Ядро является главной частью любой операционной системы. Существует точка зрения, которая понятие операционной системы приравнивает к ядру. Есть точка зрения, когда в понятие операционной системы включают как ее ядро, так и системные программы, позволяющие пользователю обращаться через ядро к аппаратным ресурсам.
Так что же такое ядро ОС и каковы его функции? Как известно, компьютер – не только система аппаратного обеспечения (железа), но и набор работающего на нем программного обеспечения. Чтобы второе могло эффективно работать на первом, нужна более низкоуровневая программа, скрывающая сложности работы с железом и предоставляющая обычным программам и пользователям удобный для них интерфейс.
Железо говорит на языке сигналов, регистров, секторов, переводов головок. Программам все это не надо. Они говорят на языке «записать, прочитать, сложить, вычесть . «. Специальной программой, обеспечивающей остальным простой и понятный интерфейс для работы на имеющемся оборудовании, является ядро операционной системы. Однако создание виртуальной машины – не единственная функция ядра.
Что такое семантическое ядро? Как собрать семантическое ядро? Рассказываем простыми словами
Представим себе, что ядра нет, а каждая запущенная программа сама обращается к железу и обрабатывает сигналы от него. Вроде бы ничего страшного, кроме дублирования кода в каждой такой программе. Но на компьютере одновременно работает множество программ. Как они будут «договариваться» между собой о совместном использовании общего аппаратного обеспечения?
Конечно, они могут встать в очередь, и сначала одна программа выполнится полностью, затем другая. Однако одни программы должны работать постоянно в фоновом режиме, другие – могут долго ожидать ввода или вывода, третьи – должны получать данные из другой работающей программы. Поэтому функция оптимального распределения аппаратных ресурсов возлагается на ядро. Оно организует как бы параллельную работу множества программ, играет роль менеджера.
Ядро операционной системы – это тоже программа, написанная на том или ином языке программирования и скомпилированная в исполняемый файл. Однако, в отличии от других программ, ядро всегда загружается первым и потом постоянно «сидит» в определенной области оперативной памяти. То есть это программа, которая всегда находится в запущенном состоянии и взаимодействует, с одной стороны, с железом, а с другой – с системными и пользовательскими программами.
В коде ядра особо выделяют драйверы устройств. Драйвер – это программный код, функция которого заключается в предоставлении возможности использовать определенное железо (например, видеокарту). Причем конкретный драйвер не всегда загружается в память вместе с остальной частью ядра. Он туда грузится, лишь когда возникает потребность в ресурсах устройства. Так экономится память, но в ущерб скорости.
Для чего нужны ядра и потоки в процессоре?
Выделяют операционные системы на монолитном ядре и микроядре, а также разные промежуточные варианты. Монолитное ядро проще и быстрее работает, так как в памяти всегда находится почти весь код. Микроядро меньше, сложнее, работает медленнее, однако нередко считается более передовым из-за легкости подключения новых частей кода и устойчивости к сбоям оборудования. Микроядро, находясь в памяти, организует взаимодействие между другими частями кода операционной системы, которые являются самостоятельными программами (см. пример выше про загрузку драйверов).
Ядра Unix-подобных систем
Ядро Unix являлось первой практической реализацией новых идей и открытий 60-70-х годов XX века в области создания операционных систем.
Unix имеет простое монолитное ядро, в котором почти все представляется в виде файлов. Настройки хранятся в текстовых файлах, оборудование также имеет файловый интерфейс. Unix была написана на языке C, и это сделало ее переносимой с одной аппаратной платформы на другую. В Unix были впервые реализованы так называемые многозадачность и многопоточность, виртуальная память и многое другое.
В 80-х годах Unix-системы начали множиться и видоизменяться. Некоторые умы вовремя спохватились и создали специальные стандарты, обеспечивающие совместимость систем. Это значит, что программа, написанная для одной Unix-подобной системы, должна работать в другой. Стандарты назвали POSIX.
Особенности ядра Linux
Обычные пользователи имеют дело не с чистым Linux, а с дистрибутивами, которые незначительно отличаются между собой, в том числе по компонентам ядра (например, наличию/отсутствию определенных драйверов). Однако основополагающим компонентом все-равно остается ядро Linux, исходники которого предоставляет проект https://kernel.org. Это совместный проект, к нему может присоединится каждый программист. Основным руководителем остается Линус Торвальдс.
С технической точки зрения, Linux – это ядро, а не операционная система. Linux + программы из проекта GNU рождают операционную систему GNU/Linux. Однако ее тоже не существует в чистом виде. Разработчики дистрибутивов дорабатывают на свой лад GNU/Linux, после чего получаются различные операционные системы-дистрибутивы. У каждого дистрибутива есть собственное имя (Ubuntu, Fedora и т. п.).
Однако, так как в основе всех этих систем лежит ядро Linux, все они принадлежат одному семейству Linux-систем.
Ядро Linux начал разрабатывать в 1991 году Линус Торвальдс. В дальнейшем оно развивалось и совершенствовалось многими людьми. Ядро Linux выпускается под лицензией GNU GPL v2 (второй версии).
Ядро Linux Unix-подобно, так как заимствовало идеи, заложенные в Unix, соответствует стандартам POSIX, а также по большей части написано на языке С.
У Linux монолитное ядро. Однако некоторые идеи микроядерной архитектуры тут также используются. Так драйверы устройств могут быть представлены в виде модулей и загружаться по требованию, а не при загрузки всего ядра.
Ядро выпускается в виде стабильных и разрабатываемых версий. В стабильных обычно исправлены ошибки, добавлены новые драйверы устройств. Ранее четное второе число в названии ядра, говорило, что оно стабильно. Нечетное число обозначало разрабатываемую нестабильную версию. В 2011 году от такого подхода к нумерации версий отказались.
Опытные пользователи дистрибутивов Linux нередко сами скачивают и устанавливают себе новое ядро. Для этого они сначала распаковывают исходные коды, затем выполняют конфигурацию, потом компилируют, размещают в загрузочном каталоге и изменяют настройки загрузчика.
Конфигурируют ядро с целью включения, отключения или компиляции в виде модуля какого-либо драйвера или функции. Другими словами, «ядро под себя» не будет содержать лишних драйверов для оборудования, которого нет.
Курс с ответами к заданиям и дополнительными уроками в PDF
X Скрыть Наверх
Введение в Linux и Bash. Курс
Источник: younglinux.info
Как работает ядро Linux?
Обычно, когда мы говорим о Linux, мы сразу вспоминаем про такие дистрибутивы, как Ubuntu, Debian, Mint и т. д. Однако эти дистрибутивы не являются операционными системами как таковыми, а скорее являются “адаптациями” операционной системы с открытым исходным кодом: Linux. И следовательно, несмотря на особенности каждого из них, все они имеют одну и ту же базу, которую мы знаем как ядро Linux .
Ядро Linux.
По этой причине обычно не говорят ” я собираюсь установить Linux ”, имея в виду конкретную операционную систему, а скорее то, что мы устанавливаем, — это версии или дистрибутивы этого ядра, созданные компаниями или сообществом, которые используют одну и ту же базу: ядро Minix (которая, в свою очередь, клонировала концепции Unix). Благодаря своим свойствам Linux является настоящей операционной системой, хотя никто не использует ее как таковую, а скорее использует дистрибутивы, поскольку с ними она становится намного полезнее и проще в использовании.
Что такое ядро и для чего оно
Ядро Linux является ядром операционной системы . Это самая важная часть программного обеспечения в любой операционной системе. У Windows есть свое собственное ядро, у MacOS есть свое (основанное на Unix, кстати), а Linux — это ядро , используемое всеми дистрибутивами. И его основная функция — отвечать за управление компьютерным оборудованием.
В частности, это ядро отвечает за управление системной памятью и временем обработки , управление всеми процессами , управление системными вызовами и соединениями между процессами и позволяет всему программному обеспечению иметь доступ к оборудованию , особенно к подключенным периферийным устройствам.
Ядро настолько важно при управлении оборудованием, что из его более чем 28 миллионов строк кода большая часть — это драйверы.
В обычных условиях пользователи никогда не взаимодействуют с ним . В то время как пользователи имеют ограниченный доступ к оборудованию, ядро имеет полный доступ и контроль над ним. Оно отвечает за то, чтобы все работало хорошо, чтобы это было сделано безопасно и чтобы не было ошибок. Если процесс завершается сбоем в пользовательском пространстве, Linux продолжает функционировать . Однако, если в пространстве ядра возникает ошибка, вся система перестает работать. Это то, что мы знаем как ” Kernel panic “, эквивалент синего экрана в Linux.
Версии
Это правда, что текущие версии ядра не имеют ничего общего с первыми версиями 1991 года. Тем не менее, ядро Linux находится в постоянном развитии. И каждые несколько недель мы обычно видим новые релизы. Но не все они одинаково важны.
Версии ядра Linux могут иметь 4 числа, указывающие версию: abcd
- a указывает версию. Это число меняется меньше всего, поскольку переход обычно выполняется только при очень больших изменениях в системе. За всю свою историю оно менялось всего 6 раз: в 2004 году для версии 1.0, в 2006 году для версии 2.0, в 2011 году для версии 3.0, в 2015 году для версии 4.0 и в 2019 году, чтобы привести к появлению текущей версии 5.0 и 2022 для удобства сменили версию на 6.0.
- b указывает на subversion. Когда выпускаются новые версии, но это действительно незначительные обновления (новые драйверы, оптимизации, исправления и т. д.), Тогда вместо изменения версии изменяется номер subversion.
- c указывает уровень ревизии. Это число часто меняется, например, при внесении незначительных изменений, таких как исправления безопасности, исправления ошибок и т. д.
- d — последний подуровень версии. Оно почти не используется, но оно зарезервировано, так что, если выпущена версия с очень серьезной ошибкой, новая версия будет выпущена с этим подуровнем, включая исключительно исправление указанной серьезной ошибки.
Все версии ядра Linux являются общедоступными и имеют открытый исходный код. Мы можем найти их по этой ссылке . Но они не не скомпилированные, их должны компилировать сами пользователи, чтобы иметь возможность использовать их в своем дистрибутиве. И это не совсем простая задача. К счастью, сообщества, ответственные за разработку различных дистрибутивов, обычно предоставляют нам скомпилированные и оптимизированные версии ядра, которые мы можем установить в свой дистрибутив.
Какую версию Linux выбрать
Когда мы говорим о программном обеспечении, мы всегда рекомендуем иметь последнюю версию всего. С ядром Linux то же самое, всегда рекомендуется иметь последнюю версию. Однако устанавливать ее необходимо осторожно.
Одна из причин, по которой ядро такое большое, заключается в том, что оно ничего не удаляет. Как бы старо оно ни было. Благодаря этому можно продолжать использовать последние версии Linux на первых компьютерах, где оно было впервые запущен в 1991 году. Каждое обновление обычно заключается в добавлении драйверов и изменении функций для оптимизации общей работы ПК.
Но может случиться так, что версия содержит ошибку, из-за которой наш компьютер не работает должным образом, или производительность падает. В этом случае простая переустановка предыдущей версии должна привести операционную систему в нормальное состояние. Хотя мы потеряем поддержку более новых аппаратных компонентов.
Лучшим и самым простым для большинства пользователей является обновление ядра по мере обновления дистрибутива из его репозиториев. Таким образом, мы избежим этих проблем, “всегда будучи в курсе последних событий”.
Является ли ядро операционной системой?
Ядро является одной из наиболее важных частей операционной системы. Но это не единственное, необходимое для того, чтобы иметь возможность называть Linux сегодня операционной системой как таковой. Как мы уже объясняли, в этом ядре есть все драйверы и все необходимое для управления программным обеспечением и предоставления пользователю доступа к нему. Но, чтобы быть действительно полезным, оно должно иметь другие компоненты поверх него, прежде чем попасть к пользователю.
- Подсистема инициализации. Будь то Init.d, Systemd или любое другое подобное программное обеспечение, необходимо иметь подсистему над ядром, которая отвечает за запуск всех процессов (демонов), необходимых для начала работы ядра. Без него у нас будет только много строк кода, которые не будут выполняться.
- Процессы . Демоны, или более известные как процессы, — это все компоненты, которые остаются загруженными в системную память (управляются ядром) и которые позволяют Linux функционировать. Графический сервер, например, является демоном, который будет управлять рабочим столом.
- Графический сервер . Известный как X, он отвечает за возможность видеть графику на экране. Если мы собираемся использовать Linux в текстовом режиме, из терминала, в этом нет необходимости. Но если мы собираемся использовать его с настольным компьютером, необходимо иметь работающий x-сервер.
- Графическая оболочка. Как следует из названия, графическая оболочка, это то програмное обеспечение в котором у нас будут все наши программы и где будут открываться окна. Существует множество графических оболочек для Linux, таких как GNOME, KDE или LXDE. У каждой есть свои особенности, преимущества и недостатки.
- Программы. Все, что мы запускаем с рабочего стола. Это уже самый высокий уровень и точка, через которую мы взаимодействуем с компьютером.
Источник: dzen.ru
Как работает ядро Linux?
Обычно, когда мы говорим о Linux, мы сразу вспоминаем про такие дистрибутивы, как Ubuntu, Debian, Mint и т. д. Однако эти дистрибутивы не являются операционными системами как таковыми, а скорее являются “адаптациями” операционной системы с открытым исходным кодом: Linux. И следовательно, несмотря на особенности каждого из них, все они имеют одну и ту же базу, которую мы знаем как ядро Linux .
Ядро Linux.
По этой причине обычно не говорят ”я собираюсь установить Linux ”, имея в виду конкретную операционную систему, а скорее то, что мы устанавливаем, – это версии или дистрибутивы этого ядра, созданные компаниями или сообществом, которые используют одну и ту же базу: ядро Minix (которая, в свою очередь, клонировала концепции Unix). Благодаря своим свойствам Linux является настоящей операционной системой, хотя никто не использует ее как таковую, а скорее использует дистрибутивы, поскольку с ними она становится намного полезнее и проще в использовании.
Что такое ядро и для чего оно
Ядро Linux является ядром операционной системы . Это самая важная часть программного обеспечения в любой операционной системе. У Windows есть свое собственное ядро, у MacOS есть свое (основанное на Unix, кстати), а Linux – это ядро, используемое всеми дистрибутивами. И его основная функция – отвечать за управление компьютерным оборудованием. В частности, это ядро отвечает за управление системной памятью и временем обработки, управление всеми процессами, управление системными вызовами и соединениями между процессами и позволяет всему программному обеспечению иметь доступ к оборудованию, особенно к подключенным периферийным устройствам.
Ядро настолько важно при управлении оборудованием, что из его более чем 28 миллионов строк кода большая часть – это драйверы.
В обычных условиях пользователи никогда не взаимодействуют с ним . В то время как пользователи имеют ограниченный доступ к оборудованию, ядро имеет полный доступ и контроль над ним. Оно отвечает за то, чтобы все работало хорошо, чтобы это было сделано безопасно и чтобы не было ошибок. Если процесс завершается сбоем в пользовательском пространстве, Linux продолжает функционировать. Однако, если в пространстве ядра возникает ошибка, вся система перестает работать. Это то, что мы знаем как ”Kernel panic“, эквивалент синего экрана в Linux. 
Версии
- a указывает версию.Это число меняется меньше всего, поскольку переход обычно выполняется только при очень больших изменениях в системе. За всю свою историю оно менялось всего 6 раз: в 2004 году для версии 1.0, в 2006 году для версии 2.0, в 2011 году для версии 3.0, в 2015 году для версии 4.0 и в 2019 году, чтобы привести к появлению текущей версии 5.0 и 2022 для удобства сменили версию на 6.0.
- b указывает на subversion.Когда выпускаются новые версии, но это действительно незначительные обновления (новые драйверы, оптимизации, исправления и т. д.), Тогда вместо изменения версии изменяется номер subversion.
- c указывает уровень ревизии. Это число часто меняется, например, при внесении незначительных изменений, таких как исправления безопасности, исправления ошибок и т. д.
- d – последний подуровень версии. Оно почти не используется, но оно зарезервировано, так что, если выпущена версия с очень серьезной ошибкой, новая версия будет выпущена с этим подуровнем, включая исключительно исправление указанной серьезной ошибки.
Все версии ядра Linux являются общедоступными и имеют открытый исходный код. Мы можем найти их по этой ссылке. Но они не не скомпилированные, их должны компилировать сами пользователи, чтобы иметь возможность использовать их в своем дистрибутиве. И это не совсем простая задача. К счастью, сообщества, ответственные за разработку различных дистрибутивов, обычно предоставляют нам скомпилированные и оптимизированные версии ядра, которые мы можем установить в свой дистрибутив.
Какую версию Linux выбрать
Когда мы говорим о программном обеспечении, мы всегда рекомендуем иметь последнюю версию всего. С ядром Linux то же самое, всегда рекомендуется иметь последнюю версию. Однако устанавливать ее необходимо осторожно.
Одна из причин, по которой ядро такое большое, заключается в том, что оно ничего не удаляет. Как бы старо оно ни было. Благодаря этому можно продолжать использовать последние версии Linux на первых компьютерах, где оно было впервые запущен в 1991 году. Каждое обновление обычно заключается в добавлении драйверов и изменении функций для оптимизации общей работы ПК.
Но может случиться так, что версия содержит ошибку, из-за которой наш компьютер не работает должным образом, или производительность падает. В этом случае простая переустановка предыдущей версии должна привести операционную систему в нормальное состояние. Хотя мы потеряем поддержку более новых аппаратных компонентов.
Лучшим и самым простым для большинства пользователей является обновление ядра по мере обновления дистрибутива из его репозиториев. Таким образом, мы избежим этих проблем, “всегда будучи в курсе последних событий”.
Является ли ядро операционной системой?
Ядро является одной из наиболее важных частей операционной системы. Но это не единственное, необходимое для того, чтобы иметь возможность называть Linux сегодня операционной системой как таковой. Как мы уже объясняли, в этом ядре есть все драйверы и все необходимое для управления программным обеспечением и предоставления пользователю доступа к нему. Но, чтобы быть действительно полезным, оно должно иметь другие компоненты поверх него, прежде чем попасть к пользователю.
- Подсистема инициализации. Будь то Init.d, Systemd или любое другое подобное программное обеспечение, необходимо иметь подсистему над ядром, которая отвечает за запуск всех процессов (демонов), необходимых для начала работы ядра. Без него у нас будет только много строк кода, которые не будут выполняться.
- Процессы. Демоны, или более известные как процессы, – это все компоненты, которые остаются загруженными в системную память (управляются ядром) и которые позволяют Linux функционировать. Графический сервер, например, является демоном, который будет управлять рабочим столом.
- Графический сервер . Известный как X, он отвечает за возможность видеть графику на экране. Если мы собираемся использовать Linux в текстовом режиме, из терминала, в этом нет необходимости. Но если мы собираемся использовать его с настольным компьютером, необходимо иметь работающий x-сервер.
- Графическая оболочка. Как следует из названия, графическая оболочка, это то програмное обеспечение в котором у нас будут все наши программы и где будут открываться окна. Существует множество графических оболочек для Linux, таких как GNOME, KDE или LXDE. У каждой есть свои особенности, преимущества и недостатки.
- Программы. Все, что мы запускаем с рабочего стола. Это уже самый высокий уровень и точка, через которую мы взаимодействуем с компьютером.
Источник: linuxmint.su