Einführung in den Linux-Kernel – das Herz des Linux-Betriebssystems

Der Linux-Kernel ist kein Betriebssystem, sondern der Kernel oder das Herz des Betriebssystems, das die Anwendungen ermöglicht, die das eigentliche Betriebssystem betriebsfähig machen. Zu diesen Anwendungen gehören die verschiedenen Shells, der Compiler, die Fenstersoftware, Dienstprogramme usw., die benötigt werden, bevor Ihr Computer überhaupt hochfährt. Der Linux-Kernel ist also nicht dasselbe wie das Linux-Betriebssystem, das korrekt als GNU/Linux-Betriebssystem bezeichnet werden sollte.

Der Linux-Kernel wird von den Unix-ähnlichen Betriebssystemen der Linux-Familie verwendet. Es wurde unter der veröffentlicht GNU General Public License, was bedeutet, dass es für jedermann kostenlos zu verwenden und zu verteilen ist. Es ist eine Entwicklung von Linus Torvalds, ein finnischer Computerstudent, der gerne mit Computern herumspielte und was sie antreibt, und der 1991 ein neues Betriebssystem entwickelte, das um ein Framework oder einen Kernel herum entworfen wurde, den er Linux nannte.

Da es als Open-Source-Software herausgegeben wurde, entwickelte es sich schnell zu einem funktionsfähigen Betriebssystem, da buchstäblich Tausende von Entwicklern und Programmierern Beiträge zu seiner Entwicklung leisteten. Das freie GNU-Projekt wurde 1983 ins Leben gerufen, um ein freies Betriebssystem zu entwickeln, und obwohl viele Komponenten entwickelt worden waren, scheiterte es, weil sein Kernel nie fertiggestellt wurde. Linux zog viele der Leute an, die dazu beigetragen hatten.

Monolithische Kernels und Module

Version 0.11 wurde im Dezember 1991 veröffentlicht, und der Linux-Kernel und das darauf aufbauende Betriebssystem wuchsen fortan schnell. Was ist also der Linux-Kernel und warum ist er so besonders und erfolgreich? Es handelt sich um einen sogenannten monolithischen Kernel, der modular kompiliert wurde. Dies bedeutet im Grunde, dass Module geladen und entladen werden können, während das System läuft, aber dass die Module und die Systemdienste im selben Raum wie die Kernfunktionalität ausgeführt werden.

Die hitzige Debatte der Zeit war zwischen den jeweiligen Vorteilen des monolithischen Unix-Kernels und der Mikrokernel-Architektur, die in Andrew Tanenbaums MINIX verwendet wird. In letzterem laufen die Basisdienste außerhalb des Kernels, im Userspace. Der Begriff "Dienste" umfasst Gerätetreiber, Systemspeicher, Scheduler, Speicherverwaltung, das Dateisystem und das virtuelle Dateisystem (VFS).

Unter Linux können Module zur Laufzeit im Kernel-Space dynamisch geladen und entladen werden, um die Menge des im Kernel ausgeführten Codes auf ein Minimum zu reduzieren. Einer der Vorteile eines solchen monolithischen Kernels besteht darin, dass der Dienst bei einem Abbruch des Root-Dateisystems leicht wieder gestartet werden kann, da der Kernel noch läuft.

Portabilität von Linux

Im Laufe der Zeit ist der Linux-Kernel, hauptsächlich dank der Beiträge der Entwickler, extrem stabil und effizient in der CPU- und Speichernutzung geworden. Ein eindeutiges und unerwartetes Ergebnis dieser Beiträge war jedoch seine Übertragbarkeit. Linux wurde ursprünglich nicht als portabel entwickelt, wurde aber inzwischen auf eine Reihe von Handheld-Geräten wie iPhone und iPod portiert, und im Betriebssystem für Google Android- und Nokia Maemo-Geräte wird ein modifizierter Kernel verwendet.

Dies könnte nun durch Microsofts geplante Einführung von UEFI (United Extensible Firmware Interface) gefährdet sein, das das vorhandene BIOS in damit gebauten Maschinen ersetzen würde. Es besteht die definitive Möglichkeit, dass die UEFI-Spezifikation Open-Source-Betriebssysteme, die mit dem Linux-Kernel ausgeführt werden, „unautorisiert“ macht. Das bedeutet, dass Linux mit solchen Computern, Handhelds oder tragbaren Geräten nicht booten würde. Es gibt jedoch einige Probleme, die die Open-Source-Community nicht lösen konnte, und dies wird wahrscheinlich im Laufe der Zeit gelöst werden.

KVM und der Linux-Kernel

Der Linux-Kernel wurde kürzlich so modifiziert, dass er als Hypervisor fungieren kann, also als Betriebssystem für andere Betriebssysteme. Diese Modifikation, die als Kernel-based Virtual Machine (KVM) bekannt ist, ist ein Kernel-Modul, das nach dem Laden die Verwendung eines anderen Betriebssystems im Userspace über der KVM ermöglicht. Sie können einen anderen Linux-Kernel oder ein anderes Betriebssystem wie Microsoft Windows im Userspace ausführen. Die einzige Voraussetzung ist, dass Sie für KVM geeignete Hardware benötigen: Ihr Prozessor muss Virtualisierung unterstützen.

Dies sind die grundlegenden Fakten über den Linux-Kernel. Der Hauptfaktor ist, dass der Kernel nicht das Betriebssystem selbst ist, sondern das Herz des Linux-Betriebssystems. Es ermöglicht den Betrieb des Betriebssystems, wie es funktioniert, und ist aufgrund seiner Open-Source-Software nicht nur kostenlos, sondern wird ständig weiterentwickelt und verbessert.