Ядро Linux - это основная часть операционной системы Linux. Оно является своего рода "мозгом" системы, управляющим ресурсами компьютера и обеспечивающим взаимодействие между аппаратным обеспечением (процессор, память, устройства ввода/вывода) и программным обеспечением (приложения, пользовательский интерфейс).

Преимущества использования ядра

1. ОС получает ресурсы от ядра:
   • Ядро операционной системы управляет доступом приложений к физическим ресурсам компьютера, таким как процессор, оперативная память и устройства ввода/вывода.
   • Ядро обеспечивает эффективное распределение ресурсов между различными процессами, учитывая их приоритеты и потребности.
   • Это позволяет системе выполнять несколько задач одновременно, обеспечивая отзывчивость и производительность.
2. Приложения работают в своих собственных окружениях:
   • Ядро обеспечивает изоляцию процессов, предотвращая взаимное влияние между ними. Каждое приложение работает в своем собственном виртуальном адресном пространстве.
   • Это обеспечивает стабильность системы, поскольку проблемы в одном процессе не влияют на работу других.
   • Изоляция также повышает безопасность, поскольку приложения не могут произвольно взаимодействовать с памятью или ресурсами других процессов.
3. Перенос ПО на другую архитектуру требует изменить только ядро:
   • Ядро предоставляет абстракцию для взаимодействия с аппаратным обеспечением. Приложения взаимодействуют с ядром через стандартизированные интерфейсы.
   • Это упрощает процесс переноса программного обеспечения на новую аппаратную архитектуру, так как приложения не зависят напрямую от деталей аппаратного обеспечения.
   • Изменения, связанные с аппаратной архитектурой, могут быть внесены в ядро, минимизируя необходимость изменений в приложениях.

Типы ядер

1. Микроядра (Microkernel):
   • Описание: Микроядра разделяют базовые функции операционной системы на отдельные модули, каждый из которых работает как отдельный процесс (например, управление памятью, планирование задач).
   • Преимущества: Лучшая изоляция, более гибкая конфигурация, обновление отдельных компонентов без перезагрузки всей системы, высокая стабильность.
   • Недостатки: Может быть накладно в терминах производительности из-за взаимодействия между модулями через микроядро, низкая производительность.
2. Монолитные ядра (Monolithic Kernel):
   • Описание: В монолитных ядрах все базовые функции операционной системы выполняются внутри одной программы-ядра.
   • Преимущества: Простота, эффективность взаимодействия между компонентами, высокая производительность.
   • Недостатки: Отсутствие четкой изоляции между компонентами, что может привести к проблемам стабильности, ниже отказоустойчивость.
3. Гибридные ядра (Hybrid Kernel):
   • Описание: Комбинируют принципы монолитных и микроядер, пытаясь достичь баланса между производительностью и гибкостью.
   • Преимущества: Комбинированный подход позволяет использовать лучшие стороны обоих типов ядер.
   • Недостатки: Возможны сложности в реализации и поддержке.

Задачи ядра

1. Управление памятью:

   Ядро отвечает за эффективное управление памятью компьютерной системы. Это включает в себя выделение и освобождение памяти для процессов, а также обеспечение защиты памяти между разными процессами.

   Функции:

   • Выделение и освобождение физической и виртуальной памяти.
   • Управление страничным кэшированием.
   • Реализация механизмов виртуальной памяти и адресации.

2. Управление процессами:

   Ядро отвечает за создание, планирование, выполнение и завершение процессов. Процесс представляет собой выполняющуюся программу, включая ее код, данные и текущее состояние.

   Функции:

   • Создание и уничтожение процессов.
   • Планирование выполнения процессов.
   • Многозадачность и переключение контекста между процессами.

3. Драйвера устройств:

   Ядро обеспечивает интерфейс для взаимодействия с аппаратными устройствами компьютера, такими как принтеры, видеокарты, сетевые адаптеры и другие.

   Функции:

   • Загрузка и управление драйверами устройств.
   • Предоставление стандартизированных интерфейсов для взаимодействия с устройствами.
   • Реализация механизмов прерываний и обработка событий от устройств.

4. Системные вызовы:

   Ядро предоставляет системные вызовы, которые являются интерфейсом для взаимодействия между приложениями и ядром. Системные вызовы позволяют приложениям запрашивать различные услуги от операционной системы.

   Функции:

   • Реализация системных вызовов, таких как чтение/запись файлов, создание процессов, работа с сетью и т. д.
   • Предоставление стандартизированного интерфейса для приложений.

5. Безопасность:

   Ядро отвечает за обеспечение безопасности системы, контролируя доступ к ресурсам и защищая данные от несанкционированного доступа.

   Функции:

   • Механизмы контроля доступа к файлам и ресурсам.
   • Реализация механизмов идентификации и аутентификации.
   • Защита ядра от вредоносного программного обеспечения и атак.

Версия релиза ядра

Команда uname (без аргументов) выводит название ядра, используемого в системе.

Команда uname -r выводит информацию о версии релиза ядра.

Пример: