Debian лекция 3 - ядро

1. Архитектура вычислительных систем (Linux)

Лекция №3

2. Ядро Linux

Ядро Linux содержит более 13 миллионов
строк кода и является одним из самых
крупных проектов с открытым исходным
кодом в мире. Так что такое ядро Linux и для
чего оно используется?

3. Ядро Linux

4. Ядро Linux

Ядро — это самый низкий уровень
программного обеспечения, которое
взаимодействует с аппаратными средствами
компьютера. Оно отвечает за
взаимодействие всех
приложений, работающих в пространстве
пользователя

5. Ядро Linux

6. Типы ядер

1. Микроядро
2. Гибрид
3. Монолитное ядро
Ядро Linux представляет собой монолитное ядро,
в то время как ядра Windows и OS X гибридные!

7. Микроядра

Микроядра реализуют подход, в котором они управляют только
тем, чем должны: процессором, памятью и IPC.
Микроядра имеют преимущество в переносимости, они могут
использоваться на другом оборудовании, и даже другой ОС
Микроядра также имеют очень маленький размер и более
безопасны, поскольку большинство процессов выполняются в
режиме пользователя с минимальными привилегиями.

8. Микроядра

Плюсы
•Портативность
•Небольшой размер
•Низкое потребление памяти
•Безопасность
Минусы
•Аппаратные средства доступны через драйверы
•Аппаратные средства работают медленнее потому что драйверы
работают в пользовательском режиме
•Процессы должны ждать свою очередь чтобы получить
информацию
•Процессы не могут получить доступ к другим процессам не ожидая

9. Монолитное ядро

Монолитные ядра противоположны микроядрам, потому
что они охватывают не только процессор, память и IPC, но
и включают в себя такие вещи, как драйверы устройств,
управление файловой системой, систему ввода-вывода.
Монолитные ядра дают лучший доступ к оборудованию и
реализуют лучшую многозадачность, потому что если
программе нужно получить информацию из памяти или
другого процесса, ей не придется ждать в очереди.

10. Монолитное ядро

Плюсы:
• Более прямой доступ к аппаратным средствам
• Проще обмен данными между процессами
• Процессы реагируют быстрее
Минусы
• Большой размер
• Занимает много оперативной памяти
• Менее безопасно

11. Гибридное ядро

Гибридные ядра могут выбирать с чем нужно работать в
пользовательском режиме, а что в пространстве ядра.
Это решение берет все лучшее из обоих предыдущих, но
требует больше работы от производителей оборудования.
Поскольку вся ответственность за драйвера теперь лежит на
них.

12. Гибридное ядро

Плюсы
• Возможность выбора того что будет работать в
пространстве ядра и пользователя
• Меньше по размеру чем монолитное ядро
• Более гибкое
Минусы
• Может работать медленнее
• Драйверы устройств выпускаются производителями

13. Где хранятся файлы ядра Linux?

/boot/vmlinuz
initrd.img - используется в качестве небольшого виртуального диска, который
извлекает и выполняет фактический файл ядра
system.map - используется для управления памятью, пока еще ядро не загрузилось
config - конфигурационный файл с указанием, какие модули ядра включены в образ
ядра при сборке

14. Архитектура ядра Linux

Ядро Linux имеет монолитную структуру, оно занимает
больше и намного сложнее других типов ядер!
Главная особенность - модули ядра, которые могут быть
загружены во время выполнения! Это значит что вы можете
добавлять и удалять компоненты ядра на лету.
Все может выйти за рамки добавления функциональных
возможностей аппаратных средств, вы можете запускать процессы
сервера, подключать виртуализацию, а также полностью заменить
ядро без перезагрузки.