К основному контенту

Что такое ядро Linux

Ядро Linux содержит более 13 миллионов строк кода и является одним из самых крупных проектов с открытым исходным кодом в мире. Так что такое ядро Linux и для чего оно используется?

Содержание статьи: Что такое ядро Linux? Виды и версии ядра Микроядро Монолитное ядро Гибридное ядро Где хранятся файлы ядра? Архитектура ядра Linux Модули ядра Что такое ядро Linux?

Ядро - это самый низкий уровень программного обеспечения, которое взаимодействует с аппаратными средствами компьютера. Оно отвечает за взаимодействие всех приложений, работающих в пространстве пользователя вплоть до физического оборудования. Также позволяет процессам, известным как сервисы получать информацию друг от друга с помощью системы IPC. Виды и версии ядра

Что такое ядро Linux вы уже знаете, но какие вообще бывают виды ядер? Есть различные способы и архитектурные соображения при создании ядер с нуля. Большинство ядер могут быть одного из трех типов: монолитное ядро, микроядро, и гибрид. Ядро Linux представляет собой монолитное ядро, в то время как ядра Windows и OS X гибридные. Давайте сделаем обзор этих трех видов ядер.

Микроядро

Микроядра реализуют подход, в котором они управляют только тем, чем должны: процессором, памятью и IPC. Практически все остальное в компьютере рассматривается как аксессуары и обрабатывается в режиме пользователя. Микроядра имеют преимущество в переносимости, они могут использоваться на другом оборудовании, и даже другой операционной системе, до тех пор, пока ОС пытается получить доступ к аппаратному обеспечению совместимым образом.

Микроядра также имеют очень маленький размер и более безопасны, поскольку большинство процессов выполняются в режиме пользователя с минимальными привилегиями.

Плюсы Портативность Небольшой размер Низкое потребление памяти Безопасность

Минусы Аппаратные средства доступны через драйверы Аппаратные средства работают медленнее потому что драйверы работают в пользовательском режиме Процессы должны ждать свою очередь чтобы получить информацию Процессы не могут получить доступ к другим процессам не ожидая

Монолитное ядро

Монолитные ядра противоположны микроядрам, потому что они охватывают не только процессор, память и IPC, но и включают в себя такие вещи, как драйверы устройств, управление файловой системой, систему ввода-вывода. Монолитные ядра дают лучший доступ к оборудованию и реализуют лучшую многозадачность, потому что если программе нужно получить информацию из памяти или другого процесса, ей не придется ждать в очереди. Но это и может вызвать некоторые проблемы, потому что много вещей выполняются в режиме суперпользователя. И это может принести вред системе при неправильном поведении.

Плюсы: Более прямой доступ к аппаратным средствам Проще обмен данными между процессами Процессы реагируют быстрее

Минусы: Большой размер Занимает много оперативной памяти Менее безопасно

Гибридное ядро

Гибридные ядра могут выбирать с чем нужно работать в пользовательском режиме, а что в пространстве ядра. Часто драйвера устройств и файловых систем находятся в пользовательском пространстве, а IPC и системные вызовы в пространстве ядра. Это решение берет все лучшее из обоих предыдущих, но требует больше работы от производителей оборудования. Поскольку  вся ответственность за драйвера теперь лежит на них.

Плюсы Возможность выбора того что будет работать в пространстве ядра и пользователя Меньше по размеру чем монолитное ядро Более гибкое

Минусы Может работать медленнее Драйверы устройств выпускаются производителями Где хранятся файлы ядра?

Где находится ядро Linux? Файлы ядра Ubuntu или любого другого Linux-дистрибутива находятся в папке /boot и называются vmlinuz-версия. Название vmlinuz походит с эпохи Unix. В шестидесятых годах ядра привыкли называть просто Unix, в 90-х годах Linux ядра тоже назывались - Linux.

Когда для облегчения многозадачности была разработана виртуальная память, перед именем файла появились буквы vm, чтобы показать что ядро поддерживает эту технологию. Некоторое время ядро называлось vmlinux, но потом образ перестал помещаться в память начальной загрузки, и был сжат. После этого последняя буква x была изменена на z, чтобы показать что использовалось сжатие zlib. Не всегда используется именно это сжатие, иногда можно встретить LZMA или BZIP2, поэтому некоторые ядра называют просто zImage.

Нумерация версии состоит из трех цифр, номер версии ядра Linux, номер вашей версии и патчи или исправления.

В паке /boot можно найти не только ядро Linux, такие файлы, как initrd.img и system.map. Initrd используется в качестве небольшого виртуального диска, который извлекает и выполняет фактический файл ядра. Файл System.map используется для управления памятью, пока еще ядро не загрузилось, а конфигурационные файлы могут указывать какие модули ядра включены в образ ядра при сборке. Архитектура ядра Linux

Так как ядро Linux имеет монолитную структуру, оно занимает больше и намного сложнее других типов ядер. Эта конструктивная особенность привлекла много споров в первые дни Linux и до сих пор несет некоторые конструктивные недостатки присущие монолитным ядрам.

Но чтобы обойти эти недостатки разработчики ядра Linux сделали одну вещь - модули ядра, которые могут быть загружены во время выполнения. Это значит что вы можете добавлять и удалять компоненты ядра на лету. Все может выйти за рамки добавления функциональных возможностей аппаратных средств, вы можете запускать процессы сервера, подключать виртуализацию, а также полностью заменить ядро без перезагрузки.

Представьте себе возможность установить пакет обновлений Windows без необходимости постоянных перезагрузок. Модули ядра

Что, если бы Windows уже имела все нужные драйвера по умолчанию, а вы лишь могли включить те, которые вам нужны? Именно такой принцип реализуют модули ядра Linux. Модули ядра также известные как загружаемые модули (LKM), имеют важное значение для поддержки функционирования ядра со всеми аппаратными средствами, не расходуя всю оперативную память.

Модуль расширяет функциональные возможности базового ядра для устройств, файловых систем, системных вызовов. Загружаемые модули имеют расширение .ko и обычно хранятся в каталоге /lib/modules/. Благодаря модульной природе вы можете очень просто настроить ядро путем установки и загрузки модулей. Автоматическую загрузку или выгрузку модулей можно настроить в конфигурационных файлах или выгружать и загружать на лету, с помощью специальных команд.

Сторонние, проприетарные модули с закрытым исходным кодом доступны в некоторых дистрибутивах, таких как Ubuntu, но они не поставляются по умолчанию, и их нужно устанавливать вручную. Например, разработчики видеодрайвера NVIDIA не предоставляют исходный код, но вместо этого они собрали собственные модули в формате .ko. Хотя эти модули и кажутся свободными, они несвободны. Поэтому они и не включены во многие дистрибутивы по умолчанию. Разработчики считают что не нужно загрязнять ядро несвободным программным обеспечением.

Теперь вы ближе к ответу на вопрос что такое ядро Linux. Ядро не магия. Оно очень необходимо для работы любого компьютера. Ядро Linux отличается от OS X и Windows, поскольку оно включает в себя все драйверы и делает много вещей поддерживаемых из коробки. Теперь вы знаете немного больше о том, как работает ваше программное обеспечение и какие файлы для этого используются.

Комментарии


Дистанционная компьтерная помощь, удаленная компьютерная помощь онлайн.

Популярные сообщения из этого блога

Лучшие плагины для OBS Studio

Open Broadcast Software или OBS - это свободное программное обеспечение с открытым исходным кодом для стриминга аудио и видео данных в сеть интернет. Программа полностью кроссплатформенная и может работать в Windows, Linux или MacOS. Это отличная альтернатива для таких программ, как Wirecast и XSplit. OBS использует для вещания стандартный протокол обмена сообщениями в реальном времени, а поэтому может транслировать данные в любой сервис, поддерживающий это, например, Yotube. Несмотря на широкие возможности OBS, программа поддерживает еще и множество плагинов. В этой статье мы рассмотрим лучшие плагины для OBS Studio, которые вы можете использовать. Содержание статьи: Лучшие плагины OBS Studio 1. Browser Source Plugin 2. Video Source Plugin 3. Simple Scene Switcher 4. DirectShow Audio Source 5. CLR Browser Source 6. OBS Remote 7. AMD Advanced Media Framework Encoder 8. Text Source Plugin Выводы Лучшие плагины OBS Studio Чтобы найти плагины OBS Studio для Video пользователям пр…

Лучшие аналоги Paint для Linux

Когда я работал в Windows, я часто использовал стандартную программу редактора изображений Windows - Paint. Не всегда нужен очень и многофункциональный инструмент вроде Photoshop или Gimp. Иногда, чтобы подправить ту или иную картинку, дорисовать на ней несколько фигур или вставить текст достаточно простого, легкого в освоении графического редактора вроде Paint. В Linux таких программ довольно много. В этой инструкции мы рассмотрим лучшие аналоги Paint для Linux. В этот список не будут включены такие программы, как Gimp и Krita, ведь это полнофункциональные графические редакторы, векторные редакторы, такие как Inkscape мы тоже рассматривать не будем. А теперь перейдем к списку. Содержание статьи: KolourPaint MyPaint Gnome Paint XPaint Pinta mtPaint GPaint Rassam-paint Выводы KolourPaint На первом месте в списке аналогов Piant для Linux будет KoloutPaint. Это стандартный графический редактор для окружения рабочего стола KDE. Он поддерживает множество форматов изображений PNG, J…

Подключение OneDrive в Linux

OneDrive (Ранее известный как SkyDrive) это популярное облачное хранилище файлов от Майкрософт. Сейчас OneDrive бесплатно предоставляет 7 гигабайт пространства новым пользователям. Как вы знаете OneDrive хорошо интегрирован с другими продуктами компании  Microsoft. В OneDrive Также есть официальный клиент который автоматически загружает ваши видео и фотографии с камеры в облако. Но к сожалению этот клиент недоступен для операционных систем семейства Linux. Но не все так плохо. Сообщество открытого программного обеспечения уже нашло решение. Это opedrive-d от Boilermaker. Запустившись как демон программа автоматически синхронизирует локальную папку с облаком OneDrive. Содержание статьи: Установка Onedrive-d в Linux Настройка Синхронизация локальной папки с OneDrive Установка Onedrive-d в Linux Несмотря на то что onedrive-d разрабатывается для Ubuntu/Debian, CentOs/Fedora/RHEL поддерживается тоже хорошо. Для установки достаточно набрать несколько команд: $ git clone https://gith…