Ядро Linux () — ядро операционной системы, соответствующее стандартам POSIX, составляющее основу операционных систем семейства Linux, а также ряда операционных систем для мобильных устройств, в том числе Android, Tizen, KaiOS. Разработка кода ядра была начата финским студентом Линусом Торвальдсом в 1991 году, на его имя зарегистрирована торговая марка «Linux».
Код написан в основном на Си с некоторыми расширениями gcc и на ассемблере (с использованием AT&T-синтаксиса GNU Assembler).
Распространяется как свободное программное обеспечение на условиях GNU General Public License, кроме несвободных элементов, особенно драйверов, которые используют прошивки, распространяемые под различными лицензиями.
Операционные системы на базе ядра Linux являются лидерами на рынках суперкомпьютеров, микрокомпьютеров, серверов и смартфонов.
История Начало проекту было положено в 1991 году с публикации сообщения в новостной группе UsenetWhat would you like to see most in minix? — Оригинальное сообщение Линуса Торвальдса о его новой ОС в новостной группе comp.os.minix .
К тому времени GNU уже создал множество составляющих для свободной операционной системы, но её ядро GNU Hurd ещё не было готово. Поэтому пустующее место ядра для свободной операционной системы занял Linux и, несмотря на ограниченную функциональность ранних версий, привлёк к себе множество разработчиков и пользователей.
«Linux» как ядро операционной системы, разработка которого была начата Торвальдсом — лишь небольшая часть многих из использующих его систем, которые обычно тоже называют «Linux». Это иногда приводит к путанице, в связи с чем существует спор об именовании GNU/Linux — некоторые сторонники движения GNU считают, что именно такое наименование является корректным для операционной системы на базе ядра Linux и использующей наработки проекта GNU (такие, как glibc, gcc, bash, coreutils и другие).
По состоянию на май 2020 года семейство операционных систем на базе ядра Linux — третье по популярности в мире на рынке настольных компьютеров — 4,9 %. На рынке веб-серверов доля Linux порядка 31 %, остальное — Unix-системы (FreeBSD и другие). По данным ТОП-500 (май 2020 года), Linux используется в качестве операционной системы на 100 % самых мощных суперкомпьютеров планеты.
Большинство мобильных устройств, таких, как смартфоны и планшетные компьютеры на базе операционных систем Android, MeeGo, Tizen, а также телевизоры и многие служебные устройства, такие, как внешние сетевые жёсткие диски, маршрутизаторы и модемы, также использует операционные системы на базе ядра Linux.
Хронология Апрель 1991: 21-летний Линус Торвальдс начал работу над некоторыми механизмами операционной системы. Он начал с эмулятора терминала и планировщика задач. 25 августа 1991: Торвальдс поместил сообщение в новостную группу по MINIX:
От: Линус Бенедикт Торвальдс Новостная группа: comp.os.minix Тема: Небольшой опрос о моей новой операционной системе ... Дата: 25 Aug 91 20:57:08 GMT Организация: Хельсинкский Университет
Привет всем тем, кто использует миникс —
Я делаю (свободную) операционную систему (это только хобби, не столь большое и профессиональное, как GNU) для 386 (486) AT-клонов. Эта система пишется с апреля и скоро будет готова. Я хочу получить любой отзыв, касающийся вещей, которые нравятся/не нравятся людям в миниксе, так как моя ОС похожа на неё (такое же устройство файловой системы (по практическим соображениям), среди прочего).
В настоящее время я портировал bash (1.08) и gcc (1.40), и, похоже, эти программы работают. Это значит, что я получу что-то практичное в ближайшие несколько месяцев, и я хочу узнать, какие возможности хочет большинство людей. Любые предложения принимаются, но я не обещаю, что я осуществлю их :-)
Линус
P. S. Да — в ней нет кода миникс, и будет мультипотоковая ФС. Система НЕПЕРЕНОСИМА (использует команды Intel 386 и т. д.) и, вероятно, будет поддерживать только жёсткие диски AT, так как это всё, что у меня есть :-(
17 сентября 1991: Linux версии 0.01 (10 239 строк кода). Декабрь 1991: Linux версии 0.11. Это была первая версия Linux, на которой можно было собрать Linux из исходных кодов. 19 января 1992: Первое сообщение в группе новостей alt.os.linuxalt.os.linux. 31 марта 1992: Создана специализированная группа новостей comp.os.linuxcomp.os.linux. Апрель 1992: Linux версии 0.96, на котором стало возможно запустить графический сервер X Window System. Весь 1993 и начало 1994: 15 тестовых выпусков версии 0.99.* (в июле 1993 введено понятие BogoMips). 14 марта 1994: Linux версии 1.0.0 (176 250 строк кода). 9 мая 1996: Выбран символ Linux — пингвин Tux. 9 июня 1996: Linux версии 2.0.0 (777 956 строк кода). 25 января 1999: Linux версии 2.2.0, изначально довольно недоработанный (1 800 847 строк кода). 4 января 2001: Linux версии 2.4.0 (3 377 902 строки кода). 18 декабря 2003: Linux версии 2.6.0 (5 929 913 строк кода). 23 марта 2009: Linux версии 2.6.29, временный символ Linux — тасманский дьявол Tuz (11 010 647 строк кода). 22 июля 2011: релиз Linux 3.0 (14,6 млн строк кода). 23 февраля 2015: первый релиз-кандидат Linux 4.0 (более 19 млн строк кода). 7 января 2019: первый релиз-кандидат Linux 5.0 (более 26 млн строк кода).
Версии Торвальдс продолжает выпускать новые версии ядра, объединяя изменения, вносимые другими программистами, и внося свои. Оно обычно называется «ванильным» (vanilla), то есть официальное ядро без каких-либо сторонних изменений. В дополнение к официальным версиям ядра существуют альтернативные ветки, которые могут быть взяты из различных источников. Как правило, разработчики дистрибутивов Linux поддерживают свои собственные версии ядра, например, включая в них драйверы устройств, которые ещё не включены в официальную версию.
С 30 мая 2011 изменена политика нумерации версий ядра.
Нумерация версий до 30 мая 2011 Номер версии ядра Linux до 30 мая 2011 содержал четыре числа, согласно недавнему изменению в политике именования версий, схема которой долгое время была основана на трёх числах. Для иллюстрации допустим, что номер версии составлен таким образом: A.B.C[.D] (например, 2.2.1, 2.4.13 или 2.6.12.3).
Число A обозначает версию ядра. Изначально задумывалось, что оно будет изменяться редко и только тогда, когда вносятся значительные изменения в код и концепцию ядра, первые такие изменения произошли в 1994 году (версия 1.0) и в 1996 году (версия 2.0). Число B обозначает старшую версию ревизии ядра. В ядрах до версии 3.0 чётные числа обозначали стабильные ревизии, то есть те, которые предназначены для продуктивного использования, такие, как 1.2, 2.4 или 2.6, а нечётные — ревизии для разработчиков, предназначенные для того, чтобы тестировать новые улучшения и драйверы до тех пор, пока они не станут достаточно стабильными для того, чтобы включить их в стабильный выпуск. Число C обозначает младшую версию ревизии ядра. В старой трёхчисловой схеме нумерации оно изменялось тогда, когда в ядро включались заплатки, связанные с безопасностью, исправления ошибок, новые улучшения или драйверы. С новой политикой нумерации, однако, оно изменяется только тогда, когда вносятся новые драйверы или улучшения; небольшие исправления поддерживаются числом D. Число D впервые появилось после случая, когда в коде ядра версии 2.6.8 была обнаружена грубая, требующая незамедлительного исправления ошибка, связанная с NFS. Однако других изменений было недостаточно для того, чтобы это послужило причиной для выпуска новой младшей ревизии (которой должна была стать 2.6.9). Поэтому была выпущена версия 2.6.8.1 с единственным изменением в виде исправления этой ошибки. С ядра 2.6.11 эта нумерация была адаптирована в качестве новой официальной политики версий. Исправления ошибок и заплатки безопасности теперь обозначаются с помощью четвёртого числа, тогда как большие изменения отражаются в увеличении младшей версии ревизии ядра (число C).
Нумерация версий с 30 мая 2011 30 мая 2011 Линус Торвальдс выпустил ядро версии 3.0-rc1. Вместе с ним изменена политика нумерации версий ядра. Отменено использование чётных и нечётных номеров для обозначения стабильности ядра, а третье число означает стабильность ядра. Версия 3.0 практически не несёт никаких изменений, кроме изменения политики нумерации ядра. Таким образом, стабильные версии ядра 3.0 будут именоваться 3.0.X, а следующий после этого релиз будет иметь номер 3.1.
Поддержка В то время как Торвальдс продолжает выпускать новые экспериментальные версии, руководство LTS-версиями передаётся другим лицам:
Серия Версии Руководители Окончание поддержки 3.2 3.2.101 Бэн Хатчингс Май 2018 3.4 3.4.113 Ли Зифан Октябрь 2016 3.10 3.10.108 Уилли Тароу Ноябрь 2017 3.12 3.12.74 Иржи Слаби Май 2017 3.14 3.14.79 Грег Кроа-Хартман Сентябрь 2016 3.16 3.16.85 Бэн Хатчингс Июнь 2020 3.18 3.18.140 Саша Левин Январь 2017 4.1 4.1.52 Саша Левин Май 2018 4.4 4.4.302 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Февраль 2022 4.9 4.9.336 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Январь 2023 4.14 4.14.319 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Январь 2024 4.19 4.19.323 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Декабрь 2024 5.4 5.4.300 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Декабрь 2025 5.10 5.10.252 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Декабрь 2026 5.15 5.15.202 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Октябрь 2026 6.1 6.1.167 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Декабрь 2027 6.6 6.6.132 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Декабрь 2027 6.12 6.12.80 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Декабрь 2028 6.18 6.18.21 Грег Кроа-Хартман & Саша Левин Декабрь 2028
Другими программистами ядра Linux являются и Список сопроводителей Linux .
Архитектура
Ядро Linux поддерживает многозадачность, виртуальную память, динамические библиотеки, отложенную загрузку, производительную систему управления памятью и многие сетевые протоколы.
На сегодняшний день Linux — монолитное ядро с поддержкой загружаемых модулей. Драйверы устройств и расширения ядра обычно запускаются в нулевом кольце защиты, с полным доступом к оборудованию. В отличие от обычных монолитных ядер, драйверы устройств легко собираются в виде модулей и загружаются или выгружаются во время работы системы.
То, что архитектура Linux не является микроядерной, вызвало обширнейшие прения между Торвальдсом и Эндрю Таненбаумом в конференции по MINIX в 1992 году.
Совместимость Задуманное изначально не как многоплатформенное, ядро Linux на данное время перенесено на очень широкий круг архитектур, запускается на широком спектре оборудования от iPAQ (карманный компьютер) до IBM S/390 (высокопроизводительный мейнфрейм). Системы на основе Linux используются в качестве основных почти на всех суперкомпьютерах (более 99 % списка TOP500), в том числе и на самом мощном — Summit.
Изначально Linux разрабатывался для 32-битных x86-совместимых ПК; на сегодняшний день различные версии ядра Linux запускаются на следующих процессорных архитектурах: ARM: Acorn: Archimedes, A5000, RiscPC; StrongARM, Intel XScale и тому подобных; Axis Communications CRIS; DEC Alpha; HP PA-RISC; Hitachi: SuperH (SEGA Dreamcast), H8/300; IBM System/390; IBM zSeries-мейнфреймы; Intel 80386 и выше: IBM PC и совместимые с процессорами: 80386, 80486, а также AMD, Cyrix, TI и IBM-варианты; серия Pentium; Core, Core2 Duo в 32- и 64-битных версиях; AMD Am5x86, K5, K6, Athlon (все 32-битные версии), Duron; AMD64: 64-битная технология AMD (также известная как x86-64); Cyrix 5x86, 6x86 (M1), 6x86MX и MediaGX (National/AMD Geode) серия; VIA C3 и последующие процессоры; поддержка Intel 8086, 8088, 80186, 80188 и 80286 процессоров находится в разработке (проект ELKS); Microsoft Xbox (Pentium III); Intel IA-64 (Itanium); MIPS; Silicon Graphics, Inc.; Cobalt Qube, Cobalt RaQ; Sony/Toshiba/IBM — Emotion Engine и Cell, используемые в PlayStation 2 и PlayStation 3 соответственно; DECstation и некоторые другие; Motorola 68020 и выше: более новые Amiga: A1200, A2500, A3000, A4000; Apple Macintosh II, , Quadra, Centris и ранняя серия Performa; рабочие станции Sun Microsystems серии 3 (экспериментальная, с использованием Sun-3 MMU); NEC v850e;