- Branduolys veikia kaip esminis tarpinis sluoksnis, koordinuojantis ryšį tarp fizinės aparatinės ir programinės įrangos programų.
- Monolitinė architektūra leidžia efektyviai valdyti procesus, atmintį ir įrenginius, nors ji palaiko išorinius modulius, kad būtų užtikrintas didesnis lankstumas.
- Branduolio valdymas yra gyvybiškai svarbus serverių aplinkoje, siekiant optimizuoti našumą koreguojant konkrečius parametrus.
Jei kada nors susimąstėte, kas iš tikrųjų nutinka, kai spustelėjate piktogramą arba vykdote komandą terminale, trumpai tariant, užkulisiuose nenuilstamai dirba dirigentas. Šis komponentas, žinomas kaip „Linux“ branduolys , iš esmės yra operacinės sistemos pagrindas; tai pagrindinė programinės įrangos dalis, užtikrinanti, kad jūsų kompiuterio aparatinė įranga ir naudojamos programos bendrautų tarpusavyje nesukeldamos chaoso.
Paaiškinimui, kai žmonės sako vartojantys „Linux“, jie techniškai turi omenyje patį „Linux“ branduolį, nes mes paprastai diegiame tokias distribucijas kaip „Ubuntu“, „Debian“ arba „AlmaLinux“. Šios distribucijos yra tiesiog „Linux“ branduolys kartu su daugybe įrankių, grafinių sąsajų ir programų, kurios leidžia sistema naudotis visiems, o pats branduolys išlieka pagrindiniu elementu, nematomu būdu valdydamas išteklius.
Kaip tiksliai veikia branduolys?
Branduolys veikia kaip labai griežtas tarpininkas arba vartininkas. Jokia programa neturi leidimo tiesiogiai pasiekti aparatinės įrangos; jei naršyklė nori naudoti tinklo plokštę arba žaidimui reikia GPU galios, ji turi oficialiai pateikti jos užklausą branduoliui . Branduolys analizuoja užklausą ir nusprendžia, kas gaus prieigą, kiek procesoriaus laiko jie gaus ir kiek RAM bus skirta, neleisdamas vienam procesui perrašyti kito atminties ir sukelti sistemos gedimą.
Įsivaizduokite, kad vienu metu atidarėte dešimt programų. Branduolys veikia kaip teisėjas, paskirstantis procesoriaus apsukas tokiu žaibišku greičiu, kad atrodo, jog viskas vyksta lygiagrečiai. Be to, jis valdo saugyklą per sluoksnį, vadinamą VFS (virtuali failų sistema), kuris verčia skaitymo ir rašymo užklausas į konkrečią jūsų įdiegto standžiojo disko kalbą.
Pagrindinės užduotys, kurias valdo branduolys
Norint suprasti jos naudingumą, naudinga suprasti, kokias pareigas ši programinė įranga prisiima kasdieniniame mašinos valdyme:
- Procesų valdymo: Jis atsakingas už procesų kūrimą, vykdymą ir užbaigimą. Viena įdomi detalė yra ta, kad jis teikia pirmenybę procesams su UID 0 (šakninis vartotojas)leidžiant jiems apeiti tam tikrus apribojimus, kurių privalo laikytis kiti vartotojai.
- Atminties valdymas: Nuspręskite, kuris RAM fragmentas atitenka kiekvienai programai ir kada laikas naudoti mainų erdvę arba SWAPTai galima reguliuoti naudojant tokius parametrus kaip
vm.swappinessnuspręsti, koks agresyvus turi būti sistemos duomenų perkėlimas į diską, nes Kaip optimizuoti RAM efektyvus. - Sąveika su aparatine įranga: Ji naudoja tvarkykles, kad galėtų bendrauti su fiziniais komponentais. Dėl to programinei įrangai nereikia tiksliai žinoti, kokio prekės ženklo tinklo plokštę naudojate, nes branduolys pateikia bendras abstrakcijos sluoksnis.
- Saugumas ir leidimai: Jis nuolat stebi, kas turi prieigą prie kurio failo, taikydamas tipinę „Unix“ sistemų nuosavybės hierarchiją.
Diskusijos apie monolitinį dizainą
Sakoma, kad „Linux“ branduolys yra monolitinis , ir tai nereiškia, kad jis yra standus, o veikiau tai, kad jis integruoja atminties, procesų ir failų valdymą į vieną bloką, veikiantį labai arti aparatinės įrangos. Didžiausias šio dizaino privalumas yra didelis našumas , nes negaištama laiko šokinėjant tarp atskirų komponentų, norint vykdyti užduotį.
Tačiau, kad nebūtų standi sistema, „Linux“ naudoja branduolio modulius . Tai yra tarsi priedai, kuriuos galima įkelti ir pašalinti karštuoju būdu. Taigi, prijungus naują įrenginį, sistema gali įkelti reikiamą tvarkyklę nereikės iš naujo paleisti kompiuterio ar iš naujo kompiliuoti viso branduolio nuo nulio.
Priežiūra, versijos ir optimizavimas
Žinoti, kurią branduolio versiją naudojate, yra vieni juokai. Jums tereikia įvesti uname -r konsolėje, kad pamatytumėte tikslią versiją, arba uname -a jei norite, pilnas informacijos paketasįskaitant sistemos architektūrą. Versijos paprastai žymimos keturių skaičių sistema, kur trečiasis skaičius žymi naują funkciją, o paskutinis – klaidų taisymai arba vabzdžių.
Kalbant apie serverius, ypač debesijos aplinkoje, branduolys tampa gyvybiškai svarbus. Pavyzdžiui, KVM virtualizacijoje kiekvienas VPS serveris turi savo nepriklausomą branduolį , kuris užtikrina, kad sugedus kitai mazgo mašinai, jūsų serveris liktų nepaveiktas ir kad galėtumėte atnaujinti branduolį savo nuožiūra nepaveikdami kitų.
Tiems, kurie siekia maksimalaus našumo, yra branduolio derinimas . Tai apima „Linux“ branduolio optimizavimą ir delsos mažinimą , subtiliai modifikuojant posistemių, tokių kaip tinklas ar failų sistema, konfigūraciją, siekiant optimizuoti programas, kurios apdoroja didžiulius duomenų kiekius, pvz., finansinėje prekyboje ar didelio lygiagretumo socialiniuose tinkluose, koreguojant tokius parametrus kaip VFS talpyklos slėgis.
Branduolio diegimas ir atnaujinimas
Nors dauguma iš mūsų naudojame savo distribucijos paketų tvarkyklę (pvz., apt Ubuntu arba dnf (RHEL kalba) galima atsisiųsti šaltinio kodą iš kernel.orgSukompiliuokite ir įdiekite rankiniu būdu. Tai įprasta tarp pažengusių vartotojų, kuriems reikia labai specifinių optimizavimų.
Svarbiausia, kad branduolys yra vienintelė sistemos dalis, kurios negalima karštai keisti . Net jei šiandien įdiegsite naujinimą, sistema toliau naudos senąją versiją, kol paleisite kompiuterį iš naujo, o tada įkrovos programa įkels naują įkrovos failą.
Galiausiai šis komponentas yra šedevras, užtikrinantis darnų aparatinės ir programinės įrangos egzistavimą, valdantis viską nuo RAM iki root teisių ir leidžiantis sistemai būti efektyviai dėl modulinės monolitinės architektūros ir galimybės būti pritaikytai itin našioms užduotims.
