लिनक्स कर्नेल कैसे काम करता है? लिनक्स कर्नेल एनाटॉमी समझाया गया

लिनक्स कर्नेल एक ब्रिज की तरह है जो अनुप्रयोगों और हार्डवेयर के बीच कंप्यूटिंग संचार को सक्षम बनाता है और सिस्टम के संसाधनों का प्रबंधन करता है। लिनुस टॉर्वाल्ड्स ने सी और असेंबली के साथ लिनक्स कर्नेल विकसित किया और इस प्रकार, वह एक हल्का और पोर्टेबल कोर बनाने में सफल रहा, जिसे ओपन सोर्स के रूप में जनता के लिए जारी किया गया था।

आप लिनक्स कर्नेल को कई अलग-अलग क्षेत्रों जैसे अंतरिक्ष, कंप्यूटर, स्मार्ट घड़ियों, मोबाइल फोन, रोबोटिक्स और स्वास्थ्य में देख सकते हैं। लेकिन क्या आपने कभी सोचा है कि लिनक्स कर्नेल हुड के नीचे कैसे काम करता है?

लिनक्स पर हार्डवेयर का उपयोग

लिनक्स कर्नेल, सबसे पहले, नियंत्रित करता है कि कौन सा हार्डवेयर चलेगा और आप अपने कंप्यूटर को कब चालू करेंगे। इसके अलावा, प्रोग्रामिंग इंटरफेस की बदौलत हाई-एंड सॉफ्टवेयर का नियंत्रण संभव है। इन नियंत्रणों का एक उदाहरण देने के लिए, आपके लिए अपने मदरबोर्ड पर स्लॉट में स्थापित हार्डवेयर के बारे में जानकारी देखना और इस विस्तृत जानकारी से लाभ उठाना संभव है।

साथ ही, यह प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस एक अमूर्त परत प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, यदि आप अपने दोस्तों के साथ वीडियो बातचीत करना चाहते हैं, तो आपको एक वेबकैम की आवश्यकता होगी। अमूर्त परत उस सॉफ़्टवेयर के लिए संभव बनाती है जिसका उपयोग आप इस वेबकैम को इसके मेक और मॉडल की परवाह किए बिना नियोजित करने के लिए करते हैं। यहां का सॉफ्टवेयर केवल उस इंटरफेस का उपयोग कर सकता है जो लिनक्स के लिए मौजूद है। लिनक्स कर्नेल इस इंटरफ़ेस के फ़ंक्शन कॉल को वास्तविक हार्डवेयर कमांड में अनुवाद करता है जिसकी वेबकैम को आवश्यकता होती है।

का उपयोग करते हुए /proc तथा /sys वर्चुअल फाइल सिस्टम, लिनक्स कर्नेल कर सकते हैं हार्डवेयर के बारे में विस्तृत जानकारी निर्यात करें यह पता लगाता है। नीचे आप इसके लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ उपकरण और वे कौन से उपकरण और कार्ड निर्यात कर सकते हैं, देख सकते हैं:

• एलएसपीसीआई: पीसीआई उपकरणों के लिए
• एलएसयूएसबी: यूएसबी उपकरणों के लिए
• एलएसपीसीएमसीए: पीसीएमसीआईए कार्ड के लिए

जैसा कि आप देख सकते हैं, ऊपर स्क्रीनशॉट में लिनक्स वितरण वर्चुअलबॉक्स पर चलता है। हालाँकि, आपके पास VGA, USB कंट्रोलर, ब्रिज और SATA कंट्रोलर जैसी बहुत सारी जानकारी देखने का अवसर है।

आप का भी उपयोग कर सकते हैं -वी अधिक विस्तृत जानकारी प्राप्त करने के लिए पैरामीटर।

लिनक्स कर्नेल में, एप्लिकेशन आमतौर पर डिवाइस में मौजूद विशेष फाइलों के माध्यम से एक्सेस करते हैं /dev निर्देशिका। ये विशेष फाइलें डिस्क ड्राइव और अन्य भौतिक उपकरणों का प्रतिनिधित्व करती हैं। फ़ाइलें जैसे /dev/hda, /dev/sdc, /dev/sdc3, /dev/input/mouse0 तथा देव/एसएनडी/* इन विशेष फाइलों के उदाहरण हैं।

लिनक्स फाइल सिस्टम प्रबंधन

फाइल सिस्टम लिनक्स कर्नेल के सबसे उल्लेखनीय घटकों में से एक है। लिनक्स का फाइल सिस्टम इसके सबसे बड़े लाभों में से एक है। लिनक्स सिस्टम की सभी फाइलें एक ही शाखा में एकत्रित होती हैं। इस प्रकार उपयोगकर्ता इस पदानुक्रम का उपयोग अपने वांछित स्थानों तक पहुंचने के लिए कर सकते हैं।

इस पदानुक्रम का प्रारंभिक बिंदु मूल निर्देशिका है (/). अन्य उपनिर्देशिकाएँ मूल निर्देशिका के अंतर्गत हैं। के अंतर्गत सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली उपनिर्देशिका / है /home निर्देशिका। इस उपनिर्देशिका में अन्य उपनिर्देशिकाएँ होती हैं और प्रत्येक निर्देशिका में ऐसी फ़ाइलें होती हैं जो वास्तविक डेटा संग्रहीत करती हैं।

उदाहरण के लिए, आप अपने डेस्कटॉप पर एक टेक्स्ट फ़ाइल के बारे में सोच सकते हैं। यदि आप एक टेक्स्ट फ़ाइल बनाते हैं जिसका नाम है helloworld.txt अपने डेस्कटॉप पर, आप इसे इस रूप में संदर्भित कर सकते हैं /home/muo/Desktop/helloworld.txt. का उदाहरण /muo यहाँ निश्चित रूप से भिन्न होगा। क्योंकि यह उपनिर्देशिका नाम आपके वर्तमान उपयोगकर्ता के नाम पर निर्भर करता है। इस नामकरण प्रणाली के साथ, लिनक्स कर्नेल डिस्क पर मौजूद वास्तविक और भौतिक भंडारण के बीच अनुवाद करता है।

इसके अलावा, लिनक्स कर्नेल कई डिस्क से डेटा को एकीकृत कर सकता है। यह वह जगह है जहाँ माउंटिंग सिस्टम चलन में आता है। यह रूट सिस्टम में डिस्क में से एक का उपयोग करता है और अन्य को पदानुक्रम में मौजूदा निर्देशिकाओं में माउंट करता है। फिर अन्य डिस्क को माउंट पॉइंट के नीचे रखा जाता है। यह उपयोगकर्ताओं को स्टोर करने की अनुमति देता है /home दूसरी हार्ड डिस्क पर निर्देशिका जिसमें अन्य उपनिर्देशिकाएँ भी होती हैं।

जब आप डिस्क को माउंट करते हैं /home निर्देशिका, आप इन निर्देशिकाओं को सामान्य स्थानों से एक्सेस कर सकते हैं। इस प्रकार, पथ जैसे /home/muo/Desktop/helloworld.txt कामचालूरखो।

आप अपने सिस्टम पर फाइलों के बीच आरोह बिंदु देख सकते हैं खोज -ए आज्ञा।

कई फ़ाइल सिस्टम स्वरूपों के साथ, आप डिस्क पर डेटा को भौतिक रूप से संग्रहीत कर सकते हैं। लिनक्स पर सबसे व्यापक रूप से ज्ञात हैं ext2, ext3, तथा ext4 फ़ाइल सिस्टम प्रारूप। हालाँकि, कई अन्य फ़ाइल सिस्टम प्रारूप हैं। किसी भी स्थिति में, आपको फ़ाइल सिस्टम को माउंट करने से पहले उसे प्रारूपित करना होगा। आप जैसे आदेशों का उपयोग कर सकते हैं mkfs.ext3 (mkfs का मतलब मेक फाइल सिस्टम है और ext3 फाइल सिस्टम है) इसके लिए।

ये आदेश उस डिवाइस फ़ाइल पथ को स्वीकार करते हैं जिसे आप पैरामीटर के रूप में प्रारूपित करना चाहते हैं। यह एक विनाशकारी ऑपरेशन है और यदि आप किसी फाइल सिस्टम को वाइप या रीसेट नहीं करना चाहते हैं तो आपको इसका सावधानी से उपयोग करना चाहिए।

इनके अलावा भी हैं नेटवर्क फ़ाइल सिस्टम जैसे NFS लिनक्स कर्नेल का उपयोग करता है। एनएफएस एक नेटवर्क फाइल सिस्टम है जहां डेटा स्थानीय डिस्क पर संग्रहीत नहीं होता है। एनएफएस के साथ, डेटा नेटवर्क पर एक सर्वर पर जाता है जो डेटा संग्रहीत करता है। चूंकि डेटा एक सर्वर पर होगा, इसलिए उपयोगकर्ताओं को इससे लगातार निपटने की जरूरत नहीं है। वे हमेशा की तरह लिनक्स के पारंपरिक पदानुक्रमित फाइल सिस्टम का भी उपयोग कर सकते हैं।

साझा कार्य संचालन

लिनक्स सिस्टम के सभी सॉफ्टवेयर में सामान्य कार्य होते हैं। यही कारण है कि ये कार्य लिनक्स कर्नेल में केंद्रीय हैं। उदाहरण के लिए, फ़ाइल खोलते समय, आप इसे केवल फ़ाइल नाम के साथ खोल सकते हैं, बिना यह जाने कि फ़ाइल भौतिक रूप से कहाँ संग्रहीत है, और यह किन कार्यों और संचालन का उपयोग करेगी। ये सभी कार्य पहले से ही कर्नेल में मौजूद हैं।

आप अपनी फ़ाइल को हार्ड डिस्क पर संग्रहीत कर सकते हैं, इसे कई हार्ड डिस्क के बीच विभाजित कर सकते हैं, या इसे किसी दूरस्थ सर्वर पर भी रख सकते हैं। ऐसे मामलों में साझा फ़ाइल संचार कार्य महत्वपूर्ण हैं। एप्लिकेशन डेटा का आदान-प्रदान करते हैं, इस पर ध्यान दिए बिना कि डेटा कैसे स्थानांतरित किया जाता है। इन डेटा एक्सचेंजों को बनाने के लिए साझा संचार कार्य हैं। यह कदम वायरलेस नेटवर्क या एक निश्चित फोन लाइन पर भी हो सकता है।

लिनक्स में प्रक्रिया प्रबंधन

मेमोरी में डेटा या सूचना पर चलने वाले प्रोग्राम का एक सक्रिय उदाहरण एक प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है। लिनक्स कर्नेल का कार्य इन मेमोरी क्षेत्रों को उत्पन्न करना और उनका ट्रैक रखना है। कर्नेल मेमोरी आवंटित करता है चल रहे प्रोग्राम के लिए और फ़ाइल सिस्टम से निष्पादन योग्य कोड को मेमोरी में लोड करता है। इसके तुरंत बाद, कर्नेल कोड चलाता है।

लिनक्स कर्नेल मल्टीटास्किंग का समर्थन करता है। यह एक ही समय में कई प्रक्रियाओं को चलाने में सक्षम है। हालांकि, किसी भी समय सीमा में केवल एक ही लेनदेन होता है। हालाँकि, लिनक्स कर्नेल समय को छोटे-छोटे टुकड़ों में विभाजित करता है और परिणामस्वरूप, प्रत्येक प्रक्रिया क्रमिक रूप से होती है।

चूंकि ये छोटे समय खंड मिलीसेकंड की वृद्धि में हैं, वे केवल विशिष्ट समय पर सक्रिय होते हैं और शेष समय निष्क्रिय रहते हैं। यहां लिनक्स कर्नेल का काम एक साथ कई प्रक्रियाओं को चलाकर प्रदर्शन को अधिकतम करना है।

यदि समय स्लॉट बहुत लंबे हैं, तो चल रहा एप्लिकेशन उतना उत्तरदायी नहीं हो सकता जितना आप चाहते हैं। यदि समय सीमा बहुत कम है, तो कार्य परिवर्तन में समस्या हो सकती है। प्रक्रिया की प्राथमिकता के आधार पर, यहां आवश्यक समय सीमा अंतराल अलग-अलग होगा। आपने पहले उच्च-प्राथमिकता प्रक्रियाओं और निम्न-प्राथमिकता प्रक्रियाओं के बारे में सुना होगा। यह उन कार्यों में से एक है जिसे लिनक्स कर्नेल नियंत्रित करता है।

यह व्याख्या हमेशा सही नहीं होती है। वास्तविक सीमा यह है कि एक समय में प्रति प्रोसेसर कोर में केवल एक कार्यकर्ता प्रक्रिया हो सकती है। मल्टीप्रोसेसर सिस्टम कई प्रक्रियाओं को समानांतर में चलाने की अनुमति देता है। एक बुनियादी प्रणाली में लगभग हमेशा दर्जनों चलने वाली प्रक्रियाएं होती हैं।

Linux में एक्सेस अधिकार

अन्य ऑपरेटिंग सिस्टम की तरह, आप एक Linux सिस्टम पर कई उपयोगकर्ता बना सकते हैं। ऐसे मामलों में, एक अधिकार प्रबंधन प्रणाली होती है जो व्यक्तिगत उपयोगकर्ताओं और समूहों का समर्थन करती है। यह कहाँ है फ़ाइल और उपयोगकर्ता अनुमतियाँ आओ, खेल में शामिल हो।

लिनक्स कर्नेल डेटा का प्रबंधन करता है और प्रत्येक प्रक्रिया के लिए आवश्यक अनुमतियों की जांच करता है। उदाहरण के लिए, यदि आप किसी फ़ाइल को खोलने का प्रयास करते हैं, तो कर्नेल को एक्सेस अनुमतियों के विरुद्ध प्रक्रिया आईडी की जांच करनी होगी। यदि कर्नेल जाँचता है और देखता है कि आपके पास अनुमतियाँ हैं, तो यह फ़ाइल को खोलेगा।

लिनक्स कर्नेल सब कुछ नियंत्रित करता है

जैसा कि आप देख सकते हैं, लिनक्स कर्नेल आपकी फ़ाइल सुरक्षा से लेकर उपयोगकर्ता बनाने और इंटरनेट से फ़ाइलें डाउनलोड करने तक सब कुछ देखता है। सब कुछ एक निश्चित क्रम में है। प्रत्येक उपयोगकर्ता के अधिकार हैं। लिनक्स कर्नेल चरम प्रदर्शन के लिए प्रक्रियाओं और समय स्लॉट का प्रबंधन करता है।

इसके अलावा, फाइल सिस्टम, जो कि सबसे बड़ी विशेषताओं में से एक है जो अन्य ऑपरेटिंग सिस्टम से लिनक्स कर्नेल को अलग करता है, बहुत महत्वपूर्ण है। लिनक्स एक छिपा हुआ बॉक्स नहीं है। इसके विपरीत, सभी फाइलें और स्रोत कोड सुलभ हैं। लिनक्स कर्नेल की व्यावहारिक और शक्तिशाली प्रकृति को बेहतर ढंग से समझने के लिए, आप लिनक्स निर्देशिका प्रणाली पदानुक्रम की जांच कर सकते हैं।