémentation de référence étant la plus connue.
Infrastructure d'entrée vidéo
Actuellement, Linux dispose de deux API d'espace utilisateur du noyau pour gérer les périphériques d'entrée vidéo : l'API DVB pour la réception TV et l'API V4L2 pour les flux radio et vidéo.
Cette infrastructure nécessite d'évoluer pour mieux s'adapter aux autres appareils en raison de la diversité et de la complexité des différents appareils et du grand nombre de normes et de formats gérés par ces API. Une meilleure bibliothèque de périphériques en espace utilisateur est également la clé du succès pour disposer d'applications en espace utilisateur capables de fonctionner avec tous les formats pris en charge par les périphériques.

Utilisations du système d'exploitation Linux

Plusieurs études quantitatives sur les logiciels open source/libres se concentrent sur des sujets tels que la fiabilité et la part de marché, de nombreuses études examinant spécifiquement Linux. Le marché Linux se développe et la taille du marché des OS Linux devrait connaître une croissance de 19,2 % d'ici 2027, pour atteindre 15,64 milliards de dollars, contre 3,89 milliards en 2019. Les partisans et les analystes attribuent le succès associatif de Linux à sa liberté et à son faible coût. , la fiabilité et la sécurité contre la dépendance vis-à-vis du fournisseur.

Serveurs Web
W3Cook publie des statistiques qui utilisent les 1 000 000 principaux domaines Alexa, qui estiment que 96,55 % des serveurs Web utilisent Linux, 1,73 % utilisent Windows et 1,72 % utilisent FreeBSD en mai 2015.Ordinateurs portables et ordinateurs de bureau
En mai 2022, la part de marché estimée de Linux était d'environ 2,5 % sur les ordinateurs de bureau, selon les statistiques des serveurs Web. Microsoft Windows détient une part de marché d'environ 75,5 %, tandis que macOS en détient environ 14,9 %.Appareils mobiles
Android est devenu le principal système d'exploitation pour smartphones basé sur le noyau Linux. En juillet 2022, 71,9 % des smartphones dans le monde utilisant Internet utilisaient Android. De plus, Android est un système d'exploitation célèbre pour les tablettes, étant responsable de plus de 60 % des ventes de tables en 2013.Production du film
Linux est la plate-forme préférée de l'industrie cinématographique depuis des années. Le premier grand film sorti sur un serveur Linux était Titanic en 1997. Depuis lors, de grands studios, dont Industrial Light & Magic, Weta Digital, Pixar et DreamWorks Animation, ont migré vers Linux.Utilisation gouvernementale
Les distributions Linux ont également gagné en popularité auprès de plusieurs gouvernements nationaux et locaux. Le Kerala est allé jusqu'à obliger chaque lycée public à utiliser Linux sur ses systèmes. La Chine utilise Linux exclusivement comme système d'exploitation pour sa famille de processeurs Loongson afin d'atteindre son indépendance technologique.
Quelques régions ont intégré leur distribution Linux en Espagne, qui est largement utilisée dans les institutions officielles et éducatives. L'Allemagne et la France ont également pris des mesures en faveur de l'adoption de Linux. Le système d'exploitation Red Star de Corée du Nord est basé sur une version Fedora Linux développée depuis 2002.

Le système d'exploitation Linux fonctionne

Le système d'exploitation Linux suit une conception standard qui est la clé de ses différentes distributions et variantes. Chaque distribution Linux est basée sur le noyau Linux mais peut différer en fonction de facteurs tels que :

Version du noyau :Les distributions peuvent être configurées avec des versions plus récentes pour ajouter de nouveaux aspects ou avec des versions précédentes pour être plus équilibrées.Modules du noyau :Il s'agit d'un logiciel qui peut être déchargé et chargé dans la fonctionnalité de développement du noyau sans redémarrage. Souvent, les modules du noyau sont utilisés pour prendre en charge :
• Pilotes de périphériques, qui utilisent du code qui gère le fonctionnement des périphériques liés.
• Pilotes de système de fichiers, qui utilisent du code qui gère le fonctionnement du noyau avec des systèmes de fichiers distincts.
• Appels système, qui utilisent du code qui gère la façon dont les programmes réclament des services via le noyau.
Options de configuration :Des noyaux unifiés avec des options de configuration configurées pour ajouter uniquement des pilotes de système de fichiers ou de périphérique sont utilisés pour quelques distributions spécialisées ; par exemple, compiler le noyau pour tout périphérique sans fil sans pilotes de périphérique réseau câblé.
Le noyau est la seule chose que tous les systèmes exécutant Linux ont en commun. Linux fonctionne par :
• Démarrage et chargement du noyau Linux.
• Le noyau gère toutes les sorties et entrées du système une fois démarré. Le système est démarré et les processus peuvent être initialisés.
• Le système peut être utilisé pour des processus contenant des commandes saisies de manière interactive par la ligne de commande, des fonctions de serveur réseau, des applications de bureau ou tout programme ou application lors du démarrage des processus système.

L'expérience utilisateur peut varier considérablement, en fonction de la manière dont le système Linux est utilisé, tandis que le noyau peut être presque identique avec quelques différences de compilation et divergences de configuration. Par exemple, quelques cas d'utilisation de Linux avec des expériences utilisateur distinctes sont :

Productivité de bureau systèmes, comme ceux utilisés par les développeurs de logiciels ou plusieurs autres professionnels. Les postes de travail de développement de logiciels peuvent être améliorés pour améliorer leurs performances, tandis que les ordinateurs de bureau peuvent être améliorés pour l'utilisation d'outils de productivité de bureau pour les professionnels administratifs. Serveurs réseau pourrait même ne pas ajouter une fenêtre de ligne de commande pour un accès direct. À distance, ces serveurs sans tête sont gérés par des sessions Windows ou des terminaux réseau. Les serveurs peuvent être utilisés par plusieurs mais ne doivent être directement accessibles que par les administrateurs système autorisés. Clients légers permettre aux utilisateurs d'utiliser un environnement de bureau riche avec un appareil léger. Il comprend les systèmes à carte unique Google Chromebooks et Raspberry Pi.

Linux fonctionne de manière très similaire à n'importe quel système d'exploitation basé sur une interface graphique lorsqu'il est utilisé comme interface graphique avec un environnement de bureau. Les applications et de nombreuses autres ressources peuvent être lancées en appuyant sur les icônes, et les fichiers peuvent être supprimés, copiés ou déplacés à l'aide d'un trackpad ou d'une souris.

Distribution Linux

Linux a accepté les dispositions de copyleft de la Free Software Foundation, qui a produit la GNU GPL depuis le début de son développement. La GPL décrit que tout ce qui est modifié et gratuit doit être distribué librement.
Des centaines de versions de Linux, également appelées distributions ou distributions, sont disponibles. Habituellement, les distributions se différencient à travers le pack en définissant un objectif, un marché cible, une fonction ou une philosophie spécifique.

Il existe de nombreuses distributions conçues pour des fonctions cibles particulières, telles que la sécurité, les jeux, les ordinateurs de bureau, les serveurs ou les appareils intégrés, tels que les systèmes Raspberry Pi. Presque toutes les distributions modernes sont prêtes à l'emploi et précompilées, tandis que d'autres, comme Gentoo Linux, sont composées de code source que tout utilisateur peut compiler localement lors du démarrage de l'installation pour utiliser la configuration de son système.

Avantages et inconvénients du système d'exploitation Linux

Certains avantages de l’utilisation de Linux sont répertoriés et expliqués ci-dessous :

Open source:Le noyau Linux est publié sous la licence de logiciel open source GNU GPL. La plupart des distributions contiennent plusieurs applications avec diverses options dans presque toutes les catégories. En outre, plusieurs distributions contiennent des logiciels propriétaires, tels que des pilotes de périphériques proposés par les fabricants, pour prendre en charge le matériel.Fiabilité:Linux est considéré comme un système d'exploitation fiable et est bien pris en charge avec plusieurs correctifs de sécurité. De plus, Linux est traité comme un système d’exploitation stable, ce qui signifie qu’il peut s’exécuter dans presque toutes les circonstances. Linux peut également gérer les erreurs lors de l'exécution d'entrées et de logiciels inattendus.Frais de licence :Linux n'a pas de frais de licence précis, contrairement à Apple macOS ou Microsoft Windows. Bien que le support système soit disponible moyennant des frais auprès de plusieurs fournisseurs Linux, le système d'exploitation lui-même est gratuit à utiliser et à copier. Quelques organisations informatiques ont augmenté leurs économies en migrant leur logiciel serveur vers Linux à partir d'un système d'exploitation commercial.Rétrocompatibilité:Linux et de nombreux logiciels open source ont tendance à être fréquemment mis à jour pour les correctifs fonctionnels et de sécurité tout en disposant de fonctionnalités de base. Les scripts et configurations Shell sont susceptibles de fonctionner inchangés même si des mises à jour logicielles sont utilisées. Généralement, Linux et autres applications open source ne modifient pas leurs modes de fonctionnement avec de nouvelles versions, contrairement aux éditeurs de logiciels économiques qui montent les nouvelles versions de leurs systèmes d'exploitation avec de nouvelles formes de travail.Plusieurs choix :Entre presque toutes les options infinies, plusieurs distributions disponibles et de nombreuses options d'application pour configurer, compiler et exécuter Linux sur presque toutes les plates-formes matérielles, il est possible de développer Linux pour presque toutes les applications.

Quelques inconvénients de Linux sont :

Absence de norme :Aucune version standard n'est disponible pour Linux, ce qui peut être utile pour optimiser Linux pour des applications spécifiques, mais moins pour déployer des images de bureau et des serveurs standardisés. La grande variété d’options peut rendre le soutien difficile à obtenir.Frais de prise en charge :Le support n'est pas gratuit, alors qu'une organisation peut librement acquérir Linux sans frais de licence. Presque tous les distributeurs Linux d'entreprise, tels que Red Hat et SUSE, proposent des contrats de support. Ces frais de licence peuvent réduire considérablement les économies selon la situation.Logiciel propriétaire:Les logiciels de productivité PC, tels que Microsoft Office, ne peuvent pas être utilisés sur les ordinateurs de bureau Linux, et de nombreux logiciels propriétaires peuvent ne pas être disponibles pour les plates-formes Linux.Courbe d’apprentissage abrupte :Plusieurs utilisateurs ont du mal à apprendre à utiliser les applications basées sur Linux et les bureaux Linux.Matériel non pris en charge :Plusieurs fabricants de matériel rendent accessibles les pilotes de périphériques Linux pour leurs produits, mais plusieurs ne le font pas.