монолитное ядро с загружаемыми модулямиa monolithic kernel with loadable modules

LinuxLinux

Архитектура ядра Linux и то, что из неё следует для практики: почему один и тот же кернел лежит и под сервером, и под телефоном, и под embedded-платой, и как дистрибутивы и производные системы расходятся поверх общего ядра. Плюс блок про разработку самого ядра (версии, kernel.org, сборка), блок про системный слой без которого ядро — не операционная система (bootloader, init, libc, package manager) и отдельный хаб про конкретные дистрибутивы.The Linux kernel's architecture and what follows from it in practice: why the same kernel runs under a server, a phone, and an embedded board, and how distros and derivative systems diverge on top of one shared kernel. Plus a block on kernel development itself (versions, kernel.org, building), a block on the system layer without which a kernel isn't an operating system (bootloader, init, libc, the package manager), and a separate hub for specific distros.

ТемыTopics

Архитектура ядраKernel architectureмонолит vs микроядро — спор Torvalds/Tanenbaum 1992 года дословно; LKM как модульность без изоляции; task_struct и clone() — почему в Linux нет отдельного syscall для потока.monolith vs microkernel — the 1992 Torvalds/Tanenbaum debate verbatim; LKM as modularity without isolation; task_struct and clone() — why Linux has no separate syscall for a thread.detailed Модули ядраKernel modulesEXPORT_SYMBOL, modules.dep, modalias — как модуль находит функции ядра, как modprobe достраивает зависимости сам, как udev автозагружает драйвер при подключении устройства; готовые к сборке hello-world и PCI-драйвер с coherent DMA-памятью (dma_alloc_coherent), отданной в userspace как /dev-блочное устройство через blk-mq/gendisk; Makefile, insmod/rmmod/depmod на практике. — how a module finds kernel functions, how modprobe fills in dependencies itself, how udev autoloads a driver when a device is plugged in; buildable hello-world and a PCI driver with coherent DMA memory (dma_alloc_coherent) exposed to userspace as a /dev block device via blk-mq/gendisk; a Makefile, insmod/rmmod/depmod in practice.detailed Дистрибутивы: семейства и различияDistros: families & differencesчто общее у всех (ядро) и что разное: init-система, пакетный менеджер, политика релизов (rolling vs LTS). Отдельные статьи: Debian/Ubuntu, RHEL/Fedora, Arch, Alpine, SUSE — зачем нужен именно этот, а не «ещё один Linux».what's shared by all of them (the kernel) vs what differs: the init system, package manager, release policy (rolling vs LTS). Separate writeups: Debian/Ubuntu, RHEL/Fedora, Arch, Alpine, SUSE — why this one and not "just another Linux".skeleton AndroidLinux-ядро (с патчами вроде Binder, low-memory killer) под нестандартным userspace: без glibc/systemd, своя модель процессов (Zygote, ART вместо обычного exec), Google как отдельный слой поверх AOSP.the Linux kernel (with patches like Binder, the low-memory killer) under a non-standard userspace: no glibc/systemd, its own process model (Zygote, ART instead of a plain exec), Google as a separate layer on top of AOSP. The Yocto Projectне дистрибутив, а build-система для сборки кастомных embedded-дистрибутивов Linux под конкретное железо: BitBake, слои (layers), recipes, чем отличается от Buildroot и готовых embedded-дистрибутивов.not a distro but a build system for assembling custom embedded Linux distributions for specific hardware: BitBake, layers, recipes, how it differs from Buildroot and off-the-shelf embedded distros. КонтейнеризацияContainerizationnamespaces + cgroups + OverlayFS изнутри: команды unshare/systemd-run/mount для работы с примитивами напрямую, что физически делают docker run и kubectl под капотом, чем контейнер отличается от VM на уровне ядра.namespaces + cgroups + OverlayFS from the inside: unshare/systemd-run/mount commands for working with the primitives directly, what docker run and kubectl physically do under the hood, how a container differs from a VM at the kernel level.detailed Файловые системыFilesystemsVFS — общий интерфейс (superblock/inode/dentry/file), под которым любая ФС подставляет свою реализацию; ext4 разобрана подробно (block group, extent-деревья, JBD2). Отдельные статьи: Btrfs, XFS, ZFS, F2FS.VFS — the common interface (superblock/inode/dentry/file) under which any filesystem plugs in its implementation; ext4 covered in detail (block groups, extent trees, JBD2). Separate writeups: Btrfs, XFS, ZFS, F2FS.detailed НаблюдаемостьObservability/proc, /sys, ftrace/eBPF — как заглянуть внутрь работающего ядра без перекомпиляции./proc, /sys, ftrace/eBPF — inspecting a running kernel without recompiling. Сетевой стекNetworking stackпуть пакета от драйвера до сокета и три точки перехвата на нём: XDP (до sk_buff, вне зависимости от netfilter), netfilter/nftables (уровень IP), io_uring (уровень приложения); nft/iptables-nft, bpftool net на практике.a packet's path from the driver to a socket, and three interception points along it: XDP (before sk_buff, independent of netfilter), netfilter/nftables (the IP layer), io_uring (the application layer); nft/iptables-nft, bpftool net in practice.detailed

Разработка ядраKernel development

версии, kernel.org, сборкаversions, kernel.org, building

Версии ядра: 1.x – 7.xKernel versions: 1.x – 7.xчто нового появилось в каждой мажорной ветке — от первого релиза 1991 года до текущей активной 7.x.what's new in each major branch — from the first 1991 release to the current active 7.x.detailed kernel.orgархитектура сайта и процесса: ветки mainline/stable/longterm/linux-next, каталог именных патч-проектов (PREEMPT_RT, KSPP), история взлома 2011 года.the site's and process's architecture: mainline/stable/longterm/linux-next branches, a catalog of named patch projects (PREEMPT_RT, KSPP), the history of the 2011 breach.detailed Компиляция и конфигурированиеBuilding & configurationпроцесс сборки ядра от .config до образа, менюконфиг, ключевые группы параметров.the kernel build process from .config to an image, menuconfig, key parameter groups.skeleton

Системный слой поверх ядраThe system layer on top of the kernel

из чего физически состоит дистрибутивwhat a distro is physically made of

Загрузчик (bootloader)BootloaderBIOS/MBR vs UEFI/GPT, NVRAM, chainloading — как один диск с GRUB может грузить Windows 11 и второй дистрибутив Linux с других физических дисков; os-prober, Secure Boot и shim, типичные грабли восстановления после установки Windows. — how one disk running GRUB can boot Windows 11 and a second Linux distro off other physical disks; os-prober, Secure Boot and shim, common recovery gotchas after installing Windows.detailed Init-система (PID 1)Init system (PID 1)systemd, OpenRC, runit — граф зависимостей (Requires/After) и параллельный запуск vs supervision suites без графа вообще; unit-файлы, socket activation, cgroup на сервис, и почему «systemd победил» значит рыночную долю, а не техническое единогласие. — dependency graphs (Requires/After) with parallel startup vs supervision suites with no graph at all; unit files, socket activation, a cgroup per service, and why "systemd won" means market share, not technical unanimity.detailed glibc / muslC-библиотека — слой между обычными программами и системными вызовами ядра: без неё ни один типичный бинарник не запустится. glibc — стандарт де-факто; musl — компактная альтернатива (Alpine), другие компромиссы по размеру и совместимости.the C library — the layer between ordinary programs and kernel syscalls: without it, no typical binary runs. glibc is the de-facto standard; musl is a compact alternative (Alpine), with different size/compatibility trade-offs. Пакетный менеджерPackage managerdpkg/apt, rpm/dnf, pacman — не строго обязателен для запуска системы, но фактически определяет идентичность дистрибутива: формат пакета, разрешение зависимостей, откуда берётся ПО и как оно обновляется. — not strictly required to boot, but in practice defines a distro's identity: package format, dependency resolution, where software comes from and how it updates. Shellbash, dash, zsh — интерпретатор командной строки и язык для системных скриптов; POSIX-совместимость, почему /bin/sh часто указывает не на bash, а на что-то более лёгкое. — the command-line interpreter and the language behind system scripts; POSIX compliance, why /bin/sh often points to something lighter than bash. coreutilsGNU coreutils, BusyBox — базовые утилиты (ls, cp, mv, cat и десятки других), без которых shell бесполезен даже с работающим ядром; GNU-версия vs BusyBox как один бинарник на все команды для embedded/Alpine. — the basic utilities (ls, cp, mv, cat, and dozens more) without which a shell is useless even with a working kernel; the GNU version vs BusyBox as a single binary covering every command, for embedded/Alpine. udevsystemd-udevd — userspace-демон, который создаёт и убирает файлы устройств в /dev по событиям от ядра; без него /dev либо пуст, либо статичен и не реагирует на подключение железа на лету. — the userspace daemon creating and removing device files in /dev in response to kernel events; without it /dev is either empty or static, unresponsive to hardware plugged in on the fly. D-Busшина межпроцессного взаимодействия (IPC), на которой держится значительная часть современного userspace — не только графических окружений, но и системных служб вроде NetworkManager; альтернатива прямым сокетам и сигналам.an inter-process communication (IPC) bus underpinning a large chunk of modern userspace — not just desktop environments but system services like NetworkManager; an alternative to raw sockets and signals.

статусstatus

9 карточек по темам («Архитектура ядра» — объединена с бывшей «Моделью процессов», «Модули ядра», «Контейнеризация» и «Сетевой стек» тоже написаны подробно, «Дистрибутивы» — ссылка на отдельный хаб), 3 по разработке ядра («Версии» и «kernel.org» написаны подробно, сборка — ещё каркас) и 8 по системному слою («Загрузчик» написан подробно, остальные 7 — ещё каркас) зафиксированы.9 topic cards ("Kernel architecture" now merged with the former "Process model", "Kernel modules", "Containerization" and "Networking stack" are also written up in detail, "Distros" links to a separate hub), 3 kernel-development cards ("Versions" and "kernel.org" are written up in detail, building is still a skeleton), and 8 system-layer cards ("Bootloader" is written up in detail, the other 7 are still a skeleton) are locked in.