Linux Kernel je nízkoúrovňový software, který řídí interakci mezi hardwarem a aplikacemi. Byl vytvořen Linusem Torvaldsem v roce 1991 a od té doby se stal nejrozsáhlejším open-source projektem na světě, na kterém spolupracují tisíce vývojářů a stovky firem.

Kernel běží v tzv. Privileged Mode (nebo Kernel Space), což mu dává neomezený přístup k hardwaru. Aplikace uživatele běží v User Space a s hardwarem komunikují výhradně skrze rozhraní zvané System Calls (systémová volání).

—

Kernel plní pět základních funkcí, bez kterých by počítač nemohl fungovat:

• Správa procesů (Process Management): Rozhoduje, který program dostane přístup k procesoru (CPU) a na jak dlouho. Zajišťuje multitasking.
• Správa paměti (Memory Management): Přiděluje operační paměť (RAM) běžícím aplikacím a zajišťuje, aby jedna aplikace nepřepisovala data jiné.
• Ovladače zařízení (Device Drivers): Obsahuje kód pro komunikaci s disky, grafickými kartami, klávesnicemi a dalším hardwarem.
• Správa souborových systémů: Zajišťuje čtení a zápis dat na disky (podpora pro EXT4, XFS, Btrfs, NTFS atd.).
• Síťová komunikace: Implementuje síťové protokoly (TCP/IP) a řídí přenos dat přes síťové karty.

—

Linux je technicky monolitické jádro, což znamená, že celý operační systém běží v jednom velkém paměťovém prostoru. Je však vysoce modulární:

• LKM (Linux Kernel Modules): Části kódu (často ovladače), které lze do jádra vložit nebo z něj odebrat za běhu, aniž by bylo nutné restartovat celý systém. To je klíčové pro flexibilitu Linuxu.

—

Některé funkce kernelu umožnily vznik technologií, které dnes ovládají svět:

• Namespaces & Cgroups: Tyto funkce jádra umožnily vznik Dockeru. Namespaces izolují pohled aplikace na systém, zatímco Cgroups omezují množství RAM a CPU, které může kontejner spotřebovat.
• eBPF: Technologie umožňující spouštět bezpečné programy přímo v jádře bez jeho modifikace (používá se pro extrémně rychlý monitoring a bezpečnost).
• VFS (Virtual File System): Abstraktní vrstva, díky které se aplikace nemusí starat o to, jestli zapisují na SSD, USB disk nebo síťové úložiště.

—

Vývoj jádra je velmi rychlý (nová verze vychází každých pár měsíců). Pro servery a podnikovou sféru existují verze LTS, u kterých je garantována údržba a bezpečnostní opravy po dobu několika let.

Související články:

• Základy systému Linux
• Docker: Jak využívá jádro
• Teorie operačních systémů

Tagy: it linux kernel hardware operating-system system-calls open-source