Redigerer Linuxkjernen (avsnitt)

=== Beskyttelsesringer ===
{{utdypende|vmlinux|beskyttelsesring|brukermodus}}
[[Fil:Priv rings.svg|300px|thumb|right|Beskyttelsesringer for [[x86-arkitektur|x86]] i [[beskyttet modus]].{{byline|Illustrasjon: Hertzsprung|24. august 2007}}]]
[[Fil:Linux kernel map.png|thumb|300px|Kart over Linuxkjernen.{{byline|Illustrasjon: Conan|27. september 2008}}]]
[[Fil:Linux kernel ubiquity.svg|thumb|300px|Linuxkjernen støtter ulike [[datamaskinarkitektur]]er, og gir en felles plattform for å kjøre [[fri og åpen programvare|fri og åpen]] så vel som [[proprietær programvare]].{{byline|Illustrasjon: ScotXW|20. august 2013}}]]
Moderne mikroprosessorer har [[beskyttelsesring]]er, som beskytter data og funksjonalitet fra feil. I [[Linux]] gjenspeiles de i skillet mellom [[brukermodus]] og kjernemodus. Eksempler på programmer som kjører i brukermodus er [[applikasjonsprogramvare]], [[vindussystem]]ene [[vindussystemet X|X]], [[Wayland]], [[Mir (programvare)|Mir]] og en rekke [[skrivebordsmiljø]]er. De har ikke lov til å utføre maskinvarerelaterte kommandoer direkte, men sender [[systemkall]] til Linuxkjernen som utfører disse kommandoene. Linuxkjernen er således den betrodde delen av Linux, som utfører maskinvarerelaterte kommandoer direkte. En slik beskyttelse sørger for [[feiltoleranse]], og hindrer at [[programvarefeil]] i en [[nettleser]] eller et annet brukerprogram krasjer hele operativsystemet. [[Windows 95]] og [[Windows 98]] manglet til sammenligning slik feiltoleranse. Der kunne for eksempel programvarefeil i et [[videospill]] havarere hele datasystemet. [[OS/2]] og [[Windows NT]] på den andre siden, utnyttet i likhet med Linux [[Beskyttet modus|den beskyttede modus]] i x86-arkitekturen hvor disse beskyttelsesringene blir tatt i bruk.

Beskyttelsesringene gir ulike ''prioritetsnivåer'', hvor operativsystemkjernen har større ''prioritet'' enn brukerprogrammer, dersom de to kommer i konflikt. Linuxkjernen kjører i prioritetsring 0 (høyest prioritet), mens de øvrige prosesser kjører i prioritetsring 3.

Den monolittiske kjernen gjør at hele Linuxkjernen kjører i ring 0. En mikrokjerne ville ha ført til at kun det absolutt minste antall tjenester hadde kjørt i ring 0, og at de resterende delene av operativsystemkjernen kjørte i ring 3. Dette ville igjen ha svekket ytelsen, fordi ring 3 er tregere enn ring 0, og fordi ulike deler av kjernen hadde vært nødt til å sende systemkall til hverandre i stedet for å utføre kommandoer direkte. Mikrokjerner er enklere å modifisere, men prisen for modulariteten er en svekket ytelse.

Figuren nedenfor viser de ulike lagene i Linux. Den viser også skillet mellom brukermodus og kjernemodus.

Utstyrsdrivere og kjerneutvidelser for [[Skedulering (informatikk)|skedulering]], [[interprosesskommunikasjon]], [[minnehåndtering]], virtuelle filer, [[datanett]], Fieldbus og generiske tellere kjører i operativsystemkjernen (ring 0), med full tilgang til maskinvaren. Dette gjelder også komponentene [[Advanced Linux Sound Architecture]], [[Security-Enhanced Linux]] (SELinux), etc. Nevneverdige unntak er [[Virtuelt filsystem|virtuelle filsystemer]] som er basert på ''[[Filesystem in Userspace]]'' (FUSE) og ''character in userspace'' (CUSE), såvel som deler av UIO (utstyrsdrivere i brukermodus).<ref>{{cite web
 | url = https://lwn.net/Articles/308445/
 | title = Character devices in user space
 | date = 25. november 2008 | accessdate = 7. mai 2015
 | author = Jake Edge | publisher = [[LWN.net]]
}}</ref><ref>{{cite web
 | url = https://lwn.net/Articles/232575/
 | title = UIO: user-space drivers
 | date = 2. mai 2007 | accessdate = 7. mai 2015
 | author = Jonathan Corbet | publisher = [[LWN.net]]
}}</ref> [[Vindussystemet X]] og [[Wayland]], som de fleste bruker sammen med Linux, kjører i brukermodus. Til forskjell fra tradisjonelle monolittiske kjerner, kan utstyrsdrivere konfigureres som [[lastbar kjernemodul|lastbare kjernemoduler]], som innlastes og avlastes mens systemet kjører. Utstyrsdrivere også under visse omstendigheter bli deaktivert og aktivert dynamisk, for å håndtere [[interrupt|maskinvareavbrudd]] og for bedre å støtte [[symmetrisk flerprosessering]].<ref name="lwn-22912">{{cite web
 | url = https://lwn.net/Articles/22912/
 | title = Driver porting: the preemptible kernel
 | date = 24. februar 2003 | accessdate = 7. mai 2015
 | author = Jonathan Corbet | publisher = [[LWN.net]]
}}</ref> Linuxkjernen mangler et [[Binærkompatibilitet|binært applikasjonsgrensesnitt]] (ABI).<ref>{{cite web |url=https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/Documentation/stable_api_nonsense.txt |title=The Linux Kernel Driver Interface |last=Kroah-Hartman |first=Greg |authorlink=Greg Kroah-Hartman |url-status=dead |archiveurl=https://web.archive.org/web/20150426153026/https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/Documentation/stable_api_nonsense.txt |archivedate=2015-04-26 |tittel=Arkivert kopi |besøksdato=2015-04-10 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20150426153026/https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/Documentation/stable_api_nonsense.txt |arkivdato=2015-04-26 |url-status=død }}</ref>

Maskinvaren er også en del av filsystemets hierarki. Utstyrsdrivere har et grensesnitt til brukerapplikasjoner gjennom en definisjon i [[Mappe (filsystem)|katalogene]] <code>[[utstyrsfil|/dev]]</code> eller <code>[[sysfs|/sys]]</code>.<ref name="tldp file">{{cite web |url=http://tldp.org/LDP/Linux-Filesystem-Hierarchy/html/index.html |title=Linux Filesystem Hierarchy: Chapter 1. Linux Filesystem Hierarchy |last=Nguyen |first=Binh |date=30. juli 2004 |publisher=The Linux Documentation Project |accessdate=28. november 2012}}</ref> Prosessinformasjon blir definert i katalogen <code>[[procfs|/proc]].</code><ref name="tldp file" />

{| class="wikitable"
|--style="background-color: #FFFDD0;"
! rowspan=3 | Brukermodus
| colspan=1 | '''Applikasjoner'''
| colspan=5 | [[Bash]], [[LibreOffice]], [[GIMP]], [[Blender (programvare)|Blender]], [[0 A.D.]], [[PostgreSQL]], [[MySQL]], [[MariaDB]], [[Mozilla Thunderbird]], [[Mozilla Firefox]], etc.
|-style="background-color: #def;"
| '''Lavnivå systemkomponenter'''
| colspan=1 | '''[[Daemon (programvare)|Daemoner]]''':<br />''[[systemd]], [[runit]], logind, networkd, [[PulseAudio|soundd]], …''
| colspan=1 | '''[[Skrivebordsmiljø]]''':<br /> ''[[GNOME]]'', ''[[KDE Software Compilation|KDE]]'', ''[[Xfce]]'', ''[[LXDE]]'', ''[[Sugar (programvare)|Sugar]]'', ''[[MATE (programvare)|MATE]]'', ''[[Cinnamon (programvare)|Cinnamon]]'', ''[[Enlightenment (programvare)|Enlightenment]]'', ''[[LXQt]]'', ''[[Budgie (skrivebordsmiljø)|Budgie]]''<br /><br />'''[[Vindussystem]]''':<br />''[[X11]], [[XFree86]], [[Wayland]], [[Mir (programvare)|Mir]], [[SurfaceFlinger]] (Android)''
| colspan=2 | '''Andre biblioteker:'''<br />''[[GTK+]], [[Qt]], [[Enlightenment Foundation Libraries|EFL]], [[SDL]], [[Simple and Fast Multimedia Library|SFML]], [[Fast Light Toolkit|FLTK]], [[GNUstep]]'', etc.
| colspan=1 | '''Grafikk''':<br />''[[Mesa (datagrafikk)|Mesa]]'', ''[[AMD Catalyst]]'', …
|- style="background-color: #dfd""  
| colspan=1 | '''[[C-standardbiblioteket]]'''
| colspan=5 | open(), exec(), sbrk(), socket(), fopen(), calloc(), … (omkring 2000 subrutiner)<br />''[[GNU C Library|glibc]]'' er kompatibelt med [[POSIX]] og [[Single UNIX Specification]] (SUS), ''[[uClibc]]'' var for innebygde systemer, ''[[Bionic (programvare)|bionic]]'' er skrevet for [[Android (operativsystem)|Android]], etc.
|-style="background-color: #ffb7b7;"
! rowspan=6  | '''Linuxkjernen (kjernemodus)'''
| colspan=8 |[[stat (systemkall)|stat]], [[splice (systemkall)|splice]], [[dup (systemkall)|dup]], [[read (systemkall)|read]], [[open (systemkall)|open]], [[ioctl]], [[write (systemkall)|write]], [[mmap]], [[close (systemkall)|close]], <code>[[exit (systemkall)|exit]],</code> [[unlink (systemkall)|unlink]], [[Fork (Unix)|fork]], [[Exec (systemkall)|exec]], etc.<br />(omkring 380 POSIX/SUS-kompatible [[systemkall]])
|- style="background-color: #ffb7b7;"
| colspan=2 | Delsystem for<br />Fieldbus *)
| colspan=4 | Delsystem for<br />Generiske tellere *)
|- style="background-color: #ffb7b7;"
| Delsystem for<br />[[Skedulering (informatikk)|skedulering]]
| Delsystem for<br />[[interprosesskommunikasjon]]
| Delsystem for<br />[[minnehåndtering]]
| Delsystem<br />for virtuelle filer
| colspan=2 | Delsystem for [[datanett|nettverk]]
|- style="background-color: #ffb7b7;"
| colspan=8 | Andre komponenter: [[Advanced Linux Sound Architecture|ALSA]], [[Direct Rendering Infrastructure|DRI]], [[evdev]], [[Logical Volume Manager (Linux)|LVM]], [[device mapper]], [[Linux Network Scheduler]], [[Netfilter]]<br />[[Linux Security Modules]]: ''[[Security-Enhanced Linux|SELinux]]'', ''[[TOMOYO Linux|TOMOYO]]'', ''[[AppArmor]]'', ''[[Smack (Linux sikkerhetsmodul)|Smack]]''
|- style="background-color: #ffd99c;"
! colspan=7 | Maskinvare ([[mikroprosessor]], [[RAM|hovedminne]], [[datalager]], etc.)
|}

<sup>*)</sup> Tilføyd i versjon 5.2