Linux-ydin on kuin silta, joka mahdollistaa tietojenkäsittelyn viestinnän sovellusten ja laitteistojen välillä ja hallitsee järjestelmän resursseja. Linus Torvalds kehitti Linux-ytimen C: n ja Assemblyn avulla ja näin ollen hän onnistui luomaan kevyen ja kannettavan ytimen, joka julkaistiin yleisölle avoimena lähdekoodina.
Voit nähdä Linux-ytimen monilla eri aloilla, kuten avaruudessa, tietokoneissa, älykelloissa, matkapuhelimissa, robotiikassa ja terveydenhuollossa. Mutta oletko koskaan miettinyt, kuinka Linux-ydin toimii konepellin alla?
Laitteiston käyttö Linuxissa
Ensinnäkin Linux-ydin ohjaa, mikä laitteisto toimii ja millä tavalla, kun käynnistät tietokoneen. Lisäksi huippuluokan ohjelmistojen ohjaus on mahdollista ohjelmointirajapinnan ansiosta. Esimerkkinä näistä ohjaimista voit nähdä tietoja emolevyn paikkoihin asennetuista laitteistoista ja hyötyä näistä yksityiskohtaisista tiedoista.
Lisäksi tämä ohjelmointirajapinta tarjoaa abstraktiokerroksen. Jos esimerkiksi haluat käydä videokeskustelun ystäviesi kanssa, tarvitset verkkokameran. Abstraktiokerroksen ansiosta käyttämäsi ohjelmistot voivat käyttää tätä verkkokameraa sen merkistä ja mallista riippumatta. Tässä oleva ohjelmisto voi käyttää vain Linuxille olemassa olevaa käyttöliittymää. Linux-ydin muuntaa tämän käyttöliittymän toimintokutsut todellisiksi laitteistokomennoiksi, joita web-kamera tarvitsee.
Käyttämällä /proc ja /sys virtuaalisia tiedostojärjestelmiä, Linux-ydin voi viedä yksityiskohtaisia tietoja laitteistosta se havaitsee. Alla näet muutamia tähän käytettyjä työkaluja ja mitä laitteita ja kortteja ne viedään:
- lspci: PCI-laitteille
- lsusb: USB-laitteille
- lspcmcia: PCMCIA-korteille
Kuten näet, yllä olevan kuvakaappauksen Linux-jakelu toimii VirtualBoxissa. Sinulla on kuitenkin mahdollisuus nähdä paljon tietoa, kuten VGA, USB-ohjain, sillat ja SATA-ohjain.
Voit myös käyttää -v parametri saadaksesi paljon yksityiskohtaisempaa tietoa.
Linux-ytimessä sovellukset käyttävät yleensä laitteita erityisten tiedostojen kautta, jotka ovat olemassa /dev hakemistosta. Nämä erikoistiedostot edustavat levyasemia ja muita fyysisiä laitteita. Tiedostot, kuten /dev/hda, /dev/sdc, /dev/sdc3, /dev/input/mouse0 ja dev/snd/* ovat esimerkkejä näistä erikoistiedostoista.
Linux-tiedostojärjestelmän hallinta
Tiedostojärjestelmät ovat yksi Linux-ytimen merkittävimmistä osista. Linuxin tiedostojärjestelmä on yksi sen suurimmista eduista. Kaikki Linux-järjestelmän tiedostot kootaan yhteen haaraan. Käyttäjät voivat siis hyödyntää tätä hierarkiaa saavuttaakseen haluamansa paikat.
Tämän hierarkian lähtökohta on juurihakemisto (/). Muut alihakemistot ovat juurihakemiston alla. Eniten käytetty alihakemisto alla / on /home hakemistosta. Tämä alihakemisto sisältää muita alihakemistoja ja jokaisessa hakemistossa on tiedostoja, jotka tallentavat todelliset tiedot.
Voit esimerkiksi ajatella tekstitiedostoa työpöydälläsi. Jos luot tekstitiedoston nimeltä helloworld.txt työpöydälläsi, voit viitata siihen nimellä /home/muo/Desktop/helloworld.txt. Esimerkkinä /muo tässä tietysti vaihtelee. Koska tämä alihakemiston nimi riippuu nykyisestä käyttäjänimestä. Tämän nimeämisjärjestelmän avulla Linux-ydin kääntää todellisen ja fyysisen levyllä olevan tallennustilan välillä.
Lisäksi Linux-ydin voi integroida tietoja useilta levyiltä. Tässä kiinnitysjärjestelmä tulee peliin. Se käyttää yhtä juurijärjestelmän levyistä ja liittää muut olemassa oleviin hierarkian hakemistoihin. Muut levyt asetetaan sitten kiinnityspisteiden alle. Näin käyttäjät voivat tallentaa /home hakemistoon toisella kiintolevyllä, joka sisältää myös muita alihakemistoja.
Kun liität levyn /home hakemistoon, voit käyttää näitä hakemistoja normaaleista paikoista. Siten polut, kuten /home/muo/Desktop/helloworld.txt jatkaa työtä.
Näet järjestelmässäsi olevien tiedostojen väliset liitoskohdat löytö -A komento.
Monilla tiedostojärjestelmämuodoilla voit tallentaa tietoja fyysisesti levyille. Linuxissa tunnetuimmat ovat ext2, ext3, ja ext4 tiedostojärjestelmän muotoja. On kuitenkin olemassa monia muita tiedostojärjestelmämuotoja. Joka tapauksessa sinun on alustettava tiedostojärjestelmä ennen sen asentamista. Voit käyttää komentoja, kuten mkfs.ext3 (mkfs on lyhenne sanoista make file system ja ext3 on tiedostojärjestelmä) tätä varten.
Nämä komennot hyväksyvät parametriksi laitetiedostopolun, jonka haluat muotoilla. Se on tuhoisa toiminto, ja sinun tulee käyttää sitä varoen, jos et halua pyyhkiä tai nollata tiedostojärjestelmää.
Näiden lisäksi on myös verkkotiedostojärjestelmät, kuten NFS joita Linux-ydin käyttää. NFS on verkkotiedostojärjestelmä, jossa tietoja ei tallenneta paikalliselle levylle. NFS: ssä tiedot siirtyvät verkon yli palvelimelle, joka tallentaa tiedot. Koska tiedot ovat palvelimella, käyttäjien ei tarvitse jatkuvasti käsitellä niitä. He voivat myös käyttää Linuxin perinteistä hierarkkista tiedostojärjestelmää tavalliseen tapaan.
Jaettujen toimintojen toiminnot
Kaikilla Linux-järjestelmän ohjelmistoilla on yhteisiä toimintoja. Tästä syystä nämä toiminnot ovat keskeisiä Linux-ytimessä. Esimerkiksi kun avaat tiedoston, voit avata sen vain tiedoston nimellä tietämättä, missä tiedosto on fyysisesti tallennettu ja mitä toimintoja ja toimintoja se käyttää. Kaikki nämä toiminnot ovat jo olemassa ytimessä.
Voit tallentaa tiedostosi kiintolevylle, jakaa sen useille kiintolevyille tai jopa säilyttää sen etäpalvelimella. Jaetut tiedostoviestintätoiminnot ovat tärkeitä tällaisissa tapauksissa. Sovellukset vaihtavat tietoja riippumatta siitä, miten tiedot siirretään. Jaetut viestintätoiminnot ovat olemassa näiden tietojen vaihtamiseksi. Tämä siirto voi tapahtua langattomien verkkojen tai jopa kiinteän puhelinlinjan kautta.
Prosessinhallinta Linuxissa
Muistissa olevaa dataa tai informaatiota käyttävän ohjelman aktiivista esiintymää kutsutaan prosessiksi. Linux-ytimen tehtävänä on luoda ja seurata näitä muistialueita. Ydin varaa muistia käynnissä olevalle ohjelmalle ja lataa suoritettavan koodin muistiin tiedostojärjestelmästä. Välittömästi sen jälkeen ydin suorittaa koodin.
Linux-ydin tukee moniajoa. Se pystyy suorittamaan useita prosesseja samanaikaisesti. Tietyllä aikavälillä on kuitenkin vain yksi tapahtuma. Linux-ydin kuitenkin jakaa ajan pieniksi paloiksi, ja tämän seurauksena jokainen toimenpide tapahtuu peräkkäin.
Koska nämä pienet aikasegmentit ovat millisekuntien välein, ne ovat aktiivisia vain tiettyinä aikoina ja pysyvät käyttämättömänä loppuajan. Linux-ytimen tehtävänä on maksimoida suorituskyky suorittamalla useita prosesseja kerralla.
Jos aikavälit ovat liian pitkiä, käynnissä oleva sovellus ei ehkä ole niin reagoiva kuin haluaisit. Jos aikavälit ovat liian lyhyet, tehtävien muutoksissa voi olla ongelmia. Tässä vaadittava aikaväli vaihtelee prosessin prioriteetin mukaan. Olet ehkä kuullut korkean prioriteetin prosesseista ja matalan prioriteetin prosesseista aiemmin. Tämä on yksi Linux-ytimen ohjaamista toiminnoista.
Tämä selitys ei aina pidä paikkaansa. Todellinen rajoitus on, että prosessorin ydintä kohden voi olla vain yksi työntekijäprosessi kerrallaan. Moniprosessorijärjestelmät mahdollistavat useiden prosessien ajamisen rinnakkain. Perusjärjestelmässä on lähes aina kymmeniä käynnissä olevia prosesseja.
Käyttöoikeudet Linuxissa
Kuten muissakin käyttöjärjestelmissä, voit luoda useita käyttäjiä Linux-järjestelmään. Tällaisissa tapauksissa on olemassa oikeuksienhallintajärjestelmä, joka tukee yksittäisiä käyttäjiä ja ryhmiä. Tämä on paikka tiedosto- ja käyttäjäoikeudet tule mukaan peliin.
Linux-ydin hallitsee tietoja ja tarkistaa tarvittavat käyttöoikeudet jokaiselle prosessille. Jos esimerkiksi yrität avata tiedoston, ytimen on tarkistettava prosessitunnus käyttöoikeuksia vastaan. Jos ydin tarkistaa ja huomaa, että sinulla on käyttöoikeudet, se avaa tiedoston.
Linux-ydin hallitsee kaikkea
Kuten näet, Linux-ydin valvoo kaikkea tiedostoturvallisuudesta käyttäjien luomiseen ja tiedostojen lataamiseen Internetistä. Kaikki on tietyssä järjestyksessä. Jokaisella käyttäjällä on oikeudet. Linux-ydin hallitsee prosesseja ja aikavälejä huippusuorituskyvyn saavuttamiseksi.
Lisäksi tiedostojärjestelmä, joka on yksi suurimmista ominaisuuksista, joka erottaa Linux-ytimen muista käyttöjärjestelmistä, on erittäin tärkeä. Linux ei ole piilotettu laatikko. Päinvastoin, kaikki tiedostot ja lähdekoodit ovat käytettävissä. Ymmärtääksesi paremmin Linux-ytimen käytännöllisen ja tehokkaan luonteen, voit tarkastella Linuxin hakemistojärjestelmähierarkiaa.
