30 лет линукса. интервью с линусом торвальдсом. часть 1

Релизы 5.xy

Версия	Исходная дата выпуска	Текущая версия	Сопровождающий	EOL	Примечания
Старая версия, больше не поддерживается: 5.0	3 марта 2019 г.	5.0.21	Грег Кроа-Хартман	Июнь 2019	Застенчивый крокодил
Старая версия, больше не поддерживается: 5.1	5 мая 2019	5.1.21	Грег Кроа-Хартман	Июль 2019
Старая версия, больше не поддерживается: 5.2	7 июля 2019 г.	5.2.20	Грег Кроа-Хартман	Октябрь 2019	5.2-rc2 назван Golden Lions 5.2 называется Bobtail Squid
Старая версия, больше не поддерживается: 5,3	15 сентября 2019 г.	5.3.18	Грег Кроа-Хартман	Декабрь 2019 г.
Старая версия, но все еще поддерживается: 5,4	24 ноября 2019 г.	5.4.148	Грег Кроа-Хартман и Саша Левин	Декабрь 2025 г.	Двадцатый выпуск LTS, используемый в Ubuntu 20.04 LTS 5.4-rc2, называется Nesting Opossum. 5.4-rc5 назван осьминогом- клептоманом
Старая версия, больше не поддерживается: 5.5	26 января 2020 г.	5.5.19	Грег Кроа-Хартман	Апрель 2020 г.
Старая версия, больше не поддерживается: 5,6	29 марта 2020 г.	5.6.19	Грег Кроа-Хартман	Июнь 2020 г.
Старая версия, больше не поддерживается: 5,7	31 мая 2020	5.7.19	Грег Кроа-Хартман	Август 2020 г.
Старая версия, больше не поддерживается: 5,8	2 августа 2020	5.8.18	Грег Кроа-Хартман	Ноябрь 2020
Старая версия, больше не поддерживается: 5.9	11 Октябрь 2020	5.9.16	Грег Кроа-Хартман	Декабрь 2020 г.
Старая версия, но все еще поддерживается: 5.10	13 декабря 2020 г.	5.10.68	Грег Кроа-Хартман и Саша Левин	Декабрь 2026 г.	21-й выпуск LTS; используется в Debian 11 «Bullseye»
Старая версия, больше не поддерживается: 5.11	14 февраля 2021 г.	5.11.22	Грег Кроа-Хартман	Май 2021 г.	Названный Valentine’s Day Edition
Старая версия, больше не поддерживается: 5,12	25 апреля 2021 г.	5.12.19	Грег Кроа-Хартман	Июль 2021 г.	Именованный Frozen Wasteland
Старая версия, больше не поддерживается: 5,13	27 июня 2021 г.	5.13.19	Грег Кроа-Хартман и Саша Левин	Сентябрь 2021 г.	Названные опоссумы на параде
Текущая стабильная версия: 5,14	29 августа 2021 г.	5.14.7  22 сентября 2021 г . ; 0 дней назад	Грег Кроа-Хартман
Последняя предварительная версия будущего выпуска: 5,15	Еще не выпущен	5.15-rc2  19 сентября 2021 г . ; 3 дня назад	Линус Торвальдс
Легенда: Старая версия Старая версия, все еще поддерживается Последняя версия Последняя предварительная версия Будущий выпуск

архитектура и типы ядер операционной системы

Классическая архитектура ядра очень сильно зависит от того какой тип ядра представлен в операционной системе. Типов ядер операционной системы бывает очень много и все различаются лишь по размеру и доступным функциям кроме базовых.

Монолитное ядро

монолитное ядро операционной системы представляет богатый выбор абстракций. все части или лучше сказать элементы находятся в одном адресном пространстве и представляют собой единый «Монолит». Все элементы которые были представлены выше на картинке спокойно взаимодействуют между собой и сообщаются. Это самое старое воплощение ядра в ОС.

Недостаток:

Обладает достаточно значимым минусом что при отказе работы одного элемента перестает работать всё ядро операционной системы и следовательно ОС.

Преимущества:

Из положительного момента — быстрая разработка и внедрение новых модулей а также скорость работы такого ядра. всё таки унификация всех элементов берет своё

Примеры ОС построенных на таких ядрах :LINUX, Unix, ms-dos

Модульное ядро

Модульное уже более современная реализация типа работы ядра операционной системы . Модульное ядро в отличие от монолитного, бывает двух видов статичное и динамическое. Статичное работает как и монолитное, все изменения только после перезапуска, а динамическая заключается в следующем — при разработке ядра операционной системы не нужно перезагружать всю систему, а только ту часть которая подверглась каким либо изменениям. Для пользователя это выражается в том что после установки, например драйвера для новой видеокарты не нужно перезагружать систему, после установки перезагрузится только тот модуль что работает с этим новым драйвером, как говориться на лету.

Микроядро

Микроядро работает по принципу всё что сложнее элементарных функций — выноситься за пределы его работы. Наибольшая часть работы выполняется с помощью сервисов или по другому пользовательских процессов.

драйверы и модули, всё находиться в серверных процессах. Чтобы было понятно взгляните на картинку

Самые главные преимущества то что при любой сбой системы или например обновление ядра, не может нанести ущерба и это можно делать раздельно. Также намного проще позволяет добавлять новые элементы не прерывая работы системы.

Недостатки: увеличенное потребление ресурсов.

Из самых популярных операционных систем которое используют это ядро операционной системы это MAC OS X.

Экзоядро

Экзоядро представляет всего лишь самые базовые функция взаимодействия между процессами, выгрузка и загрузка памяти и других ресурсов. То есть устроенно это ядро таким образом — ядро операционной системы не взаимодействует с программным обеспечением напрямую, а только через специальные библиотеки которые предоставляют API. Является оптимальным решениям для некоторого вида приложений которые должны очень быстро работать.

▍Установка LLVM 12 и Clang

Cборка LLVM 12 из Arch User Repository

makepkg MAKEFLAGS NINJAFLAGS

ESCSHIFT + :(буква Ж)wqwqq!vimtutor

• Build with clang and llvm toolchain? — Собрать с помощью llvm и clang? Отвечаем Y или Enter если да, и N если нет. Рекомендую собирать LLVM с помощью Clang.
• Skip build tests? Пропустить сборку тестов? Отвечаем Y или Enter. Так как во время сборки, не все тесты проходят проверку, то сборка будет прекращена. Поэтому мы пропускаем сборку тестов, и на самом деле сборка будет идти даже быстрее.
• Skip build documentation? Пропустить сборку документации? Отвечаем Y или Enter если да, и N если нет. Если вам не нужна документация, то можно пропустить, это ускорит сборку. Лучше читать документацию на официальном сайте, это удобнее.
• Skip build OCaml and Go bindings? Пропустить сборку OCaml и Go биндингов? Отвечаем Y или Enter если да, и N если нет. Для большинства ответ Y и их сборку можно смело пропустить в угоду скорости сборки. Для тех кому они нужны, а это очень маленькое количество людей могут ответить N.

1.9 Разбор командной строки

Давайте посмотрим как выполняется разбор командной строки,
передаваемой ядру на этапе загрузки:

LILO (или BCP) воспринимает командную строку через сервис
клавиатуры BIOS-а, и размещает ее в физической памяти.

Код копирует первые 2k в
нулевую страницу (zeropage). Примечательно, что текущая версия
LILO (21) ограничивает размер командной строки 79-ю символами.
Это не просто ошибка в LILO (в случае включенной поддержки
EBDA(LARGE_EBDA (Extended BIOS Data Area) —необходима для
некоторых современных мультипроцессорных систем. Заставляет LILO
загружаться в нижние адреса памяти, с целью оставить как можно
больше пространства для EBDA, но ограничивает максимальный размер
для «малых» ядер — т.е. «Image» и
«zImage» прим. перев. )). Werner
пообещал убрать это ограничение в ближайшее время. Если
действительно необходимо передать ядру командную строку длиной
более 79 символов, то можно использовать в качестве загрузчика
BCP или подправить размер командной строки в функции
.

(вызывается из , которая в свою очередь
вызывается из ), копирует 256 байт из
нулевой страницы в , которая
отображается в . Эта же функция
обрабатывает опцию «mem=», если она присутствует в
командной строке, и выполняет соответствующие корректировки
параметра VM.

далее, командная строка передается в
(вызывается из
), где обрабатываются некоторые
«in-kernel» параметры (в настоящее время
«init=» и параметры для init) и каждый параметр
передается в .

проходит через код в ELF-секции
и вызывает каждую функцию, передавая ей
полученное слово

Обратите внимание, что если функция,
зарегистрированная через , возвращает 0, то
становится возможной передача одного и того же
«variable=value» нескольким функциям. Одни из них
воспринимают параметр как ошибочный, другие -как правильный

Jeff
Garzik говорит по этом у поводу: «hackers who do that get
spanked :)» (не уверен в точности перевода, но тем не
менее «программисты, работающие с ядром, иногда получают
щелчок по носу». прим. перев.).
Почему? Все зависит от порядка компоновки ядра, т.е. в одном
случае functionA вызывается перед functionB, порядок может быть
изменен с точностью до наоборот, результат зависит от порядка
следования вызовов.

Для написания кода, обрабатывающего командную строку, следует
использовать макрос , определенный в
:

Ниже приводится типичный пример, при написании собственного кода
(пример взят из реального кода драйвера BusLogic HBA
):

Обратите внимание, что не делает ничего в
случае, когда определен литерал MODULE, так что, при необходимости
обработки командной строки начальной загрузки как модуль, так и
статически связанный код, должен вызывать функцию разбора
параметров «вручную» в функции инициализации модуля. Это
так же означает, что возможно написание кода, который обрабатывает
командную строку, если он скомпилирован как модуль, и не
обрабатывает, когда скомпилирован статически, и наоборот

Вперед

Спонсоры:

Хостинг:

Maxim ChirkovДобавить, Поддержать, Вебмастеру

Спор вокруг систем инициализации в Linux

System V init (или просто «SysV») — это система инициализации, которая существует со времен операционной системы System V, которая была выпущена в 1983 году. SysV оставалась системой инициализации в течение почти трех десятилетий (за некоторыми исключениями). Многие IT-специалисты и программисты в силу своей привычки не хотели отказываться от SysV, да и к тому же она была очень простой для понимания.

Проблема с SysV заключалась в том, что в её основе лежали концепции, существовавшие много лет назад. SysV не хватало возможности нативно обрабатывать многие вещи, такие как: обнаружение съемных носителей, корректное обнаружение аппаратного обеспечения и загрузка встроенного ПО, загрузка различных модулей и пр. Кроме того, при использовании данной системы, инициализация процессов происходит последовательно, т.е. одна задача запускается только после успешного завершения предыдущей. Часто это приводило к задержке и длительному времени загрузки. Задачи, подобные монтированию файловых систем, выполняются один раз во время загрузки, после чего «забываются». Но такого подхода недостаточно для автоматизированного управления сервисами, требующими к себе постоянного внимания.

В попытке привнести больше возможностей в процесс инициализации Linux-систем, компания Canonical в 2006 году вместе с релизом Ubuntu 6.10 (Edgy Eft) выпускает систему инициализации Upstart, которая с самого начала разрабатывалась с учетом обратной совместимости. Она может запускать демоны без каких-либо изменений в их скриптах запуска.

Другой системой инициализации, восходящей своими корнями к операционной системе 4.4BSD, является rc.init. Она применяется в таких дистрибутивах, как: FreeBSD, NetBSD и Slackware. В 2007 году разработчики Gentoo выпустили улучшенный вариант данной системы инициализации, сделав её модульной и назвав OpenRC. Большинство других дистрибутивов Linux исторически продолжало использовать SysV.

В 2010 году инженеры компании Red Hat Леннарт Пёттеринг и Кей Сиверс приступили к разработке новой системы инициализации — systemd, которая разрабатывалась с учетом недостатков, имеющихся в SysV. В состав systemd, помимо прочего, также входят и различные пакеты, утилиты и библиотеки, позволяющие производить параллельный запуск процессов, сокращая тем самым время загрузки системы и количество необходимых вычислений. Весной того же года Fedora 15 стала первым дистрибутивом, в котором по умолчанию использовалась система инициализации systemd. После чего, на протяжении следующих трех лет, большинство дистрибутивов массово перешли на systemd.

Но, если все остальные дистрибутивы отдают предпочтение systemd и считают её лучшей системой инициализации, как для предприятий, так и для любителей, почему так много споров вокруг нее?

systemd, по сравнению с SysV и Upstart, содержит большое количество различных улучшений, а также предлагает и другие компоненты, имеющие более тесную интеграцию с системой, с помощью которых разработчики могут уменьшить объем выполняемой работы. Что в этом плохого? Ну, поскольку разработчики создают программное обеспечение, которое зависит от systemd и/или от любой из её многочисленных служб (journald, udevd, consoled, logind или networkd), то такое ПО становится менее совместимым с системами, в которых systemd не применяется. По мере того, как количество служб, предоставляемых проектом systemd, продолжает расти, systemd сама становится все более зависимой от них.

В результате systemd становится самостоятельной платформой, и её повсеместное распространение непреднамеренно препятствует разработке программного обеспечения, которое является переносимым и совместимым с операционными системами, не поддерживающими systemd. Но действительно ли всё так печально? Конечно, нет. Прежде всего, это проект с открытым исходным кодом, и у людей есть выбор: использовать его или нет. Пользователи и разработчики могут извлечь выгоду из наличия нескольких конкурирующих систем инициализации, и нет вины systemd в том, что основные дистрибутивы переключились на нее из-за её плюсов.

Примеры некоторых параметров ядра Linux

Приведем некоторые наиболее важные и часто используемые переменные ядра Линукс и расскажем, что они означают и как их настроить:

• fs.file-max — показывает максимальное значение для дескрипторов файлов, создаваемых и обрабатываемых ядром Линукс. «По умолчанию» устанавливается число, равное 10% оперативной памяти компьютера.

• fs.aio-nr — обозначает заданное число операций ввода и вывода для файловой системы.
• cad_pid — указывает идентификационный номер процесса (PID), который присваивается сигналу, при нажатии Ctrl+Alt+Del.
• kernel.ctrl-alt-del — параметр, отвечающий за правильную перезагрузку по комбинации клавиш Ctrl+Alt+Del (связан с параметром cad_pid). При значении 0, ОС передает сигнал процессу, назначенному в cad_pid, если значение параметра больше 0, то ОС выполняет перезагрузку немедленно.
• kernel.hostname — параметр позволяет произвести изменение имени вашего компьютера «на лету» (без процесса перезагрузки).
• kernel.modules_disabled — выключает загрузку модулей ядра.
• kernel.panic — выставлено количество секунд, оставшихся до начала процесса перезагрузки (после случая ошибки в ядре).
• kernel.randomize_va_space — важный параметр, обеспечивающий безопасность вашей ОС, (служит против атак на переполнение буфера), включен «по умолчанию»
• kernel.sysrq — включает все функции (значение 1) или отключает (значение 0) для управления ядром при помощи SysRQ.
• abi.vsyscall32 — параметр, разрешающий (при его значении 1) исполнение 32-разрядных программ в 64-разрядной ОС.
• debug.exception-trace — служит для вывода значений регистров процессора, стека вызова процедур в случае ошибки в ядре. Установлен во включенном «по умолчанию» состоянии.
• dev.cdrom.autoclose — параметр предназначен для управления CDROM, при попытке его монтирования, может его автоматически закрыть (отключен «по умолчанию»).
• net.ipv4.ip_forward — данная настройка применяется для роутеров, она разрешает или запрещает маршрутизацию пакетов.
• net.ipv4.ip_local_port_range — определяет диапазон локальных портов, разрешенных для использования вашими программами.
• net.ipv4.tcp_rmem — указывает объем памяти, которая выделена для работы TCP.
• vm.laptop_mode — данный параметр будет полезен для работы ноутбуков, в частности, для экономии заряда батареи. Эта настройка позволяет хранить данные какое-то время в оперативной памяти компьютера (а не сразу записывать их на винчестер).
• vm.swappiness — этот параметр служит для установки % свободной памяти, при достижении этого значения, данные будут автоматически переводиться в swap. «По умолчанию» в Ubuntu установлено значение этого параметра, равное 60. Т.е. ОС будет переносить в раздел swap такие разделы памяти, которые были не использованы в течении длительного промежутка времени.

Выше, мы привели только некоторые переменные настроек ядра Linux, для применения всех возможных параметров, рекомендуем изучать документацию на вашу ОС. Например, работая с переменными типа net. можно выставить оптимальные сетевые настройки для вашей операционной системы.

Mail

Самый спорный и поэтому регулярно вызывающий споры момент — это канал коммуникации с LKC. Он безальтернативно один. Почта. Причём сообщения отправляются по классике через smtp.

Вокруг необходимости делать всё через плейнтекст в почте есть масса споров. Недавно в сети была очередная громкая статья на эту тему. Суть материала: письма — это, конечно, здорово, но пихать туда всё, включая куски кода — это вам (т.е. LKC) популярности не добавляет и даже наоборот, отпугивает новичков. С одной стороны вроде и да, если ты не можешь спокойно и структурировано изложить свои мысли в голом тексте, то в низкоуровневой разработке ловить будет особо нечего. С другой стороны, слать в письмах сорсы патчей — это даже архаизмом назвать уже сложно.

Но, как принято в уютном мирке ядра, Линус хлопнул кулаком по столу — и все пишут письма. Возможно, буквально завтра это изменится, но на момент выхода статьи это письма и только письма.

Но почты недостаточно. Без Git никуда.

Что такое дистрибутив Linux

Дистрибутив Linux — это когда разные компании и разработчики берут ядро и добавляют сверху какой-то набор программ: оболочки, компиляторы, драйверы и всё остальное. Это уже становится полноценной операционной системой, и каждая из таких сборок имеет своё название. 

Количество дистрибутивов Linux огромно — около 500 более-менее известных и бесчисленное множество разных сборок под разные задачи. 

Любой человек, почитав полдня документацию и сформулировав свою задачу, сможет собрать собственный дистрибутив Linux — например под старый компьютер, для обучения, напичканный играми или для веб-разработки.

Настройка ядра Linux

abi.vsyscall32

Если установлено 1, разрешает выполнение 32 битных программ в 64 битной системе. По умолчанию включено, можете отключить, а затем попробовать запустить, например, skype.

debug.exception-trace

При возникновении ошибки в ядре выводить значения регистров процессора и стек вызовов процедур. По умолчанию включено.

dev.hpet.max-user-freq

Максимальная частота генерации прерываний от системного таймера High Precision Event Timer (HPET), который пришел на замену таймеру реального времени RTC. По умолчанию 64.

fs.file-max

Максимальное количество дескрипторов файлов, которые может создать и обрабатывать ядро. Если вы часто получаете сообщения об ошибке из-за невозможности создать дескриптор файла увеличьте этот лимит. По умолчанию установлено значение 10 % от вашей оперативной памяти.

fs.inotify.max_queued_events

Подсистема ядра inotify позволяет следить за изменениями в файловой системе. Этот параметр устанавливает максимальное количество событий, которые могут находиться в очереди, перед тем как их обработает программа.

kernel.ctrl-alt-del

Если значение параметра 0, система отправляет сигнал процессу Init или тому, который вы назначили в предыдущей переменной, чтобы выполнить правильную перезагрузку. Если значение больше нуля, будет выполнена немедленная перезагрузка.

kernel.domainname

Позволяет установить доменное имя NIS (Network Internet Services) и YP (Yellow Pages). Но не путайте это доменное имя с DNS, это совсем разные вещи.

kernel.pid_max

Максимальное значение PID процесса. Когда PID достигает этого значения, ядро переходит опять к минимальному. Значения больше этого не выделяются.

kernel.random.boot_id

Этот файл доступен только для чтения и содержит уникальный, случайный идентификатор загрузки. Генерируется для каждой загрузки.

kernel.randomize_va_space

Рандомизация адресного пространства это функция увеличивающая безопасность вашей системы. Она защищает от атак на переполнение буфера. По умолчанию включена.

kernel.sysrq

Позволяет включить или отключить управление ядром с помощью SysRQ. Доступны такие параметры:

• — отключить все функции
• 1 — разрешить все функции
• 2 — разрешить настройку уровня логгирования
• 4 — разрешить управление клавиатурой
• 8 — разрешить получение отладочных сообщений и дампов
• 16 — разрешить команду sync
• 32 — разрешить перемонтирование файловых систем в read-only
• 64 — разрешить завершение процессов
• 128 — разрешить перезагрузку, выключение
• 256 — разрешить управление планировщиком

net.ipv4.ip_forward

Разрешить проходящие пакеты через этот компьютер. Обычно такая настройка параметров ядра Linux нужна для роутеров.

net.ipv4.tcp_keepalive_time

Поддерживать соединение активным определенное время, например, 300 секунд. По истечении этого времени TCP соединение будет разорвано.

vm.dirty_background_ratio

Указывает процент от общей системной памяти, когда фоновый демон pdflush записи данных начнет переписывать кешированные данные на диск. По умолчанию установлено 10, но в быстрых системах такое частое сбрасывание не нужно, поэтому этот параметр можно увеличить.

vm.dirty_ratio

Похожий параметр. Только на этот раз он указывает сколько общей оперативной памяти должно быть занято, чтобы процесс, который ведет запись данных на диск инициировал запись кэшированных данных непосредственно на жесткий диск.

vm.laptop_mode

Функция laptop mode позволяет не сразу записывать данные на жесткий диск после запроса, а хранить их указанное время в оперативной памяти. Может быть полезно если вы экономите заряд батареи и не хотите, чтобы жесткий диск всегда вращался.

vm.swappiness

Устанавливает процент свободной памяти, по достижении которого данные начинают переноситься на swap раздел, для систем с большим количеством памяти рекомендовано значение 10.

Установка исходного кода

Все дистрибутивы строятся вокруг ядра Linux. Ядро является слоем между пользовательскими программами и оборудованием системы. Gentoo предоставляет несколько вариантов исходного кода ядра. Полный список с описанием доступен на странице статье Общие сведения о ядре.

Выберем подходящий исходный код ядра и установим его с помощью emerge:

Данная команда установит исходный код ядра Linux в /usr/src/, в котором символьная ссылка linux будет указывать на установленную версию:

lrwxrwxrwx    1 root   root    12 Oct 13 11:04 /usr/src/linux -> linux-4.9.16-gentoo

Теперь следует сконфигурировать и собрать ядро. Существует два основных подхода:

1. Ядро конфигурируется и собирается вручную.
2. Ядро автоматически собирается и устанавливается с помощью genkernel.

В данном руководстве мы расскажем, как провести настройку вручную, поскольку это лучший способ оптимизировать окружение.

Подготовка

Как и перед любой инженерной операцией, всё начинается с подготовки своего рабочего места. И первейшее здесь действие — это завести себе аккаунт с адекватным именем. В идеальном мире это будет просто транскрипция имени и фамилии. Если за учётку вроде MamkinC0d$r или Developer31337 в других местах пальцем в вас тыкать не будут, то правила LKC (Linux kernel community) такое прямо запрещают — инкогнито контрибьютить в ядро не принято.

Далее вам понадобится место на локальной машине. Сама папка Linux со скачанными исходниками весит чуть меньше 3-х гигов. Но если ядро пробовать собирать, то вместе с модулями займёт все 30 GB.

Захотелось собрать несколько веток? Умножаем 30 на число веток.
И помним — скорость сборки прямо связана с количеством доступных ядер! Больше ядер — быстрее соберётся. Так что не стесняйтесь выделять под это самую мощную машину.

Заключение

В этой статье мы осветили достаточно актуальную тему для системного администратора, как настроить ядро ОС Linux «на лету» с помощью sysctl и виртуальной файловой системы /proc. Не каждый специалист знаком с методами гибкой настройки ядра ОС, поэтому, прежде чем применять «любые настройки из Интернета», необходимо глубоко изучить данный вопрос, посмотреть параметры конкретной ОС, поэкспериментировать с различными значениями переменных (не сохраняя их) и уже затем, получив положительный результат — применять эти методы на постоянной основе

Потому что, не всегда «настройки из мануалов в Интернете» подходят всем подряд пользователям Линукс, и любые изменения настроек ядра системы надо выполнять крайне осторожно

Если же у вас возникают проблемы с более сложной и гибкой настройкой ядра Linux, не хватает знаний и практических навыков для такой работы, то вы всегда можете обратиться за консультацией к системным администраторам компании FREEhost.UA.

Подписывайтесь на наш телеграмм-канал t.me/freehostua, чтоб быть в курсе новых полезных материалов. Смотрите наш Youtube канал по администрированию Linux серверов www.youtube.com/freehostua.