【硬核科普】Ubuntu系统详细解析以及与深度学习的关系

0. 前言

按照国际惯例，首先声明：本文只是我自己学习的理解，虽然参考了他人的宝贵见解及成果，但是内容可能存在不准确的地方。如果发现文中错误，希望批评指正，共同进步。

最近在做一些自动驾驶汽车嵌入式系统的相关工作，想写一些关于嵌入式与AI、深度学习及自动驾驶相关的文章。

Ubuntu，作为最受欢迎的Linux发行版之一，自2004年首次发布以来，已经赢得了全球数百万用户的青睐。无论是开发者、学生还是企业用户，Ubuntu都提供了强大的功能和灵活性，满足了各种需求。本文将介绍Ubuntu操作系统及Ubuntu与深度学习的关系。

1. Ubuntu的来源

如果用一句话说明Ubuntu的来源，我觉得可以这么说：它是Debian的儿子，是Linux的孙子~

1.1 从Linux说起

Linux是由林纳斯·托瓦尔兹（Linus Torvalds）于1991年发起的开源操作系统项目，基于Unix的设计思想。它以稳定的性能、高安全性及广泛的硬件兼容性著称，成为服务器领域的首选，并普及至个人电脑、移动设备乃至嵌入式系统。

Linux的开源模式激发了全球开发者共同创新，催生了无数衍生发行版（Distro），如Ubuntu、Red Hat等（或许你连这两个大名鼎鼎的系统都没听说过，但是总听说过安卓吧），深刻影响了科技行业，促进了云计算、大数据等前沿技术的发展。

Linux的发行版数量非常多，确切的数量难以统计，因为新的发行版不断出现，同时也有旧的发行版停止更新或合并。不过，根据DistroWatch网站的数据，活跃的Linux发行版有数百个，如果包括历史上存在过的所有发行版，则数量会超过数千。

本文将在最后附上Linux真·多如牛毛的发行版!

Linux之所以有如此众多的发行版，原因可以归纳为以下几点：

1. 开源与自由软件许可证：
   Linux内核是在GNU通用公共许可证（GPL）下发布的，这允许任何人自由地使用、修改和分发内核代码。这种自由度鼓励了开发者和组织基于Linux内核创建自己的操作系统，从而产生了大量不同的发行版。

2. 适应不同需求：
   不同的Linux发行版专注于满足不同用户群体的具体需求。例如，一些发行版（如Debian和Red Hat Enterprise Linux）注重稳定性，适合企业级服务器；另一些（如Arch Linux和Gentoo）则强调最新的软件和技术前沿，吸引技术熟练的用户；还有面向桌面用户的发行版（如Ubuntu和Mint），它们提供了友好的图形界面和易于使用的特性。

3. 社区驱动：
   Linux的生态系统非常活跃，由全球范围内的开发者、爱好者和志愿者组成的社区推动。每个发行版背后往往有一个或多个这样的社区，它们负责开发、维护和支持各自的发行版。

1.2 开源、稳定的Debian

Debian 是一个历史悠久且具有重大影响力的Linux发行版，由 Ian Murdock 在 1993 年创建，提供了一个完整的用户空间环境，包括各种工具、应用程序、库和服务。Debian以其对自由软件的承诺和稳定性而闻名，它是许多其他发行版的基础（包括 Ubuntu）这显示了它在 Linux 生态系统中的核心地位。

Debian 项目的创立初衷是为了提供一个完全自由的操作系统，即用户可以自由地使用、复制、分发、学习、修改和改进该系统及其软件。这一愿景符合自由软件运动的核心价值，即软件应该赋予用户自由，而非仅仅作为商品销售。它承诺遵守自由软件基金会（Free Software Foundation, FSF）的自由软件定义，以及开放源代码促进会（Open Source Initiative, OSI）的开源定义，确保所有软件都是自由的，并且源代码可获取。

Debian的另一个特征就是稳定，它致力于提供一个稳定且安全的平台。Debian的“稳定版”（Stable）经过长时间的严格测试，以确保软件包的质量和系统的可靠性。此外，Debian 提供定期的安全更新和补丁，以保护用户免受安全威胁。

Debian 的 APT 包管理系统是其一大特色（APT也被Ubuntu沿用下来了），它极大地简化了软件的安装、升级和管理过程。APT 的设计理念和实现影响了许多其他 Linux 发行版的包管理工具，如 Fedora 的 DNF 和 Arch Linux 的 Pacman。

1.3 更稳定、友好且开放的Ubuntu

Ubuntu操作系统的诞生源于南非企业家马克·沙特尔沃思（Mark Shuttleworth）的一个愿景：他希望创建一个免费且易于使用的Linux发行版，让所有人都能轻松访问和使用开源技术。2004年10月，首个Ubuntu版本（4.10 Warty Warthog）发布，标志着这一愿景的初步实现。

Ubuntu的名称源自非洲的哲学概念“Ubuntu”，意指“人的本质是与他人相连的”。这种理念深深植根于Ubuntu操作系统的设计中，强调社区、合作和共享，旨在创造一个开放、包容的计算环境。

每版Ubuntu都有一个主题动物吉祥物，例如上面的疣猪~

Ubuntu由Canonical维护，主要面向个人电脑、服务器及物联网设备。它以用户友好、安全性强、高度稳定和强大的社区支持著称。Ubuntu拥有直观的图形界面，即便是新手也能迅速掌握。系统遵循GPL许可，用户可以自由使用、修改和分发。它支持广泛的硬件，从Intel和AMD到ARM架构，确保了出色的兼容性。

Ubuntu的开发目标是提供一个稳定、安全、功能丰富且用户友好的操作系统。它每6个月发布一个新版本，其中每隔两年会有一个长期支持（LTS）版本，提供长达5年的安全更新和支持，确保企业级的稳定性和可靠性。Ubuntu致力于降低技术门槛，使普通用户也能享受到开源软件的好处，同时促进全球范围内的教育和技术创新。

此外，Ubuntu还积极推动自由软件运动，通过预装在许多主流计算机制造商的产品上，如戴尔、惠普和联想，进一步普及了Linux和开源文化。Ubuntu及其衍生版本，如Kubuntu、Xubuntu和Lubuntu，覆盖了不同用户群体的需求，共同构建了一个多元化、充满活力的开源生态。

以上这些特征也促使了Ubuntu在全球范围内获得广泛认可和流行。

2. Ubuntu与深度学习

Ubuntu提供了一个强大、灵活且稳定的平台，非常适合深度学习的开发、测试和部署，这也是为什么很多深度学习从业者和研究者倾向于选择Ubuntu作为他们的操作系统。

具体来说，Ubuntu有以下优势：

1. 环境配置的便利性：Ubuntu作为一个基于Linux的操作系统，提供了高度的定制能力和稳定性，这非常适合深度学习所需的复杂环境配置。由于大多数深度学习框架（如TensorFlow、PyTorch、Keras等）都是基于Linux开发的，它们在Ubuntu上的安装和配置通常更为直接和流畅。

2. 软件包管理：Ubuntu使用APT（Advanced Package Tool）作为其软件包管理系统，这使得安装和更新深度学习相关的库和框架变得非常简单。此外，Anaconda等Python环境管理器在Ubuntu上也有良好的支持，便于创建和管理不同的Python环境。

3. 高性能计算支持：深度学习往往需要大量的计算资源，尤其是GPU加速。Ubuntu对NVIDIA CUDA和cuDNN等GPU编程接口有很好的支持，使得深度学习模型训练可以在GPU上高效执行。此外，Ubuntu支持多核CPU并行处理，对于没有GPU的场景也提供了良好的性能。

4. 服务器和云计算的兼容性：许多深度学习项目部署在服务器或云端，而Ubuntu是服务器和云环境中常见的操作系统之一。因此，使用Ubuntu进行开发和测试可以更容易地与生产环境保持一致，减少迁移过程中的潜在问题。

5. 安全性和稳定性：对于深度学习模型的开发和部署，系统的安全性和稳定性至关重要。Ubuntu定期的安全更新和长期支持（LTS）版本提供了可靠的运行环境，这对于企业级深度学习应用尤其重要。

3. Ubuntu在自动驾驶领域的应用

英伟达不仅是GPU制造商，也是自动驾驶技术的重要推动者之一。NVIDIA Drive AGX平台旨在为自动驾驶汽车提供所需的计算力和软件栈，其中Ubuntu是其软件生态的重要组成部分。

NVIDIA的DRIVE AGX平台是一个完整的自动驾驶开发平台，包括硬件（如Xavier、Orin系统级芯片）和软件（如DriveWorks SDK、CUDA、cuDNN）。Ubuntu是NVIDIA推荐的开发环境之一，用于构建和验证自动驾驶应用。

NVIDIA提供了基于Ubuntu的DRIVE Development Kit (DDK)，其中包括预装的Ubuntu操作系统和一系列开发工具，如JetPack SDK，这使得开发者能够快速开始构建深度学习模型和自动驾驶应用。

4. 附录：Linux发行版统计

看看Linux的影响有多深远！