Linux Kernel Explorer: простой и структурированный способ изучения внутреннего устройства ядра Linux

Изучение внутренней структуры ядра Linux может показаться непосильной задачей. Кодовая база растёт с каждым годом, структура папок выглядит сложной, а большинство книг начинаются с подробного теоретического введения. Из-за этого многие новички быстро сдаются.

К счастью, сайт Linux Kernel Explorer предлагает гораздо более простой способ начать. Он превращает изучение ядра в понятный и удобный процесс. Сайт ведёт вас от главы к главе, помогая без труда понять, как работает ядро.

Что такое Linux Kernel Explorer?

Linux Kernel Explorer — это бесплатный веб-сайт, который помогает изучать ядро Linux простым и структурированным способом. Вам не придётся наугад просматривать тысячи файлов на языке C. Вместо этого инструмент покажет вам, что нужно прочитать в первую очередь и почему это важно.

Изучите внутреннее устройство ядра Linux с помощью Linux kernel Explorer

С помощью Linux Kernel Explorer вы изучите такие важные концепции ядра, как:

• как запускается ядро
• как работает память
• как работают системные вызовы и прерывания
• как выполняются процессы
• как ядро обрабатывает ввод-вывод
• как работает виртуализация

Каждая глава содержит краткие вопросы и ответы для закрепления материала. Это делает процесс обучения простым и увлекательным.

На этом сайте также представлены примеры файлов для изучения ядра. Вы можете изучить файлы в режиме реального времени и увидеть, как на самом деле выглядит файл ядра.

Почему важно понимать ядро

Ядро контролирует всё, что происходит в системе Linux. Оно взаимодействует с оборудованием, запускает процессы, управляет памятью и обрабатывает ввод-вывод. От него зависит работа каждого используемого вами приложения.

Linux Kernel Explorer поможет вам разобраться в этом базовом уровне, не чувствуя себя потерянным. Вы увидите нужные файлы, будете действовать в правильном порядке и создадите прочную основу.

Что вы узнаете в каждой главе

На сайте Linux Kernel Explorer концепции ядра разделены на девять понятных глав. Каждая последующая глава опирается на предыдущую.

Главы Учебного пособия по ядру Linux

Глава 1. Что такое ядро на самом деле

Вы узнаете, что ядро — это не обычный процесс. Оно остаётся в памяти и управляет всей активностью системы. Оно реагирует на системные вызовы, прерывания и ошибки. Эта глава станет для вас хорошей отправной точкой.

Изучите примеры файлов ядра, приведенные в каждой главе, и узнайте, для чего они нужны.

Глава 2. Архитектура ядра и основные структуры

Linux использует монолитную, но модульную структуру. Вы познакомитесь с такими важными объектами ядра, как:

• task_struct
• inode
• очереди сообщений
• RCU
• классы устройств

В этой главе показано, как взаимодействуют подсистемы.

Глава 3: Память, изоляция и безопасность

Здесь вы узнаете о NUMA-узлах, зонах памяти, страницах и PFN. Вы также поймёте, как работает жизненный цикл памяти и как ядро распределяет код, сохраняя при этом частное состояние для каждого процесса.

Глава 4. Процесс загрузки и ранняя инициализация

В этой главе объясняется, как Linux переходит в состояние start_kernel(), настраивает основные системы, а затем запускает пользовательское пространство. Вы также узнаете, что происходит при запуске программы.

Глава 5. Как программы попадают в ядро

Ядро принимает работу тремя способами:

• системные вызовы
• прерывания
• исключения

Вы также увидите, как виртуализация перехватывает события с помощью VMEXIT.

Глава 6. Выполнение и переключение контекста

В этой главе объясняется, как центральный процессор выполняет задачи, а ядро управляет реальным состоянием процесса. Вы также узнаете, как обработчики прерываний используют этапы верхней и нижней половины.

Глава 7. Взаимодействие внутри ядра

Для координации работы ядро использует очереди ожидания, программные прерывания и рабочие очереди. Модули используют экспортируемые символы. Пространство пользователя взаимодействует с помощью системных вызовов, /proc, ioctl(), mmap(), и eBPF.

Глава 8. Планирование, файловый ввод-вывод и виртуализация

Вы пройдете весь путь ввода-вывода:

VFS → filesystem → block layer → driver

Вы также узнаете, как происходит передача данных с помощью прямого доступа к памяти и как системы событий эволюционировали от select до io_uring.

Глава 9. Заключительные выводы

Вы узнаете, почему ядро всегда отображается, почему язык C по-прежнему подходит для разработки ядра и почему правильное поведение зависит от согласования намерений, кода и действий во время выполнения.

Почему Linux Kernel Explorer помогает вам учиться быстрее

Вы получаете три больших преимущества:

1. Вы знаете, с чего начать: На сайте есть понятная точка входа и чёткий путь.
2. Вы учитесь постепенно: В каждой главе простыми словами раскрывается одна идея.
3. Вы читаете реальный код ядра: Вы открываете важные файлы, такие как init/main.c и kernel/fork.c, прямо из руководства.

Это делает процесс обучения плавным и предсказуемым.

Кому стоит использовать Linux Kernel Explorer?

Этот инструмент будет полезен практически всем, кто хочет изучить внутреннюю структуру ядра и принцип его работы:

• Студенты
• Начинающие разработчики
• Исследователи в области безопасности
• Энтузиасты Linux
• Разработчики, которые хотят читать код ядра
• Все, кто готовится к собеседованиям по ядру

Вы учитесь быстрее, не зацикливаясь на деталях.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Начните изучать внутреннее устройство ядра Linux по структурированной программе

Linux Kernel Explorer предлагает один из самых простых способов изучения внутреннего устройства ядра Linux. Главы расположены в логической последовательности. Примеры просты. Инструмент связывает каждую идею с реальными файлами ядра.

Если вы хотите понять, как работает Linux, начните изучать этот сайт уже сегодня. Откройте первую главу, следуйте инструкциям и наблюдайте, как с каждым шагом ваше понимание будет расти.

Удачи вам!

Редактор: AndreyEx