Noyau Linux - Définition

Source: Wikipédia sous licence CC-BY-SA 3.0.
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.

Caractéristiques techniques

Portabilité

Bien que le but initial du projet était seulement de fournir un noyau de type UNIX sur les architectures x86, la disponibilité des sources a permis à des contributeurs de l'adapter à un très grand nombre d'architectures.

Linux peut fonctionner sur des ordinateurs grand public aussi bien sur les super-calculateurs comme le Roadrunner, classé premier au Top 500 de juin 2009, dans ce même classement Linux était présent sur 88,6 % des machines. Le noyau est également utilisé sur des systèmes embarqués, pourvus d'un matériel plus modeste; parmi les exemples les plus connus, on peut citer les systèmes de navigation GPS TomTom ou le téléphone HTC Magic, équipé de la distribution Linux Android.

Développement du noyau Linux

Si au début de son histoire le développement du noyau Linux était assuré par des développeurs bénévoles, les principaux contributeurs sont aujourd'hui un ensemble d'entreprises, souvent concurrentes, comme Red Hat, Novell, IBM ou Intel.

La licence du noyau Linux est la licence publique générale GNU dans sa version 2. Cette licence est libre, ce qui permet d'utiliser, copier et modifier le code source selon ses envies ou ses besoins. Ainsi, quiconque a les connaissances nécessaires peut participer aux tests et à l'évolution du noyau. Le noyau Linux 2.6 fournit plus de 200 appels systèmes possibles aux applications listés dans

Rôle de Linus Torvalds

Linus Torvalds, créateur du noyau Linux, est le mainteneur officiel depuis le début en 1991. Il est une sorte de « dictateur bienveillant », l'autorité en termes de choix techniques et organisationnels. Les différentes versions du noyau publiées par Linus Torvalds s'appellent « mainline » ou « vanilla » en anglais. Ce sont les noyaux vanilla qui sont intégrés par les distributeurs, avec parfois l'addition de quelques patchs de sécurité, de corrections de bogue ou d'optimisations.

Processus de développement

Linus Torvalds a apporté un changement radical dans la façon dont les systèmes d'exploitation sont développés, en utilisant pleinement la puissance du réseau Internet.

Le processus de développement de Linux est public sur Internet : les sources du noyau y sont visibles par tous, les modifications de ces sources sont publiées et revues sur Internet et sont également visibles de tous. Un cycle de développement incrémental et rapide a été adopté depuis le début (aujourd'hui une nouvelle version est publiée toutes les 8 semaines environ), qui a permis de construire autour de Linux et d'Internet par couches successives une communauté dynamique de développeurs / sociétés / utilisateurs.

Mode de numérotation

Les numéros de version du noyau sont composés de trois chiffres : le premier est le numéro majeur, le second le numéro mineur. Avant l'apparition des versions 2.6.x, les numéros mineurs pairs indiquaient une version stable et les numéros mineurs impairs une version de développement. Ainsi, les versions 2.2, 2.4 sont stables, les versions 2.3 et 2.5 sont des versions de développement. Cependant, depuis la version 2.6 du noyau, ce modèle de numérotation stable/développement a été abandonné et il n'y a donc plus de signification particulière aux numéros mineurs pairs ou impairs. Le troisième chiffre indique une révision, ce qui correspond à des corrections de bogues, de sécurité ou un ajout de fonctionnalité, par exemple 2.2.26, 2.4.30 ou 2.6.11.

Depuis mars 2005 (date de publication du noyau 2.6.11), Greg Kroah-Hartman et Chris Wright tentent de maintenir une branche stabilisée du noyau vanilla de Linus Torvalds. Leur but est de stabiliser davantage le noyau, en intégrant des patchs de correction de bogues, de sécurité ou d'optimisation simples et concis répondant à des critères stricts. Cette branche n'intègre pas de nouvelles fonctionnalités. Leurs publications sont indiquées par un quatrième chiffre de version, par exemple 2.6.11.1 ou 2.6.11.6. Le fonctionnement technique et organisationnel de cette branche sera éprouvé avec le temps, sur le moyen et long terme.

Les patches

Il existe une multitude de patches disponibles sur Internet au sein de la communauté de développement du noyau Linux. Les plus connus sont ceux d'Andrew Morton suffixés -mm qui intègrent des patchs de fonctionnalités et optimisations très demandées et les WOLK (Working Over Loaded Kernel, noyau surchargé fonctionnel).

Les patches d'Ingo Molnár suffixés -rt sont utilisés par les distributions linux multimédia comme DeMuDi ; ils permettent d'obtenir les performances temps réel nécessaires au bon fonctionnement d'une station de travail multimédia professionnelle. Ingo Molnar est aussi à l'origine du débogueur du noyau kgdb.

Chronologie

Version Date Caractéristiques
0.01 17 septembre 1991 diffusion confidentielle
0.02 5 octobre 1991 annonces sur usenet, système quasi inutilisable
0.03 octobre 1991 bash et gcc disponibles en binaire
0.10 décembre 1991 premières contributions externes, internationalisation du clavier
0.11 mi-décembre 1991 pilote pour disquette, SCSI en développement
0.12 5 janvier 1992 mémoire virtuelle, système utilisable, plus de matériel supporté, diffusé en GNU GPL, consoles virtuelles
0.95 7 mars 1992 init/login, X Window est porté, un groupe de discussion existe : alt.os.linux
0.95a 17 mars 1992 Nouveau mainteneur pour les linux root diskette : Jim Winstead
0.96 - 0.99 patch level 15Z 2 ans de développement, pour l'ajout de fonctionnalités et de corrections, les forums comp.os.linux.* sont les plus fréquentés de usenet et sont réorganisés 3 fois, signe que la communauté grandit et est très active.
1.0 mars 1994 Le noyau Linux est stable, pour la production et fournit les services d'un UNIX classique
1.2 mars 1995 Beaucoup plus d'architectures processeur, modules chargeables, …
2.0 juillet 1996 PowerPC, Multiprocesseur, plus de matériels supportés, gestion du réseau plus complète, apparition de la mascote Tux
2.2 janvier 1999 Framebuffer, NTFS, Joliet, IPv6, …
2.4 janvier 2001 USB, PCMCIA, I2O, NFS 3, …
2.6 décembre 2003 ALSA, noyau préemptible, NFS 4, …
2.6.18 19 septembre 2006 Outil Lockdep, Priority inheritance, gestion des priorités avec SMPnice, ordonnanceur CFQ, …
2.6.19 29 novembre 2006 Système de fichiers GFS2, chiffrage eCryptfs, sous-système libata, …
2.6.20 4 février 2007 Virtualisation KVM, Support UDP-Lite, scan asynchrone SCSI, …
2.6.21 25 avril 2007 Interface de paravirtualisation VMI, Dynticks et Clockevents, …
2.6.22 8 juillet 2007 Toute nouvelle couche wifi, allocateur de mémoire SLUB, ordonnanceur d'E/S CFQ, nouveaux pilotes …
2.6.23 9 octobre 2007 Nouvel ordonnanceur de tâches CFS, environnement de support des pilotes en espace utilisateur UIO intégré au noyau, SLUB allocateur de mémoire par défaut, …
2.6.24 24 janvier 2008 Unification des architectures i386 et x86_64, E/S vectorielles, authentification des périphériques USB, ordonnancement de groupe avec CFS, …
2.6.25 16 avril 2008 SMACK (alternative à SELinux), gestion du bus CAN, refonte de timerfd, amélioration de la gestion du temps réel…
2.6.26 13 juillet 2008 Intégration du débogueur du noyau kgdb, début de support des réseaux à topologie maillée unifiée, support des écrans Braille, support du PAT pour architecture x86, montage "--bind" en lecture seule, gestion de droits de sécurité par processus (securebits), amélioration de la virtualisation avec KVM…
2.6.27 9 octobre 2008 Jeu de drivers webcam GSPCA, couche réseau multi-files, UBIFS, système de debug ftrace
2.6.28 24 décembre 2008 Gestionnaire de mémoire pour cartes graphiques GEM (Graphics Execution Manager), système de fichiers ext4, meilleure montée en charge de la gestion mémoire, gestion des réseaux UWB…
2.6.29 23 mars 2009 Intégration de btrfs, SquashFS, pile WiMAX, amélioration d'eCryptfs, intégration de KMS, etc.
2.6.30 9 juin 2009 Intégration de NILFS, d'un cache local pour les systèmes de fichiers distants, du module de sécurité TOMOYO, du support des équipements de stockage objet
2.6.31 9 septembre 2009 Prise en charge d'USB 3.0, apparition de l'API fsnotify pour la notification des évènements relatifs au système de fichiers, défragmentation à chaud d'ext4, moniteur de performances perfcounters
2.6.32 3 décembre 2009 Écriture des données par BDI, Changements dans l'ordonnanceur CFS, Gestion dynamique de l'énergie, Gestion d'intégrité TXT, devtmpfs pour le listage des périphériques, technique KSM pour la réduction de l'empreinte mémoire de systèmes virtualisés avec KVM
2.6.33 24 février 2010 Système de fichier DRBD (en), pilote Nouveau, transaction TCP par cookie, contrôleur IO-Block
2.6.34 16 mai 2010 Systèmes de fichier Ceph et LogFS, mise en veille asynchrone des périphériques, mécanisme de sécurité GTSM, Lockdep-RCU, VGA-Switcheroo
2.6.35 2 août 2010 Fonction cpu_stop, gestion de l'énergie, Compactage mémoire, performances réseau avec RPS et RFS, Qualité de service avec pm_qos, Gestion des interruptions

Frise chronologique

Compilation du noyau

Comme tous les programmes informatiques, le noyau Linux est écrit sous forme de code source, et doit être transformé en binaire exécutable pour être compris par le microprocesseur.

Dans la mesure où le code source du noyau Linux contient une très grande quantité de fonctionnalités, l'utilisateur peut choisir de n'intégrer que celles qui lui sont utiles ou les mieux adaptées (de nombreuses fonctionnalités sont concurrentes) : c'est l'étape de configuration du noyau.

La grande majorité des distributions GNU/Linux installent un noyau précompilé qui répond aux besoins des postes de travail et serveurs. Il est donc rare qu'un utilisateur de Linux ait à compiler un noyau. La compilation permet d'adapter le noyau à des besoins spécifiques comme le support de matériels peu répandus, l'activation de fonctionnalités expérimentales ou l'adaptation à des plate-formes particulières comme des systèmes embarqués.

Le code source du noyau Linux est disponible sur le site kernel.org, mais les distributions GNU/Linux fournissent également des sources empaquetées sur leurs dépôts.

L'étape la plus importante de la compilation d'un noyau personnalisée est la configuration du noyau. Les options de configuration sont déclarées dans le fichier .config, chacun correspond à une fonctionnalité du noyau, qu'on décide d'utiliser ou non. Trois choix sont généralement possibles:

  • Y: la fonctionnalité est compilée et implantée dans l'image du noyau
  • M: la fonctionnalité est compilée comme module
  • N: la fonctionnalité est ignorée

Certaines options consistent en un choix binaire: la fonctionnalité est incluse dans l'image noyau ou n'est pas compilée

Il existe plusieurs outils pour régler la configuration:

  • make config: programme en mode texte qui énumère toutes les options et demande d'entrer son choix
  • make menuconfig: utilitaire en mode texte écrit avec ncurses, il permet une navigation plus aisée dans la configuration
  • make gconfig: outil graphique basé sur GTK
  • make xconfig: outil graphique basé sur Qt
  • make oldconfig: outil permettant de récupérer les paramètres de configuration d'une ancienne version du noyau afin de ne pas recommencer la configuration à zéro.

La compilation du noyau et des modules se fait par la commande make. Cette opération peut être assez longue. L'installation est automatisée, les commandes make install et make modules_install permettent respectivement d'installer l'image du noyau et ses modules.

Pour permettre l'amorçage du système avec la nouvelle image de noyau, il est nécessaire de configurer le chargeur de démarrage ( LILO , GRUB ) pour qu'il exécute l'image du noyau au démarrage.

La distribution Debian fournit un utilitaire, make-kpkg qui automatise les étapes ci-dessus et crée des paquets Debian. Ceci permet ensuite un déploiement facile sur un grand nombre de machines.

Gestion de versions

Le noyau a longtemps été maintenu sans système de gestion de versions, avant tout parce que Linus Torvalds n'aimait pas les systèmes de gestion de version centralisés.

En 2002, le noyau est passé à Bitkeeper, un système qui correspondait aux exigences techniques de Torvalds. Bitkeeper a été offert à Torvalds et à quelques autres, mais il ne s'agissait pas d'un logiciel libre, ce qui a suscité des controverses dans la communauté. Le système n'était pas interopérable avec des systèmes de gestions de version libres tels que CVS et SVN

En avril 2005, les efforts d'Andrew Tridgell pour faire de l'ingénierie inverse sur Bitkeeper ont conduit BitMover, l'éditeur de ce logiciel, à arrêter son soutien au développement de Linux. En réaction, Linus Torvalds et quelques autres ont développé un nouveau système de gestion de versions : Git. Git a été écrit en quelques semaines, et deux mois plus tard, sortait une nouvelle version du noyau développée avec Git. Le projet Git a ensuite volé de ses propres ailes, puis il a été largement adopté dans la communauté du logiciel libre.

Page générée en 0.095 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
A propos - Informations légales | Partenaire: HD-Numérique
Version anglaise | Version allemande | Version espagnole | Version portugaise