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The Linux kernel: Top 5 innovations
Linux 内核:五大创新
想知道什么是真正的(不是那种时髦的)在 Linux 内核上的创新吗？请继续阅读。
创新 这个词在科技行业的传播几乎和 革命 一样多，所以很难区分那些夸张和真正令人振奋的东西。Linux 内核被称为创新的，但它又被称为现代计算中最大的黑客，一个微观世界中的庞然大物。
撇开市场和模式不谈，Linux 可以说是开源世界中最受欢迎的内核，它在近30年的生命周期中引入了一些真正的游戏改变者。
Cgroups (2.6.24)
早在2007年，Paul Menage 和 Rohit Seth 就在内核中添加了深奥的control groups (cgroups)功能(cgroups 的当前实现是由 Tejun Heo 重写的。)这种新技术最初被用作一种方法，从本质上来说，是为了确保一组特定任务的服务质量。
例如，您为与您的 WEB 服务相关联的所有任务创建一个控制组定义 ( cgroup )，为常规备份创建另一个 cgroup ，为一般操作系统需求创建另一个cgroup。然后，您可以控制每个组的资源百分比，这样您的操作系统和 WEB 服务就可以获得大部分系统资源，而您的备份进程可以访问剩余的资源。
然而，cgroups 最著名的是它作为今天驱动云技术的角色:容器。事实上，cgroups 最初被命名为进程容器。当它们被 LXC，CoreOS和 Docker 等项目采用时，这并不奇怪。
就像闸门打开后一样，“ 容器 ”一词恰好成为了 Linux 的同义词，微服务风格的基于云的“应用”概念很快成为了规范。如今，很难脱离 cgroups ，他们是如此普遍。每一个大规模的基础设施(可能还有你的笔记本电脑，如果你运行 Linux 的话)都以一种有意思的方式使用了 cgroups ，使你的计算体验比以往任何时候都更加易于管理和灵活。
例如，您可能已经在电脑上安装了Flathub或Flatpak，或者您已经在工作中使用Kubernetes和/或OpenShift。不管怎样，如果“容器”这个术语对你来说仍然模糊不清，你可以在 Linux 容器背后的应用场景 获得对容器的实际理解。
LKMM (4.17)
2018年，Jade Alglave, Alan Stern, Andrea Parri, Luc Maranget, Paul McKenney, 和其他几个人的辛勤工作的成果被合并到主线 Linux 内核中，以提供正式的内存模型。Linux 内核内存[一致性]模型(LKMM)子系统是一套描述Linux 内存一致性模型的工具，同时也产生测试用例。
随着系统在物理设计上变得越来越复杂(增加了更多的中央处理器内核，高速缓存和内存增加，等等)，它们就越难知道哪个中央处理器需要哪个地址空间，以及何时需要。例如，如果 CPU0 需要将数据写入内存中的共享变量，并且 CPU1 需要读取该值，那么 CPU0 必须在 CPU1 尝试读取之前写入。类似地，如果值是以一种顺序写入内存的，那么期望它们也以同样的顺序被读取，而不管哪个或哪些 CPU 正在读取。
即使在单个处理器上，内存管理也需要特定的顺序。像 x = y 这样的简单操作需要处理器从内存中加载 y 的值，然后将该值存储在 x 中。在处理器从内存中读取值之前，是不能将存储在 y 中的值放入 x 变量的。还有地址依赖:x[n] = 6 要求在处理器能够存储值6之前加载 n 。
LKMM 帮助识别和跟踪代码中的这些内存模式。这部分是通过一个名为 herd 的工具来实现的，该工具定义了内存模型施加的约束(以逻辑公式的形式)，然后列举了与这些约束一致性的所有可能的结果。
低延迟补丁 (2.6.38)
很久以前，在2011年之前的日子里，如果你想在 Linux进行 多媒体工作 multimedia work on Linux ，您必须获得一个低延迟内核。这主要适用于录音/audio recording，同时添加了许多实时效果(如对着麦克风唱歌和添加混音，以及在耳机中无延迟地听到您的声音)。有些发行版，如Ubuntu Studio，可靠地提供了这样一个内核，所以实际上这没有什么障碍，当艺术家选择发行版本时，只是作为一个重要提醒。
然而，如果您没有使用 Ubuntu Studio ，或者您需要在分发之前更新您的内核，您必须跳转到 rt-patches 网页，下载内核补丁，将它们应用到您的内核源代码，编译，然后手动安装。
然后，随着内核版本2.6.38的发布，这个过程结束了。默认情况下，Linux 内核突然像变魔术一样内置了低延迟代码(根据基准测试，延迟至少降低了10倍)。不再下载补丁，不用编译。一切都很顺利，这都是因为 Mike Galbraith 编写了一个200行的小补丁。
对于全世界的开源多媒体艺术家来说，这是一个游戏规则的改变。从2011年开始到2016年事情变得如此美好，我向自己做了一个挑战，要求在树莓派v1(型号B)上建造一个数字音频工作站(DAW)，结果发现它运行得出奇地好。
RCU (2.5)
RCU，或称读-拷贝-更新，是计算机科学中定义的一个系统，它允许多个处理器线程从共享内存中读取数据。它通过推迟更新来做到这一点，但也将它们标记为已更新，以确保数据读取为最新内容。实际上，这意味着读取与更新同时发生。
典型的 RCU 循环有点像这样:
- 删除指向数据的指针，以防止其他读操作引用它。
- 等待读完成他们的关键处理。
- 回收内存空间。
将更新阶段划分为删除和回收阶段意味着更新程序会立即执行删除，同时推迟回收直到所有活动读取完成(通过阻止它们或注册一个回调以便在完成时调用)。
虽然读-拷贝-更新的概念不是为 Linux 内核发明的，但它在 Linux 中的实现是该技术的一个定义性的例子。
合作 (0.01)
对于 Linux 内核创新的问题，最重要的是协作，最终答案也是。称之为好时机，称之为技术优势，称之为黑客能力，或者仅仅称之为开源，但 Linux 内核及其支持的许多项目是协作与合作的光辉范例。
它远远超出了内核范畴。各行各业的人都对开源做出了贡献，可以说是因为 Linux 内核。Linux 曾经是，现在仍然是 自由软件的主要力量，激励人们把他们的代码、艺术、想法或者仅仅是他们自己带到一个全球化的、有生产力的、多样化的人类社区中。
你最喜欢的创新是什么？
这个列表偏向于我自己的兴趣:容器、非统一内存访问(NUMA)和多媒体。我肯定把你最喜欢的内核创新从列表中去掉了。在评论中告诉我！
via: https://opensource.com/article/19/8/linux-kernel-top-5-innovations
作者：Seth Kenlon 选题：lujun9972 译者：heguangzhi 校对：校对者ID