https://wiki.cusu.edu.ua/index.php?action=history&feed=atom&title=%D0%AF%D0%B4%D1%80%D0%BE_Linux 2026-07-05T15:42:35Z Історія редагувань цієї сторінки в вікі MediaWiki 1.23.2 https://wiki.cusu.edu.ua/index.php?title=%D0%AF%D0%B4%D1%80%D0%BE_Linux&diff=128282&oldid=prev 2014-06-05T07:53:01Z

<p>Створена сторінка: Ядро Linux — ядро UNIX-подібної операційної системи. Розповсюджується під ліцензією GNU General Pub...</p> <p><b>Нова сторінка</b></p><div>Ядро Linux — ядро UNIX-подібної операційної системи. Розповсюджується під ліцензією GNU General Public License (GPL), і розробляється людьми з усього світу, що дозволило йому стати одним із найвидатніших прикладів відкритого програмного забезпечення[4].<br /> <br /> Роботу над Лінукс розпочав Лінус Торвальдс у 1991 році. Тим часом, проект GNU розробив багато компонентів, необхідних для повноцінної вільної операційної системи, але його власне ядро, GNU Hurd було неповним і не було закінченим. Програми проекту GNU та велика кількість людей, що долучилися до розвитку ядра, сприяли його популяризації та створенню повноцінних операційних систем на базі цього ядра, котрі називають дистрибутивами лінукс.<br /> <br /> == Архітектура ==<br /> Ядро Linux підтримує багатозадачність, віртуальну пам'ять, динамічні бібліотеки, відкладене завантаження, продуктивну систему управління пам'яттю і багато мережних протоколів.<br /> <br /> На сьогоднішній день Linux — монолітне ядро з підтримкою завантажуваних модулів. Драйвери пристроїв і розширення ядра зазвичай запускаються на «кільці 0», з повним доступом до устаткування. На відміну від звичайних монолітних ядер, драйвери пристроїв легко збираються у вигляді модулів і завантажуються або вивантажуються під час роботи системи.<br /> <br /> Те, що архітектура Linux не є мікроядерною, викликало дебати між Лінусом Торвальдсом і Ендрю Таненбаумом в конференції comp.os.minix(англ.) в 1992 р.<br /> <br /> == Структура ==<br /> Операційну систему можна умовно розділити на два рівні.<br /> <br /> На верхньому рівні розташований користувацький простір (простір виконування прикладних програм). Тут виконуються застосунки користувача. Під призначеним для користувача простором розташовується простір ядра. Тут функціонує ядро Linux.<br /> <br /> Є також бібліотека GNU C (glibc). Вона надає інтерфейс системних викликів, який забезпечує зв'язок з ядром і дає механізм для переходу від програми, що працює в просторі користувача, до ядра. Це важливо, оскільки ядро і програма користувача розташовуються в різних захищених адресних просторах. При цьому, тоді як кожен процес в просторі користувача має свій власний віртуальний адресний простір, ядро займає один загальний адресний простір.<br /> <br /> Ядро Linux можна, у свою чергу, розділити на три великі рівні. Вгорі розташовується інтерфейс системних викликів, який реалізує базові функції, наприклад, читання і запис. Нижче за інтерфейс системних викликів розташовується код ядра, точніше кажучи, незалежний код ядра. Цей код є загальним для всіх процесорних архітектур, підтримуваних Linux. Ще нижче розташовується архітектурно-залежний код, що утворює так званий BSP (Board Support Package — пакет підтримки апаратної платформи). Цей код залежить від процесора і платформи для конкретної архітектури.<br /> <br /> Ядро по суті є диспетчером ресурсів. Незалежно від того, що є керованим ресурсом — процес, пам'ять або апаратний пристрій, — ядро організовує й упорядковує доступ до ресурсу безлічі конкуруючих користувачів (як у просторі ядра, так і в просторі користувача).<br /> <br /> == Властивості ядра Linux ==<br /> У ядрі Linux реалізована ціла низка важливих архітектурних елементів. І на найзагальнішому, і на детальніших рівнях ядро можна підрозділити на безліч різних підсистем. З іншого боку, Linux можна розглядати як монолітне ціле, оскільки всі базові сервіси зібрані в ядрі системи. Такий підхід відрізняється від архітектури з мікроядром, коли ядро надає тільки найзагальніші сервіси, такі як обмін інформацією, ввід/вивід, управління пам'яттю і процесами, а конкретніші сервіси реалізуються в модулях, що підключаються до рівня мікроядра.<br /> <br /> З часом ядро Linux стало ефективнішим з погляду використання пам'яті і процесорних ресурсів і набуло виняткової стабільності. Важливий аспект Linux, враховуючи розмір і складність цієї системи — це її переносимість. Linux можна відкомпілювати для величезної кількості різних процесорів і платформ, що мають різні архітектурні обмеження і потреби. Наприклад, Linux може працювати на процесорі як з блоком управління пам'яттю (MMU), так і без MMU. Підтримка процесорів без MMU реалізована у версії ядра uClinux.<br /> <br /> == Інтерфейс системних викликів ==<br /> Інтерфейс системних викликів (SCI) — це тонкий рівень, що надає засоби для виклику функцій ядра з простору користувача. Цей інтерфейс може бути архітектурно залежним, навіть в межах одного процесорного сімейства. SCI фактично є службою мультиплексування і демультиплексування виклику функцій. Реалізація SCI міститься в ./linux/kernel, а архітектурно-залежна частина - в ./linux/arch.<br /> <br /> Реальна архітектура Linux не цілком слідує &quot;ідеальній&quot; моделі. Наприклад, механізм обробки системних викликів (перехід від простору користувача до простору ядра) може бути різним для різної архітектури. У сучасніших процесорах з архітектурою x86, що мають підтримку інструкцій віртуалізації, цей процес здійснюється ефективніше, ніж в старих процесорах x86, де застосовується традиційний підхід з використанням переривання int 80h.<br /> <br /> == Керування процесами ==<br /> Керування процесами сконцентроване на виконанні процесів. У ядрі ці процеси називаються нитями (англ. threads); вони відповідають окремим віртуалізованим об'єктам процесора (код ниті, дані, стек, процесорні регістри). У просторі користувача зазвичай використовується термін процес, хоча в реалізації Linux ці дві концепції (процеси і ниті) не розрізняють. Ядро надає прикладний програмний інтерфейс (API) через SCI для створення нового процесу (породження копії, запуску на виконання, виклику функцій Portable Operating System Interface POSIX), зупинки процесу (kill, exit), взаємодії і синхронізації між процесами (сигнали або механізми POSIX).<br /> <br /> Ще одне завдання керування процесами — сумісне використання процесора активними нитями. У ядрі реалізований новаторський алгоритм планувальника, час роботи якого не залежить від числа нитей, що претендують на ресурси процесора. Назва цього планувальника — O(1) — підкреслює, що на диспетчеризацію одної ниті витрачається стільки ж часу, як і на множину нитей. Планувальник O(1) також підтримує симетричні багатопроцесорні конфігурації (SMP).<br /> <br /> == Керування пам'яттю ==<br /> Інший важливий ресурс, яким управляє ядро, — це оперативна пам'ять. Для підвищення ефективності, враховуючи механізм роботи апаратних засобів з віртуальною пам'яттю, пам'ять організовується у вигляді так званих сторінок (у більшості архітектури розміром 4 КБ). У Linux є засоби для управління наявною пам'яттю, а також апаратними механізмами для встановлення відповідності між фізичною і віртуальною пам'яттю.<br /> <br /> Проте управління пам'яттю — це значно більше, чим просто управління буферами по 4 КБ. Linux надає абстракції над цими 4 КБ буферами, наприклад, механізм розподілу slab allocator. Цей механізм управління базується на 4 КБ буферах, але потім розміщує структури усередині них, стежачи за тим, які сторінки повні, які частково заповнені і які порожні. Це дозволяє динамічно розширювати і скорочувати схему залежно від потреб розміщеної системи.<br /> <br /> В умовах наявності великого числа користувачів у пам'яті можливі ситуації, коли вся наявна пам'ять буде вичерпана. У зв'язку з цим сторінки можна видаляти з пам'яті і переносити на диск. Цей процес обміну сторінок між оперативною пам'яттю і жорстким диском називається підкачкою.<br /> <br /> == Драйвери пристроїв ==<br /> Переважна більшість початкового коду ядра Linux припадає на драйвери пристроїв, що забезпечують можливість роботи з конкретними апаратними пристроями. У дереві початкових кодів Linux є підкаталог драйверів, в якому, у свою чергу, є підкаталоги для різних типів підтримуваних пристроїв, таких як Bluetooth, I2C, послідовні порти тощо.<br /> <br /> == Відмінності від Unix ==<br /> Ядро Linux підтримує динамічне завантаження модулів ядра. Хоча ядро Linux і є монолітним, воно додатково підтримує динамічне завантаження і вивантаження виконуваного коду ядра за потреби<br /> Ядро Linux підтримує симетричну багатопроцесорну обробку (SMP). Хоча більшість комерційних варіантів операційної системи Unix зараз підтримують SMP, більшість традиційних реалізацій ОС Unix такої підтримки не мають.<br /> Ядро Linux є преемптивним (витісняючим). На відміну від традиційних варіантів ОС Unix, ядро Linux в змозі витіснити завдання, що виконується, навіть якщо це завдання працює в режимі ядра. Серед комерційних реалізацій ОС Unix преемптивне ядро мають тільки операційні системи Solaris і IRIX.<br /> У ядрі Linux використовується цікавий підхід для підтримки багатонитевості (multithreading): ниті нічим не відрізняються від звичайних процесів. З погляду ядра всі процеси однакові, просто деякі з них мають спільні ресурси.<br /> У ядрі Linux відсутні деякі функції ОС Unix, які вважаються погано реалізованими, як, наприклад, підтримка інтерфейсу STREAMS, або відповідають &quot;недолугим&quot; стандартам.<br /> Ядро Linux є повністю відкритим у повному розумінні цього слова. Набір функцій, реалізованих в ядрі Linux, — це результат вільної і відкритої моделі розробки операційної системи Linux. Якщо якась функція ядра вважається несуттєвою або неякісною, то розробники ядра не зобов'язані її реалізувати. В протилежність цьому, внесення змін при розробці ядра Linux займає “елітарну” позицію: зміни повинні вирішувати певну практичну задачу, повинні бути логічними і мати зрозумілу чітку реалізацію. Отже, функції деяких сучасних варіантів ОС Unix, такі як пам'ять ядра із сторінковою реалізацією, не були реалізовані.<br /> Незважаючи на наявні відмінності, Linux є операційною системою зі строгим спадкоємством традицій ОС Unix.</div>

German