Kernel (Русский)
Ядро Linux — ядро операционной системы, соответствующее стандартам POSIX, составляющее основу операционных систем семейства Linux.
Дистрибутив Arch Linux основан на ядре Linux. Помимо основной стабильной (stable) версии в Arch Linux можно использовать некоторые альтернативные ядра. В статье описываются доступные в официальных репозиториях версии ядер, возможные патчи, а также способы, которыми пользователи могут скомпилировать собственное ядро.
Contents
Официальные ядра
Помощь при работе с официальными ядрами можно найти на форуме и в баг-трекере.
Компиляция
Скомпилировать собственное ядро можно двумя способами:
/Arch Build System Преимущества — наличие готового PKGBUILD для пакета linux и удобство системы управления пакетами. /Традиционная компиляция Ручная загрузка архива файлов с исходными кодами ядра и их компиляция.
Некоторые из перечисленных пакетов могут быть также доступны в двоичном виде в неофициальных репозиториях.
Ядра kernel.org
Неофициальные ядра
Отладка регрессий
Прежде всего проверьте ядро linux-mainline AUR на предмет того, не была ли проблема уже решена. В прикреплённом комментарии указан репозиторий с уже собранными ядрами, так что собирать ядро вручную не придётся.
Если проблема проявляется не слишком часто, то имеет смысл попробовать LTS-ядро ( linux-lts ). Старые версии LTS-ядер можно найти в архиве Arch Linux.
Архитектура Linux. Детальное описание анатомии Линукса от и до
Уже с тех времен главным принципом этой ОС была поддержка открытого исходного кода. Именно это позволило развиваться Линукс-системам и дорасти до того, что сегодня имеем мы.
Любая операционная система, которая использует ядро Линукс, будет именоваться «дистрибутивом Линукс а ». И это будет полноценная ОС, как Windows или MacOS. Но дистрибутивы Линукса от других ОС отличает важная особенность — открытый исходный код. А это означает, что фактически любой пользователь способен внести туда собственные корректировки и разработать индивидуальную операционную систему или отредактировать старую под собственные нужды. При этом нужно заметить, что дистрибутивы « пингвина » бывают и платными — это когда их разработчики «закрывают» собственные наработки от стороннего вмешательства.
Архитектура Linux
Как мы уже писали, основным компонентом Линукс-системы является ядро. Ядро — это важнейшая программа в операционной системе. Именно оно:
Заключение
Архитектура Linux настолько проста и эффективна, что ее можно интегрировать в различные устройства. Линукс можно встретить в:
Мы будем очень благодарны
если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.
Архитектура ОС GNU/Linux
В этой статье вы прочитаете про архитектура ОС Linux, думаю будет очень интересно и полезно.
Также посмотрите статью «Лучшие книги для изучения Linux», там вы найдёте ещё книги для изучения Linux.
Архитектура ОС GNU/Linux:
Для того что бы понять GNU/Linux нужно разобраться с его архитектурой для этого вспомним что же такое операционная система (сокращенно ОС). ОС – это системная программа, которая выступает в качестве посредника между пользователем и аппаратурой компьютера. ОС – это системная программа, которая выступает в качестве посредника между прикладными программами и аппаратурой компьютера.
Для простоты условно разделим архитектуру на 3 части: двух уровневая (простая), структурная (схематическая, с основными компонентами системы) и полная схема ядра (объединение всех частей ядра в единую схему). Постепенно разберемся с каждой из них и будем углублять знания о GNU/Linux. И в конце сравним архитектуры Windows и Linux.
Двух уровневая архитектура:
Архитектура любой ОС может быть разделена структурно на 2 части это ядро (Kernel) и программы (Applications). Applications+Kernel это ОС. Ядро (Kernel) – это центр ОС.
Оно обеспечивает доступ программы к оборудованию компьютера, такого как оперативная память, процессорное время, жесткие диски, видеокарта и т.д.
Программы (Applications) – это разные утилиты, сервисы, прикладные программы и т.д. Из 2-х уровневой архитектуры, можно сделать вывод: ничего особенного.
Схематически так можно изобразить любую операционную систему. Windows, Dos, Unix, MAC ОС и другие. Попробуем разобраться детальней.
Программное обеспечение в GNU/Linux взято из проекта Ричарда Столлмэна GNU — то самое свободное программное обеспечение (open source). Ядро, которое использует GNU/Linux, то самое ядро Linux, написанное Линусом Торвальдсом.
Ядро любой ОС можно классифицировать как: монолитное ядро, модульное ядро, микроядро, экзо-ядро, нано-ядро, гибридное ядро. В ОС GNU/Linux используется монолитное ядро.
Монолитное ядро – изображено на рисунке и состоит из ядра (kernel) и модулей (modules). Части ядра – называют модулями.
При этом модуль ядра — это часть ядра, то есть модуль не является полноценной, независимой программой, а является частью одной большой программы, которая называется ядро ОС.
Все модули используют единое адресное пространство оперативной памяти, одни и те же данные. Иными словами, любой модуль может обратиться к данным которые использует другой модуль, так и к ОП другого модуля.
Как вывод крах одного модуля может повлечь за собой крах другого модуля или всей системы. К примеру, в случае если модуль некорректно изменит общие данные, то это может привести к ошибке в другом модуле и возможно к ошибке во всем ядре.
В архитектуре монолитного ядра есть свои плюсы и минусы. Плюсы заключаются в том, что разрабатывать отдельные модули ядра очень просто, и работает такое ядро очень быстро.
Минусом является то, что ошибка в работе любого модуля, может приведет к краху всей системы.
Старые ядра Linux требовали перекомпиляции ядра (то есть созданию нового ядра) при использовании нового оборудования.
То есть если возникала необходимость добавить новый модуль в ядро, то приходилось целиком пересобрать ядро. Новые ядра Linux могут на ходу подгружать модули. Такие модули часто называют динамическими.
Структурная схема ядра:
Посмотрим на архитектуру GNU/Linux немного детальней. Архитектура разбита на 3 функциональных уровня: уровень пользователя, уровень ядра и уровень аппаратуры.
Уровень пользователя — это то, что до этого момента мы называли: программы (Applications). На этом уровне работают разные программы, службы, системные утилиты и т.д.
Уровень ядра – тут находится само ядро ОС.
Уровень аппаратуры — тут находятся разные устройства таки как оперативная память, процессор, жесткие диски, видеокарта и т.д.
В уровне пользователя есть программное обеспечение (пользовательские приложения), которое может работать напрямую с ядром, либо посредством специальных системных библиотек (к примеру: glibc).
В пространстве ядра есть “обращение к операционной системе”, это посредник между программами и ядром. (Executive Services), который принимает данные от программ и передает их ядру системы, а ядро непосредственно работает с оборудованием.
Как видно из схемы после “обращения к операционной системе”, есть всего два варианта развития дальнейших событий.
Обращаться можно только к “подсистема управления файлами” либо к “подсистема управления процессами”. “Подсистема управления файлами” – управляет всем: вводом/выводом, устройствами и т.д. “Подсистема управления процессами” – управляет процессорным временем, ОП, процессами и т.д. “Подсистема управления процессами” позволяет процессам обмениваться данными друг с другом с помощью специальных процедур, которые называют каналы. “Подсистема управления файлами” и “подсистема управления процессами” могут между собой взаимодействовать.
Именно “Подсистема управления файлами” ( файловая система) и “подсистема управления процессами”( управления процессами) — две основных компоненты ядра. “Подсистема управления файлами” формирует нужного синтаксиса данные и отправляет их “Драйверу устройства”. “Подсистема управления файлами” может передавать символы или блоки данных. Стоит отметить, что Linux изначально разрабатывался под девизом: «Пишите программы, которые бы поддерживали текстовые потоки, поскольку это универсальный интерфейс» (Дуг МакИлрой, изобретатель каналов UNIX).
Именно поэтому Подсистема управления файлами связана с драйверами напрямую не битовыми потоками, а символьными.
Подсистема управления файлами разрабатывалась с возможностью отобразить все что есть в системе: устройства (жесткий диск, принтеры и т.д.), процессы, и т.д. Как видно из схемы, именно на файловую систему ложится задача передавать данные устройствам. Именно здесь, в файловой системе, каждое устройство представляется в виде отдельного специального файла, что позволяет легко и просто обращаться к любому устройству.
Для связи с жестким диском процесс использует файл “/dev/hdа”. Который в свою очередь связывается с драйвером жесткого диска. Драйвер жесткого диска уже непосредственно обращается к жесткому диску и производит чтение или запись. Еще несколько примеров.
Например: принтер – это специальный файл, и все что будет скопировано в этот файл — будет распечатано.
Например: сетевой адаптер – это специальный файл, и все что будет скопировано в этот файл, будет передано по сети. Например: терминал (консоль пользователя) – это специальный файл, и все что в него будет записано, будет выведено на экране терминала (консоль пользователя).
Вывод:
В этой статье вы прочитали про архитектура ОС Linux, думаю вам было вполне интересно и вы многое узнали.
Ядро Linux: как оно работает и какую версию использовать
Linux, как указано в его собственной документации, он был рожден как клон другой операционной системы под названием Unix. В частности, как альтернативная система, вдохновленная Minix (который, в свою очередь, клонировал концепции Unix). Благодаря своим свойствам Linux является реальной операционной системой, хотя никто не использует ее как таковую, а скорее использует дистрибутивы, поскольку с ними она становится намного более полезной и простой в использовании.
По этой причине обычно не говорят » Я собираюсь установить Linux ”Относится к конкретной операционной системе, а скорее к тому, что мы устанавливаем версии или дистрибутивы этого ядра, созданные компаниями или сообществом, которые имеют одну и ту же основу: ядро.
Что такое ядро и для чего оно
Ядро настолько важно при управлении оборудованием, что его более чем 28 миллионов строк кода, по большей части это драйверы. И это, хотя и хорошо для совместимости, начинает создавать проблемы для производительности.
Версии
Это правда, что текущие версии ядра не имеют ничего общего с первыми из 1991 года. Однако это ядро постоянно развивается. И каждые несколько недель мы обычно видим новые релизы. Но не все одинаково важны, так как в большой степени это зависит от их нумерации.
Какую версию Linux выбрать
Когда мы говорим о программном обеспечении, мы всегда рекомендуем иметь самую последнюю версию всего. Это лучший способ гарантировать, что из-за нарушения безопасности наш компьютер окажется под угрозой. С ядром Linux то же самое, всегда рекомендуется иметь последнюю версию. Однако всегда нужно делать это осторожно.
Одна из причин, по которой ядро такое большое, заключается в том, что оно ничего не удаляет. Столь же старый, как он есть. Благодаря этому можно продолжать использовать последние версии Linux на первых компьютерах, где он был впервые запущен в 1991 году. Каждое обновление, которое оно обычно делает, добавить драйверы и изменить функции для оптимизации общая работа ПК.
Но может случиться так, что версия содержит ошибку, из-за которой наш компьютер не работает должным образом, и даже производительность не соответствует ожидаемой. В этом случае просто переустановка предыдущей версии должен вернуть операционную систему в нормальное состояние. Хотя мы потеряем поддержку более новых аппаратных компонентов.
Лучшим и самым простым для большинства является обновление ядра по мере обновления дистрибутива из его репозиториев. Таким образом, мы избежим этих проблем, «всегда будучи в курсе».
Ядро Linux и его функции
Ядро Linux — один из самых крупных проектов с открытым исходным кодом, содержащий более 13-ти миллионов строк кода, но что это такое и для чего нужно?
Итак, что такое Ядро?
Ядро — самый нижний уровень легкозаменяемого ПО, взаимодействующий с оборудованием компьютера. Оно отвечает за взаимодействие приложений, работающих в пользовательском режиме, с реальным оборудованием и позволяет процессам, известным как «серверы», получать информацию друг у друга, используя межпроцессное взаимодействие (IPC).
Разные виды ядер
Естественно, есть разные подходы к построению ядра и разнообразные архитектурные особенности, которые надо учесть при разработке ядра с нуля. В целом, большинство ядер можно разделить на три вида: монолитное, микроядерное и гибридное. У Linux ядро монолитное, в то время, как OS X (XNU) и Windows 7 (на самом деле — все Windows NT-семейства — прим. пер.) используют гибридные ядра. Давайте кратко рассмотрим эти категории, и позже углубимся в детали каждой из них.
Микроядро
Подход микроядра заключается в управлении только тем, чем должно управлять ядро — процессор, память и IPC. Практически все остальное рассматривается как дополнительное оборудование и управляется в пользовательском режиме. У микроядер есть преимущество в переносимости, так как вам не нужно беспокоится о смене видеокарты или даже операционной системы, до тех пор, пока операционная система обращается к оборудованию тем же образом. Микроядра очень малы, как в смысле занимаемой памяти, так и в смысле занимаемого места на диске при установке, и, как правило, они более безопасны, потому что большинство процессов, в том числе системных, выполняются в режиме пользователя, что не требует (и не предоставляет) многих прав доступа, в отличие от работы в режиме ядра.
Плюсы
Минусы
Монолитное ядро
Монолитные ядра противоположны микроядрам — они включают в себя не только системы управления процессорами, памятью и IPC, но еще и драйверы устройств, управление файловыми системами и системные обслуживающие вызовы. Монолитные ядра обычно выигрывают в работе с оборудованием и в многозадачности, потому что если программе нужно получить информацию из памяти или от другого запущенного процесса, ей не нужно ждать в очереди — для нее есть более прямой и простой путь к получению необходимого. Однако, это может вызвать проблемы, так как чем больше программ требуют обширных прав доступа, тем больше опасности «уронить» систему, если одна из них не функционирует корректно.
Плюсы
Минусы:
Гибридное ядро
Гибридные ядра выбирают, что они будут запускать в пользовательском режиме, а что — в режиме ядра. Часто такие компоненты, как драйверы устройств и ввод/вывод файловой системы, запускаются в пользовательском режиме, в то время как IPC и обслуживающие вызовы работают в режиме ядра. Это дает преимущества обоих подходов, но часто требует большей работы со стороны производителей, потому что ответственность за драйверы перекладывается на них. Так же имеются скрытые недостатки, которые присущи микроядрам.
Плюсы
Минусы
Где находятся файлы ядра Linux?
Когда для упрощения многозадачности была разработана виртуальная память (virtual memory), для отображения её поддержки в начало файла стали добавлять «vm». Некоторое время ядро называлось vmlinux, но потом оно разрослось слишком сильно, чтобы уместиться в доступной при загрузке памяти, и его стали сжимать, и «x» в конце названия сменился на «z», чтобы показать, что оно сжато при помощи zlib. Не всегда используется такой тип компрессии и часто заменяется на LZMA или BZIP2, и, иногда, ядра называются zImage (или bzImage — прим. пер.).
Нумерация версий имеет формат A.B.C.D, где A.B, скорее всего, будет 2.6 (семейство ядра. Четная цифра B говорит о стабильном семействе — 2.0, 2.2, 2.4, 2.6, — а нечетная — о версиях для разработчиков — 2.1, 2.3, 2.5, 2.7 — прим. пер.), C будет вашей версией, а D будет отображать ваши патчи и исправления.
Архитектура ядра Linux
Из-за своей монолитности ядро Linux имеет наибольший размер и максимальную сложность из всех ядер. Это было конструктивной особенностью Linux, вокруг которой кипело немало споров в ранних версиях, и в ядре все еще есть некоторые недостатки, присущие монолитным ядрам.
Чтобы обойти эти недостатки, разработчики Linux-ядра создали модули ядра, которые могут загружаться и выгружаться во время работы, то есть вы можете добавлять и удалять функции ядра на лету. Это позволяет не только добавлять поддержку нового оборудования в ядро, добавляя модули, которые запускают обслуживающие процессы, такие как низкоуровневая виртуализация, но и возможность замены целого ядра без необходимости перезагрузки в некоторых случаях.
Представьте что вы можете установить новый пакет обновлений на Windows, даже не перезагрузив ее…
Модули ядра
Представьте, что в Windows уже установлены все необходимые драйвера, и все, что вам нужно сделать — просто включить те, которые нужны вам? Вот вы и увидели то, как в Linux работают модули ядра. Модули ядра, также известные как загружаемые модули ядра (loadable kernel module — LKM), выполняют ключевую роль в поддержании функционирования ядра со всеми вашими устройствами, не потребляя всю доступную память.
Заключение
Ядро — не что-то волшебное, оно совершенно необходимо любому компьютеру для нормальной работы. Ядро Linux отличается от ядер Windows и OS X тем, что оно включает драйверы устройств на уровне ядра и поддерживает многое «из коробки». Надеемся, теперь вы знаете немного больше о совместной работе вашего программного обеспечения и оборудования, а так же о том, какие файлы необходимы для загрузки вашего компьютера.