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Mittwoch, 4. Juni 2014

BETRIEBSSYSTEME: UNIX & LINUX

BSD-Teufel ("Beastie/Daemon") und Linux-Pinguin ("Tux")


Wenn man nach alternativen Betriebssystemen zu Windows sucht, sind sicher die unixoiden Betriebssysteme die erste Anlaufstelle. Beschäftigt man sich weiter mit der Geschichte der Unixoiden, dann stellt man fest, dass vor dem Siegeszug von MS Windows die Unixe bzw. Unices eigentlich die Rolle des Platzhirsches hatten und in bestimmten Bereichen ausserhalb gewöhnlicher Desktop-Anwendungen immer blieben.
Nicht, dass es ausser den Unix-Artiken keine weiteren Systeme mehr gäbe, die Unices sind nun einmal stark und gerade für Anfänger sind viele OS schwer zugänglich oder eine zu grosse Frickelei. Manche kommen auch gar nicht aus dem Bastelstadium heraus. Einige OS sind sogar das Produkt von Ein-Mann-Betrieben. 

In unserem Fall geht es besonders um Linux und freie BSD-Varianten. BSD gehört zum grossen Stammbaum der UNIX-Systeme, von denen aber bei weitem nicht alle kostenlos und/oder quelloffen sind. 
Linux ist bekannt als ein an UNIX angelehntes System ("unixoid"), das es geschafft hat, das als stabil und etabliert geltende Unix mit einer grafischen Bedienbarkeit und offenem Quellcode einem grösseren Publikum zugänglich gemacht zu haben. Linux ist eigentlich als GNU/Linux eine Kombination aus dem GNU-Projekt von Richard Stallman und dem Linux-Kernel von Linus Thorvalds. Nur aus Einfachheit nennen wir es hier Linux. 
Linux liegt in vielen Distributionen vor, von denen viele, aber nicht alle kostenlos sind.
Unix liegt in vielen Versionen vor, von denen viele mitnichten offen sind. Offene Versionen haben sich aber aus dem BSD-Zweig herausgeschält, besonders FreeBSD (popularisiert z. B. als PC-BSD), OpenBSD, NetBSD und DragonFly BSD. Eine Alternative wäre OpenSolaris, das nicht auf dem BSD-Zweig beruht, sondern auf System V. 



GESCHICHTLICHES

Thompson & Ritchie


Unix wurde an der Wende der 60er- zu den 70er-Jahren in den Bell Laboratories (später: AT&T) entwickelt und hiess anfangs Unics (Uniplexed Information and Computing Service). Massgebliche Entwickler waren Ken Thompson und Dennis Ritchie, die es in Assembler und dann in C schrieben. Unics bzw. Unix war damals ein Gegenentwurf zu Multics.
Unix ist bekannt für seine hierarchische Baumstruktur und sein Ordnersystem. Das System etablierte sich schnell und war anfangs als quelloffenes System an Universitäten "unterwegs". Damit war bereits ein Zustand erreicht, der heute wieder von der Usergemeinde gefordert wird. 
Ende der 70er- und in den 80er-Jahren standen dann einige strukturelle Änderungen an. Das System wurde zunächst von AT&T kommerzialisiert. Danach spaltete es sich in sehr viele Varianten auf, die untereinander bald kaum noch kompatibel waren. Mit der Zeit sprach man auch von den "Unix Wars".
Diese Vorgänge kann man in vielen historischen Darstellungen zur Betriebssystementwicklung lesen. Aber wie kam es dazu? Aus heutiger Sicht ist es zwar kaum noch verständlich, aber in den 70er-Jahren gab es in den USA und weltweit sowieso nur eine sehr geringe Anzahl von Computern. Und wenn irgendwo ein Computer stand, dann war es häufig ein teurer Grossrechner in irgendeiner Behörde, Universität oder Firma. Der "Computer für jedermann", was eigentlich Home Computer oder Personal Computer sagen will, stand erst kurz vor dem Start. Es bestand also lange kein Grund, ein Betriebssystem zu kommerzialisieren.
Die Entwicklung von Unix führte also zu einer Kommerzialisierung und Aufspaltung. Wenn man Unix als kommerzielles Produkt meint, wird es gerne gross geschrieben, also UNIX. Eine weitere Eigenschaft des damaligen Unix war (und zwar von Anfang an), dass es noch über Befehlszeilen bedienbar war. Meist verwendete man dafür Terminals). 

Wahrscheinlich liegt auch darin begründet, warum mit dem Aufkommen von "Computern für jedermann" andere Betriebssysteme wie MS DOS, MS Windows und in geringerem Maße Systeme von Apple auf dem Massenmarkt erfolgreich wurden. Man muss aber sehen, dass selbst ein MacOS ab MacOSX unixoid ist. Dasselbe gilt für das mobile iOS. Selbst Microsoft hat in seiner Frühphase gewisse Anlehnungen an Unix vorgenommen.
Doch damit nicht genug: Auch das seit dem Aufkommen mobiler Computer wie Smartphones und Tablets ab den 2000er-Jahren weit verbreitete System Android basiert auf Unix bzw. Linux (Kernel).
Ausserdem darf man bei der Verbreitung von Betriebssystemen nicht vergessen, dass sie nicht nur in den für den Endverbraucher sichtbaren Geräten enthalten sind. Viele Grosscomputer, aber auch viele Kleincomputer wie Mess- und Steuergeräte, WLAN-Router und Unterhaltungselektronika laufen auf Unix oder ihm ähnlichen Betriebssystemen. 

Da Unix wie oben beschrieben schon ein verhältnismässig altes System ist, kannte man lange nur die Bedienung über Tastatur und Kommandozeile (CLI). Für Freaks/Nerds gilt das immer noch.
Da sich inzwischen - also seit den 80er- und 90er-Jahren - aber allgemein grafische Benutzeroberflächen durchgesetzt haben, gingen auch die Unix-Anhänger dazu über, entsprechende Oberflächen zu entwickeln. Viele basieren auf dem X-Window-System.
Die Weiterentwicklung ging von kommerziellen und privaten Akteuren aus. Den/einen Anfang machte CDE (Common Desktop Environment) der Open Group (HP, IBM, Sun Microsystems). Das System wurde aber bald von Open-Source-Desktops überholt, die sich aber einiger seiner Ideen bemächtigten.
Bald konnte der Benutzer zwischen mehreren Desktops wählen. Viele Desktops bzw. Desktop Environments boten neben der graphischen Benutzeroberfläche/Graphic User Interface (GUI) auch Standardprogramme an. 
Gnome und KDE verbreiteten sich bald sehr weit. Es gibt aber noch viele andere Oberflächen wie das schlanke Xfce oder das noch schlankere Lxde. 

Zur Schreibweise: Unix wird in der Literatur oft die Schreibung "Unix" verwendet, besonders, wenn man "Ableger" des Systems bezeichnen will. In Grossschreibweise ist UNIX eine eingetragene Marke. Die ursprüngliche Schreibweise war aber Unix bzw. ganz zu Anfang Unics. (Manchmal gehen die Schreibweisen auch durcheinander.)
Im Plural wird oft die lateinische Endung -es angehängt, obwohl das Wort eigentlich gar keine lateinische Bedeutung hat.
Dabei ist es nicht immer einfach, zwischen Unix-Derivaten und Unixoiden Systemen zu unterscheiden. Letztere haben einen separat entwickelten Quelltext. Sie lassen aber noch Ähnlichkeiten zu ihren Vorfahren erkennen (z. B. beruht Linux auf Minix) und haben meist die ursprünglichen Betriebssystemfunktionen noch über API-Schnittstelle implementiert. 
Es gibt Versuche, wieder Schritte zur Vereinheitlichung von Standards zu unternehmen, z. B. den POSIX-Standard. 

Unix-Derivate: 
- AIX
- BSD
- HP-UX
- IRIX  (Silicon Graphics)
- Mac OS X (in gewisser Weise)  
- Sinix (Siemens-Variante von Xenix)
- Solaris (Firma Sun bzw. Oracle)
- Xenix (Unix von Microsoft - auch das gab es!)
- und viele andere mehr

Unixoide: 
- Linux
- QNX 

Die Unterscheidung zwischen Unix-Derivaten und Unixoiden ist wie oben gesagt nicht immer einfach. Das sieht man auch am System BSD (Berkeley Software Distribution). BSD beruht zwar auf den ursprünglichen Quelltexten von Unix, wurde aber in den 90er-Jahren von einer Programmierergemeinde vollständig umgeschrieben. Es gilt aber als näher am ursprünglichen Unix dran als Linux (was streng genommen auch nur ein Kernel ist).
Ein Insider-Witz lautet: "LSD und BSD sind die beiden grossen Errungenschaften von Berkeley (Universitätsstadt)!" 

Auf jeden Fall hat es im UNIX-Chaos auch Ordnungsfaktoren gegeben. Die frühen Unices wurden nach Versionen benannt (z. B. Version 6, Version 7), später benannte man Unices nach Systemen (z. B. System III, System V). Von dieser Linie bildeten sich dann weitere "Ableger" (Linien), die einen anderen Namen trugen, aber oft noch auf -ix oder -x endeten. 
Microsoft hatte damals XENIX und SCO nach XENIX SCO UNIX/ODT. Die Universität Berkeley (UCB) hatte BSD, das aber erst mit der Wende zu den 90er-Jahren auch in freien Versionen vorlag. 
Die Linien BSD und System V (darunter auch Solaris von Sun Microsystems) kristallisierten sich als stark heraus. Aufgrund der allgemeinen Innovationen im Computerbereich  näherten sich beide in einigen Bereichen wieder an. 
Die Entwicklung dieser beiden Hauptlinien stammt daher, dass es AT&T als Quasi-Monopolist aufgrund staatlicher Auflagen zuerst schwer gemacht wurde, sein Unix vollständig zu kommerzialisieren, was es dann aber an der Wende der 70er- zu den 80er-Jahren doch tat. 
So entstand deshalb im universitären Raum die BSD-Linie (ab 1977) und im kommerziellen Bereich die System-V-Linie. Als sich AT&T dann mit seinen Kommerzialisierungsplänen durchsetzte, versuchte es, auch für BSD Lizenzgebühren zu erheben, was BSD zunächst kostenpflichtig machte. AT&T konnte hier aber seinen Einfluss nicht komplett durchsetzen. 
Auf dem freien Markt ergab sich in den 80er-Jahren die Tendenz, dass immer mehr Firmen zuerst Lizenzen bei AT&T beantragten und dann versuchten, ihr eigenes UNIX zu entwickeln. 

Die Gegner dieser Kommerzialisierungstendenzen dachten derweil über "Gegenmassnahmen" nach. Richard Stallman entwarf ab 1983 das GNU-Projekt, das ein freies, unixkompatibles Betriebssystem schaffen sollte. Stallman vervollständigte das Projekt bis Ende der 80er-Jahre immer weiter, ihm fehlte aber noch ein wirkmächtiger Kernel. 
Dieses Problem wurde dann von Linus Torvalds behoben, der als Abkömmling der kleinen schwedischen Minderheit in Finnland in seiner Freizeit an Computern sass und vor sich hingrübelte, anstatt sich mit Mädchen zu befassen. Was seiner Mutter damals noch Sorgen bereitete, brachte die Computerwelt enorm voran. Torvalds ging nämlich an eine Universität und überlegte sich, für sein dortiges Terminal einen guten und günstigen Emulator zu schaffen. Auf der Basis von Minix gelang es ihm, das Problem zu lösen. Und nicht nur das: Aus diesen Anfängen entwickelte sich letztendlich ein wichtiger Bestandteil zu einem neuen Betriebssystem. Bei Minix handelte es sich um ein 1987 erschienenes Lehrsystem, das von Andrew S. Tanenbaum entworfen wurde. Es war zwar nicht kostenlos, aber sehr günstig. Als Name für das neue System schwebte Torvalds anfangs "Freax" vor, doch dann entschied er sich für das ihm als Login zugewiesene Wort "Linux".
Für das GNU-Projekt gab es auch den Kernel Hurd, aber bislang konnte der sich nicht durchsetzen. 


LINUX-DISTRIBUTIONEN

Arch-Derivate:
- Arch ist eher für Profis gedacht, die auf schöne Grafik verzichten können

Debian: 
- am weitesten verbreitet und mit am ältesten 

-> ubuntu: 
- ubuntu stammt von Debian ab und gilt als besonders anwenderorientiert
- die Befehlszeile wurde bei der Installation völlig durch Fenstergrafiken ersetzt;
  sie ist aber ansonsten im OS noch aufrufbar 
- es ist mit Gnome (ubuntu), KDE (kubuntu), Xfce (xubuntu) und Lxde (lubuntu) erhältlich  
- ferner gibt es spezielle Ausgaben wie edubuntu 

-> Linux Mint: 
- sowohl auf der Basis von Debian als auch ubuntu gibt es die neue Unterdistribution L. Mint
- diese soll noch anwendungsorientierter sein und ist auf jeden Fall optisch ansprechend
- einige Umsteiger begründen ihr Handel auch damit, dass die ubuntu-Administratoren doch 
  Daten gesammelt hätten (z. B. für Amazon; allerdings ist diese Option abschaltbar) 
- die GUIs von Linux Mint haben die "Forks" MATE und Cinnamon 

Gentoo (benannt nach Pinguin-Art): 
- Gentoo ist für Profis gedacht
- Gentoo kann sehr detailliert eingerichtet werden 

Red Hat Linux: 
- Red Hat ist eine US-Entwicklung aus dem Jahre 1994
- anfangs war es frei und konkurrierte bsw. mit dem deutschen SuSE Linux 
- später wurde es kommerzialisiert und dann um 2003 eingestellt
- RHL fand in der OpenSource-Gemeinde seine Fortsetzung in Fedora 
- ein weiterer Ableger ist Mandriva 

Slackware: 
- eine sehr alte Distribution 
- gut konfigurierbar

SUSE (früher SuSE; System- und Software-Entwicklung):
- SUSE gilt als deutsches Linux (Nürnberg), es verarbeitet aber auch US-Einflüsse 
- es kann mit YaST administriert werden 
- SUSE wurde immer besser an den Server-Einsatz (vgl. Novell) angepasst


BENUTZEROBERFLÄCHEN (GUIs)

Erste Schritte zur graphischen Darstellung der Unix-Systeme geschah mit der proprietären Desktopumgebung CDE (Common Desktop Environment). Später entwarfen Tüftler eigene Systeme, die sich über die ursprünglichen Grundlagen weit hinausentwickelten. Viele enthalten auch ein Set an Standardprogrammen.
Grafische Benutzeroberflächen (GUI) basieren bei unixoiden Systemen auf dem X Window System (X) und arbeiten oft mit der Programmbibliothek Motif.


GNOME (Gründung durch Miguel de Icaza/Federico Mena, 1997): 

- Desktop, der lange Zeit standardmässig mit einer Kopf- und einer Fussleiste ausgeliefert wurde (v. a. Gnome 2); diese Einstellung ist aber veränderbar 
- Gnome war auch als Antwort auf den Desktop KDE gedacht   
- basierend auf Klassenbibliothek GTK+ (programmiert in C)
- die klassische Einteilung des Hauptmenüs: "Anwendungen", "Orte" und "System"
- mit Gnome 3 hatte der Desktop eine obere Leiste und eine Spezialleiste an der linken Seite, 
  über die wichtige Programme ausgeführt werden konnten 
- aufgrund verbreiteter Unzufriedenheit mit Gnome 3 hat das Team um Linux Mint aus Gnome 2 den Desktop MATE oder aus Gnome 3 Cinnamon entwickelt (= Zimt)
- Gnome ist als Desktop relativ ressourcenschonend, nahm aber mit der Zeit an Grösse zu
- das ursprüngliche Symbol: Fussabdruck (nicht immer sichtbar); 
  Grundfarben: grau, braun, orange



KDE (Gründung durch Matthias Ettrich, 1996): 

- Desktop, der standardmässig mit einer Fussleiste ausgeliefert wird
- KDE stand ursprünglich für Kool Desktop Environment; 
  viele zugehörige Programme beginnen entsprechend mit K
- basierend auf Klassenbibliothek Qt (programmiert in C++)
- KDE ist grafisch reichhaltig und an Windows angelehnt
- etwas ressourcenfordernder, während es anfangs umgekehrt war
- das Startmenü hat eine klassische Unterteilung mit ca. 4 Untermenüs und dem Aus-Knopf: 
  Favoriten, Programme/Applications, Rechner, Verlauf; 
  auch diese Einteilung ist inzwischen variabel, ihre Ergonomie ist umstritten 
- mit der Entwicklung des KDE Plasma Desktops wurde nicht nur die grafische Darstellung der Bedienelemente eleganter, 
  sondern man konnte sie auch genauer konfigurieren; 
  in der Fussleiste liessen sich Widgets (kleines Hilfsprogramme) einfügen;
-> die Bedienung wurde aber auch als kompliziert kritisiert und brach bisweilen zusammen
- Symbol: K (manchmal auf Startmenü); Grundfarbe: blau




Xfce (Gründung durch Olivier Fourdan, 1996): 

- ressourcenschonende Benutzeroberfläche
- Xfce stand ursprünglich für XForms Common Environment und basierte auf der XForms-Bibliothek, 
  heute setzt man wie Gnome auf GTK+
- das System verlangt inzw. eine DVD (statt CD) oder einen Stick zur Installation,
  mehrere GB Festplattenplatz und > 512 MB Arbeitsspeicher 
- Xfce läuft sehr stabil (auch eigene Erfahrung)
- Xfce ist für die Nutzer geeignet, denen Gnome und KDE inzwischen zu "fett" geworden sind,
  aber das anfangs "magere" Xfce inzwischen stark genug!


Lxde: 

- noch schlankere Benutzeroberfläche als Xfce
- bietet nicht viel Komfort, macht aber alte PCs ("Krücken") lauffähig


Neue Ansätze: 

- neue GUI beschäftigen sich stärker mit der Umsetzung von 3D-Elementen im Desktop
- das heisst aber nicht, dass die konventionellen GUI keine 3D-Elemente hätten
- Beispiele dafür sind: Looking Glass, Beryl und Compiz 


PROGRAMME VON KDE UND GNOME:

Am Anfang war Linux noch sehr stark "verfrickelt", d. h. neben seriösen, "bürotauglichen" Anwendungen hatte es auch Programme im Angebot, die sehr zusammengebastelt wirkten.
Inzwischen hat Linux aufgeholt und kann in vielen Punkten mit dem Marktführer bei Endanwendersystemen MS Windows mithalten. 

Hier werden ein paar klassische Programme von KDE und Gnome aufgezählt. Inzwischen gibt es aber solch eine Fülle von Freeware-Programmen, dass man die Software oft nicht mehr speziell einer GUI zuschreiben kann: 

Internet Browser      Konqueror                                     Nautilus
   inzwischen:           Firefox 

Email                         KMail                                             Evolution
   inzwischen:           Thunderbird            

Dateimanager          Konqueror                                     Nautilus 

IRC (Chat)                QuasselIRC                                  XChat

Messenger               Kopete                                           Gaim 
   inzwischen:           Pidgin (Nachfolger von Gaim)  

Audio-Player  Amarok                                           Totem 
   inzwischen: es gibt viele Optionen für Multimedia oder nur für Audio (auch mit Podcast) 
   Bsp.: Amarok (audio), Clementine (audio), SMPlayer (media), VLC Media Player (media)...

Paketmanager        Adept                                                Synaptic 

Brennprogramm      K3b                                                  Nautilus 
   inzwischen:           Brasero, Xfburn


QUELLEN

Wikipedia-Seiten
http://www.netzmafia.de/skripten/unix/



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