Neden Linux çekirdeği 15+ milyon kod satırı? [kapalı]

Bu monolitik kod tabanının içeriği nedir?

İşlemci mimarisi desteği, güvenliği ve sanallaştırmayı anlıyorum, ancak 600.000'den fazla satır olduğunu hayal edemiyorum.

Çekirdek kod tabanındaki sürücülerin tarihsel ve güncel nedenleri nelerdir?

Bu 15+ milyon hat, şimdiye kadar her donanım için her bir sürücüyü içeriyor mu? Eğer öyleyse, o zaman soru sorulur, sürücüler neden çekirdeğe gömülüdür ve otomatik olarak algılanan ve donanım kimlikleriyle yüklenen paketleri ayrı değiller?

Kod tabanının boyutu, depolama kısıtlamalı veya hafıza kısıtlamalı cihazlar için bir sorun mu?

Tüm bunlar gömülü olsaydı, alan kısıtlı ARM cihazları için çekirdek boyutunu şişiriyor gibi görünüyor. Önişlemci tarafından çok fazla satır ayrılmış mı? Bana deli diyebilirsin, ama anladığım şeyi çalıştırmak için bu kadar mantığa ihtiyaç duyan bir makinenin bir çekirdeğin rolü olduğunu hayal edemiyorum.

Görünüşe göre gittikçe artan doğası nedeniyle, büyüklüğün 50+ yıl içinde bir sorun olacağına dair kanıt var mı?

Sürücüleri dahil etmek, donanım yapıldığında büyümek anlamına gelir.

EDIT : Bunu düşünenler için çekirdeğin doğası olduğunu, bazı araştırmalardan sonra her zaman olmadığını anladım. Carnegie Mellon'un mikro çekirdeği Mach'ı 'genellikle 10.000 kod satırı altında' bir örnek olarak listelendiğinden , bu kadar büyük bir çekirdeğe ihtiyaç duyulmaz.

Sürücüler çekirdek içerisinde tutulur, bu nedenle bir çekirdek değişikliği bir işlevin tüm kullanıcıları için genel bir arama ve değiştirme (veya arama ve el değiştirme) gerektirdiğinde, değişikliği yapan kişi tarafından yapılır. Sürücünüzü API değişiklikleri yapan kişilerce güncellemek, daha yeni bir çekirdeği derlemediğinde kendin yapmak zorunda kalmak yerine çok hoş bir avantajdır.

Alternatif (ağacın dışında tutulan sürücüler için olan şey), yamanın herhangi bir değişikliğe ayak uydurabilmesi için bakım sağlayıcıları tarafından yeniden senkronize edilmesi gerektiğidir.

Hızlı bir arama, ağaç içi ya da ağaç dışı sürücü gelişimi hakkında bir tartışma yaptı .

Linux'un sürdürülme biçimi çoğunlukla her şeyi ana hat deposunda tutmaktır. Küçük soyulmuş çekirdeğin oluşturulması, kontrol etmek için yapılandırma seçenekleriyle desteklenir #ifdef. Böylece, tüm depodaki kodun sadece küçük bir bölümünü derleyen minik soyulmuş çekirdekler oluşturabilirsiniz.

Linux'un gömülü sistemlerde yaygın kullanımı , çekirdek kaynak ağacının daha küçük olduğu yıllardan daha önce Linux'tan daha fazla malzeme bırakma konusunda daha iyi destek sağlamıştır. Süper minimal 4.0 çekirdek, süper minimal 2.4.0 çekirdekten daha küçüktür.

3.13’e karşı yapılan cloc’a göre , Linux yaklaşık 12 milyon satırlık bir kod satırı.

• Sürücülerde 7 milyon LOC /
• Kemer içinde 2 milyon LOC /
• çekirdekte yalnızca 139 bin LOC /

lsmod | wc Debian dizüstü bilgisayarımda çalışma zamanında yüklenen 158 modülleri gösteriyor; bu nedenle dinamik olarak yükleme modülleri, donanımı desteklemek için çok kullanılan bir yöntem.

Sağlam yapılandırma sistemi (örneğin make menuconfig) (kod sizin bakış, ve daha derlemeye hangi kod seçmek için kullanılır değil derleme). Gömülü sistemler, kendi .configdosyalarını yalnızca ilgilendikleri donanım desteğiyle tanımlar (çekirdeğe yerleşik donanım desteği veya yüklenebilir modüller dahil).

Merak eden herkes için, GitHub aynasının satır sayısının açıklaması:

=============================================
    Item           Lines             %
=============================================
  ./usr                 845        0.0042
  ./init              5,739        0.0283
  ./samples           8,758        0.0432
  ./ipc               8,926        0.0440
  ./virt             10,701        0.0527
  ./block            37,845        0.1865
  ./security         74,844        0.3688
  ./crypto           90,327        0.4451
  ./scripts          91,474        0.4507
  ./lib             109,466        0.5394
  ./mm              110,035        0.5422
  ./firmware        129,084        0.6361
  ./tools           232,123        1.1438
  ./kernel          246,369        1.2140
  ./Documentation   569,944        2.8085
  ./include         715,349        3.5250
  ./sound           886,892        4.3703
  ./net             899,167        4.4307
  ./fs            1,179,220        5.8107
  ./arch          3,398,176       16.7449
  ./drivers      11,488,536       56.6110
=============================================

driversBir katkı çok linecount arasında.

Şu ana kadarki cevaplar “çok fazla kod var” gibi görünüyor ve hiç kimse soruyu en mantıklı cevapla çözemiyor : 15M +? NE OLMUŞ YANİ? 15M kaynak kod satırının balık fiyatıyla ne ilgisi var? Bunu bu kadar düşünülemez yapan şey nedir?

Linux açıkça çok şey yapıyor. Her şeyden çok daha fazlası ... Ancak puanlarınızdan bazıları, inşa edildiğinde ve kullanıldığında neler olduğuna saygı göstermediğinizi gösteriyor.

• Her şey derlenmedi. Çekirdek yapı sistemi, kaynak kod kümelerini seçen yapılandırmaları hızlı bir şekilde tanımlamanıza izin verir. Bazıları deneysel, bazıları eski, bazıları ise sadece her sistem için gerekli değildir. Şuna /boot/config-$(uname -r)(Ubuntu'da) make menuconfigbakın, ne kadar dışlandığını göreceksiniz.

  Ve bu değişken hedefli bir masaüstü dağıtımıdır. Gömülü bir sistemin konfigürasyonu sadece ihtiyaç duyduğu şeyleri alır.

• Her şey yerleşik değil. Yapılandırmamda, Çekirdek özelliklerinin çoğu modüller olarak oluşturulmuştur:

  grep -c '=m' /boot/config-`uname -r`  # 4078
  grep -c '=y' /boot/config-`uname -r`  # 1944
  

  Açık olmak gerekirse, bunların hepsi yerleşik olabilir ... Tıpkı yazdırılıp devasa bir kağıt sandviç haline getirilebildikleri gibi. Kesikli bir donanım işi için özel bir yapı oluşturmadıysanız, bu mantıklı olmazdı (bu durumda, bu öğelerin sayısını zaten kısalmış olacaktınız).

• Modüller dinamik olarak yüklenmiştir. Bir sistemde mevcut binlerce modül olmasına rağmen, sistem tam ihtiyacınız olan şeyleri yüklemenizi sağlar. Çıktıları karşılaştırın:

  find /lib/modules/$(uname -r)/ -iname '*.ko' | wc -l  # 4291
  lsmod | wc -l                                         # 99
  

  Neredeyse hiçbir şey yüklenmedi.

• Mikro çekirdekler aynı şey değil. Giden görüntüye bakarak sadece 10 saniye Vikipedi sayfasından size bağlı onlar tamamen farklı bir şekilde dizayn edilmiştir vurgulamak istiyorum.

  

  Linux sürücüleri kullanıcı alanı değil içselleştirilir (çoğunlukla dinamik olarak yüklenmiş modüller olarak) ve dosya sistemleri benzer şekilde içseldir. Bu neden harici sürücü kullanmaktan daha kötü? Genel amaçlı hesaplamalarda neden mikro daha iyidir?

Yorumlar yine alamayacağınızı vurgulamaktadır. Linux'u ayrı bir donanıma dağıtmak istiyorsanız (örn. Havacılık, bir TiVo, tablet, vb.), Yalnızca ihtiyacınız olan sürücüleri oluşturacak şekilde yapılandırın . Aynı şeyi masaüstünüzde de yapabilirsiniz make localmodconfig. Sıfır esnekliğe sahip küçük bir amaç amaçlı Çekirdek yapısı ile bitirdiniz.

Ubuntu gibi dağıtımlar için tek bir 40 MB Çekirdek paketi kabul edilebilir. Hayır, fırçalayın, 4000'den fazla kayan modülü paketler gibi tutmak büyük arşivleme ve indirme senaryosuna tercih edilir. Onlar için daha az disk alanı kullanıyor, derleme zamanında paketlenmesi daha kolay, saklaması daha kolay ve kullanıcıları için daha iyi (sadece çalışan bir sisteme sahip).

Gelecek de bir sorun olarak görünmüyor. CPU hızı, disk yoğunluğu / fiyatlandırma ve bant genişliği iyileştirmeleri oranı, Çekirdeğin büyümesinden çok daha hızlı görünüyor. 10 yıl içinde 200 MB’lık bir Çekirdek paketi dünya olmazsa son olmaz.

Aynı zamanda tek yönlü bir yol değil. Kod korunmazsa kovulur.

tinyconfig kabarcık grafik svg (keman)

Çekirdek derlemesinden json oluşturmak için kabuk betiği , http://bl.ocks.org/mbostock/4063269 ile kullanın.

Düzenleme : çıktı unifdefbazı sınırlama var ( -Iyok sayılır ve -includedesteklenmiyor, ikincisi oluşturulan yapılandırma başlığını eklemek için kullanılır) bu noktada catçok fazla değişmez:

274692 total # (was 274686)

komut dosyası ve prosedür güncellendi.

Sürücülerin yanı sıra, kemer vb. Seçilen yapılandırmaya bağlı olarak derlenmiş veya derlenmemiş çok sayıda koşullu kod var, kod mutlaka dinamik yüklü modüllerde değil, çekirdekte yerleşik.

Bu yüzden, indirilen linux-4.1.6 kaynakları , tinyconfig'i seçti, modülleri etkinleştirmiyor ve dürüstçe ne etkinleştirdiğini ya da bir kullanıcının çalışma zamanında, onunla ne yapabileceğini bilmiyorum: çekirdeği yapılandır:

# tinyconfig      - Configure the tiniest possible kernel
make tinyconfig

çekirdeği inşa

time make V=1 # (should be fast)
#1049168 ./vmlinux (I'm using x86-32 on other arch the size may be different)

çekirdek oluşturma işlemi , dosyaları *.cmdoluşturmak .o, bu dosyaları işlemek ve hedef ve bağımlılıkları kopyalamak için script.shaşağıdaki komut satırına dahil edilen gizli dosyaları bırakır ve bunları find ile kullanır :

find -name "*.cmd" -exec sh script.sh "{}" \;

Bu, .oadlandırılan hedefin her bağımlılığı için bir kopya oluşturur..o.c

.c kodu

find -name "*.o.c" | grep -v "/scripts/" | xargs wc -l | sort -n
...
   8285 ./kernel/sched/fair.o.c
   8381 ./kernel/sched/core.o.c
   9083 ./kernel/events/core.o.c
 274692 total

h başlıkları (sterilize edilmiş)

make headers_install INSTALL_HDR_PATH=/tmp/test-hdr
find /tmp/test-hdr/ -name "*.h" | xargs wc -l
...
  1401 /tmp/test-hdr/include/linux/ethtool.h
  2195 /tmp/test-hdr/include/linux/videodev2.h
  4588 /tmp/test-hdr/include/linux/nl80211.h
112445 total

Monolitik çekirdeklerin yörüngeleri, en başından beri Tananbaum ve Torvalds arasında tartışıldı. Her şey için kullanıcı alanına girmeniz gerekmiyorsa, çekirdeğin arayüzü daha basit olabilir. Eğer çekirdek monolitik ise, o zaman dahili olarak daha fazla optimize edilebilir (ve daha fazla dağınık!).

Bir süredir uzlaşma olarak modüllerimiz oldu. Ve DPDK gibi şeylerle devam ediyor (daha fazla ağ işlevselliğini çekirdek dışına taşıyor). Daha fazla çekirdek eklendikçe, kilitlenmekten kaçınmak önemlidir; bu yüzden daha fazla şey kullanıcı alanına taşınır ve çekirdek küçülür.

Monolitik çekirdeklerin tek çözüm olmadığını unutmayın. Bazı mimarilerde, çekirdek / kullanıcı alanı sınırı diğer işlev çağrılarından daha pahalı değildir ve bu da mikro çekirdeği çekici kılar.