Die Architektur

Verständnis Der Architektur Des Modernen Linux-Betriebssystems

Linux ist cool und kann erstaunliche Dinge im Rechenzentrum des Unternehmens tun, egal ob es eine Web-App hostet oder als Internet-Firewall fungiert. Aber was macht das moderne Linux-Betriebssystem aus? Was sind die vielen Teile und Bestandteile, die das Linux-Betriebssystem zum Laufen bringen? Bevor wir diese Fragen beantworten, beantworten wir zunächst einige grundlegende Fragen zur Linux-Architektur wie …

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Was ist ein Betriebssystem?

Die kurze Antwort lautet, dass ein Betriebssystem oder ein Betriebssystem Software ist, die Sie auf Ihre Hardware laden, um sie dazu zu bringen, Dinge zu tun. Ohne Betriebssystem ist die meiste Hardware unbrauchbar. Beispielsweise verfügen Sie möglicherweise über einen Dell-Computer, auf dem das Windows 10-Betriebssystem ausgeführt wird, auf dem Sie Ihre Anwendungen ausführen. Möglicherweise haben Sie ein iPhone, auf dem das iOS-Betriebssystem ausgeführt wird. Möglicherweise verfügen Sie auch über ein Apple MacBook, auf dem das Apple MacOS-Betriebssystem ausgeführt wird. Die Betriebssysteme auf diesen Hardwareplattformen ermöglichen es ihnen, Anwendungen auszuführen, wie in der Grafik dargestellt.

Was ist ein Kernel und was macht er?

Der Kernel ist das besondere Teil des Betriebssystems, das die CPU-Hardware steuert, Speicher zuweist, auf Daten zugreift, Prozesse plant, die Anwendungen ausführt und sie voneinander schützt. Es ist das erste Programm, das beim Starten des Computers auf den Computer geladen wird. Die kritischsten Teile des Codes im Kernel werden in geschützte Speicherbereiche geladen, damit sie nicht von anderen Anwendungen im Betriebssystem überschrieben werden können.

 

Die Komponenten, aus denen das Linux-Betriebssystem besteht

Linux ist ein Open-Source-Betriebssystem, das auf einer Vielzahl verschiedener Hardwaretypen installiert werden kann, damit Sie Software entwickeln, Anwendungen ausführen und vieles mehr können. Das Herzstück von Linux ist der Kernel. Linux wurde in C und Assembler entwickelt, um auf i386-PCs ausgeführt zu werden. Seitdem wurde es auf mehr Hardware portiert als auf jedes andere Betriebssystem in der Geschichte. Heute ist Linux das weltweit am häufigsten installierte Betriebssystem. Tatsächlich verwenden die Space X Falcon 9-Rakete und die Internationale Raumstation Linux!

Linux wird normalerweise über eine Befehlszeilenschnittstelle (Command Line Interface, CLI) verwaltet, die auch als Shell bezeichnet wird. Neben dem Kernel, der die Hardware- und Softwareprozesse verwaltet, enthalten Linux-Distributionen eine Sammlung von Linux-Software, z. B. Gerätetreiber für den Zugriff auf und die Steuerung von Hardware, gemeinsam genutzte Bibliotheken, Anwendungen und System-Daemons, die im Hintergrund ausgeführt werden und auf Netzwerkanforderungen reagieren. Die folgende Grafik zeigt ein Beispiel für eine gängige Linux-Distribution. Zahlreiche Programmiersprachen stehen für Linux sowie mehr als 70.000 verschiedene Anwendungen zur Verfügung. Anwendungen werden aus Paketen installiert, die die Anwendung selbst und Metadaten zur Anwendung enthalten.

User Space vs. Kernel Space verstehen

Es ist wichtig zu wissen, dass alle Betriebssysteme ihren Kernel in einem geschützten und eingeschränkten Speicher ausführen, der als Kernel-Space bezeichnet wird (siehe Abbildung unten), um zu verhindern, dass der Kernel das System beendet und abstürzt. Wenn ein Benutzer eine Anwendung oder ein Tool ausführt, wird diese Anwendung oder dieses Tool im sogenannten Benutzerbereich ausgeführt. Diese Unterscheidung ist entscheidend. Anwendungen können aus verschiedenen Quellen stammen, schlecht entwickelt sein oder aus unbekannten Quellen stammen. Wenn diese Anwendungen unabhängig vom Kernel-Speicher ausgeführt werden, können sie die Kernel-Ressourcen nicht manipulieren und das System in Panik versetzen (Absturz).

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