Introduktion till Linux-kärnan – hjärtat av Linux-operativsystemet

Linux-kärnan är inte ett operativsystem, utan kärnan, eller hjärtat, i operativsystemet som möjliggör de applikationer som gör att det verkliga operativsystemet kan fungera. Sådana applikationer inkluderar de olika skalen, kompilatorn, fönsterprogramvaran, verktyg och så vidare som behövs innan din dator ens startar. Så Linux-kärnan är inte densamma som Linux OS som korrekt borde heta GNU/Linux OS.

Linux-kärnan används av de Unix-liknande operativsystemen som tillhör Linux-familjen. Den har släppts under GNU General Public License, vilket betyder att det är gratis för alla att använda och distribuera. Det är en utveckling av Linus Torvalds, en finsk datorstudent som gillade att leka med datorer och vad som får dem att ticka, och som kom med ett nytt operativsystem 1991, designat kring ett ramverk eller kärna som han kallade Linux.

Eftersom den gavs ut som programvara med öppen källkod växte den snabbt till ett fungerande operativsystem eftersom bokstavligen tusentals utvecklare och kodare erbjöd bidrag till dess utveckling. Det fria GNU-projektet skapades 1983 för att utveckla ett gratis operativsystem, och även om många komponenter hade utvecklats, misslyckades det eftersom dess kärna aldrig blev färdig. Linux lockade många av de människor som hade bidragit till detta.

Monolitiska kärnor och moduler

Version 0.11 släpptes i december 1991, och Linux-kärnan och operativsystemet som byggdes runt den växte snabbt sedan dess. Så vad är Linux-kärnan och varför är den så speciell och framgångsrik? Det är vad som kallas en monolitisk kärna som har kompilerats för att vara modulär. Detta innebär i princip att moduler kan laddas och lossas medan systemet körs, men att modulerna och systemtjänsterna körs i samma utrymme som kärnfunktionaliteten.

Tidens hetsiga debatt var mellan fördelarna med Unix monolitiska kärna och mikrokärnarkitekturen som användes i Andrew Tanenbaums MINIX. I den senare körs de grundläggande tjänsterna utanför kärnan, i användarutrymmet. Termen "tjänster" inkluderar drivrutiner, systemminne, schemaläggare, minneshantering, filsystemet och det virtuella filsystemet (VFS).

I Linux kan moduler dynamiskt laddas och avlastas i kärnutrymmet vid körning för att minska mängden kod som körs i kärnan till ett minimum. En av fördelarna med en monolitisk kärna som denna är att om rotfilsystemet avbryts är tjänsten lätt att komma igång igen eftersom kärnan fortfarande körs.

Portabilitet av Linux

Med tiden, till stor del tack vare bidragen från utvecklarna, har Linux-kärnan blivit extremt stabil och effektiv i CPU- och minnesanvändning. Ett distinkt och oväntat resultat av dessa bidrag har dock varit dess portabilitet. Linux utvecklades ursprungligen inte för att vara bärbar men har nu porterats till ett antal handhållna enheter, som iPhone och iPod, och en modifierad kärna används i operativsystemet för Google Android- och Nokia Maemo-enheter.

Detta kan nu hotas av Microsofts planerade antagande av UEFI (United Extensible Firmware Interface) som skulle ersätta det befintliga BIOS i maskiner som byggts med det. Det finns en säker möjlighet att UEFI-specifikationen skulle göra operativsystem med öppen källkod som körs med Linux-kärnan "oauktoriserade". Det betyder att Linux inte skulle starta med sådana datorer, handdatorer eller bärbara enheter. Det finns dock få problem som open source-gemenskapen inte har kunnat lösa, och detta kommer sannolikt att lösas med tiden.

KVM och Linux-kärnan

Linuxkärnan har nyligen modifierats för att göra det möjligt för den att fungera som en hypervisor: det vill säga att fungera som ett OS för andra operativsystem. Denna modifiering, känd som den kärnbaserade virtuella maskinen (KVM), är en kärnmodul som när den laddas gör det möjligt att använda ett annat operativsystem i användarutrymmet, ovanför KVM. Du kan köra en annan Linuxkärna eller ett annat operativsystem som Microsoft Windows i användarutrymmet. Den enda kvalifikationen är att du behöver hårdvara som passar KVM: din processor måste stödja virtualisering.

Dessa är de grundläggande fakta om Linux-kärnan. Huvudfaktorn är att kärnan inte är själva operativsystemet, utan hjärtat av operativsystemet Linux. Det gör det möjligt för operativsystemet att fungera som det gör, och eftersom det är programvara med öppen källkod är det inte bara gratis utan är föremål för ständig utveckling och förbättring.