kmon

Administrador del Kernel de Linux y Monitor de Actividad 🐧💻

El kernel es la parte del sistema operativo que facilita las interacciones entre los componentes de hardware y software. En la mayoría de los sistemas, se carga al inicio después del cargador de arranque y maneja las solicitudes de E/S, así como los periféricos como teclados, monitores, adaptadores de red y altavoces. Normalmente, el kernel es responsable de la gestión de memoria, gestión de procesos, gestión de dispositivos, llamadas al sistema y seguridad. Las aplicaciones utilizan el mecanismo de llamada al sistema para solicitar un servicio al sistema operativo y, la mayoría de las veces, esta solicitud se pasa al kernel mediante una biblioteca proporcionada por el sistema operativo para invocar la función del kernel correspondiente. Mientras el kernel realiza estas tareas de bajo nivel, reside en una parte separada de la memoria llamada espacio protegido del kernel al que las aplicaciones y otras partes del sistema no pueden acceder. Por el contrario, aplicaciones como navegadores, editores de texto, gestores de ventanas o reproductores de audio/vídeo utilizan un área separada diferente de la memoria, el espacio de usuario. Esta separación evita que los datos del usuario y del kernel interfieran entre sí causando inestabilidad y lentitud, así como evita que los programas de aplicación defectuosos paralicen todo el sistema operativo.
Existen diferentes diseños de kernel debido a las diferentes formas de gestionar las llamadas al sistema y los recursos. Por ejemplo, mientras que los núcleos monolíticos ejecutan todas las instrucciones del sistema operativo en el mismo espacio de direcciones por velocidad, los micronúcleos utilizan espacios diferentes para los servicios de usuario y kernel por modularidad. Además de estos, existen núcleos híbridos, nanonúcleos y exonúcleos. La arquitectura de núcleo híbrido se basa en combinar aspectos de los micronúcleos y los núcleos monolíticos.

El kernel de Linux es el kernel de sistema operativo de código abierto, monolítico y tipo Unix que se utiliza en las distribuciones de Linux, varios sistemas embebidos como enrutadores, así como en todos los sistemas basados en Android. Linus Torvalds concibió y creó el kernel de Linux en 1991 y todavía hoy lo desarrollan miles de desarrolladores. Es un ejemplo destacado de software libre y de código abierto y se utiliza en otros proyectos de software libre, notablemente el sistema operativo GNU. Aunque los sistemas operativos basados en Linux dominan la mayor parte de la informática, todavía presentan algunos de los defectos de diseño que fueron objeto de bastante debate en los primeros días de Linux. Por ejemplo, tiene la mayor huella y la mayor complejidad sobre los otros tipos de núcleos. Pero es una característica de diseño inherente a los núcleos monolíticos. Este tipo de problemas de diseño llevaron a los desarrolladores a agregar nuevas características y mecanismos al kernel de Linux que otros núcleos no tienen.

A diferencia de los núcleos monolíticos estándar, el kernel de Linux también es modular, aceptando módulos de kernel cargables (LKM) que normalmente se utilizan para agregar soporte para nuevo hardware (como controladores de dispositivo) y/o sistemas de archivos, o para agregar llamadas al sistema. Dado que los LKM se pueden cargar y descargar del sistema en tiempo de ejecución, tienen la ventaja de extender el kernel sin necesidad de reiniciar y recompilar. Por lo tanto, las funcionalidades del kernel proporcionadas por los módulos no residirían en la memoria sin ser utilizadas y el módulo correspondiente se puede descargar para liberar memoria y otros recursos.
Los módulos de kernel cargables se encuentran en /lib/modules con la extensión .ko (kernel object) en Linux. Mientras que el comando lsmod se puede utilizar para listar los módulos del kernel cargados, modprobe o insmod/rmmod se utiliza para cargar o descargar un módulo del kernel. insmod/rmmod se utilizan para módulos independientes de modprobe y sin necesidad de instalación en /lib/modules/$(uname -r).

A continuación se muestra un ejemplo simple de un módulo del kernel de Linux que imprime un mensaje cuando se carga y se descarga. Los pasos de compilación e instalación del módulo usando un Makefile se muestran a continuación.``` make # build sudo make install # install sudo modprobe lkm_example # load sudo modprobe -r lkm_example # unload

El comando [dmesg](https://linux.die.net/man/8/dmesg) se utiliza a continuación para recuperar el búfer de mensajes del kernel.```
[16994.295552] [+] Example kernel module loaded.
[16996.325674] [-] Example kernel module unloaded.

kmon proporciona una interfaz de usuario basada en texto para gestionar los módulos del kernel de Linux y monitorear las actividades del kernel. Gestionar significa cargar, descargar, incluir en la lista negra y mostrar la información de un módulo. Estas actualizaciones en los módulos del kernel, registros sobre el hardware y otros mensajes del kernel se pueden rastrear con el monitor de actividad en tiempo real de kmon. Dado que para estas tareas en Linux se requiere el uso de diferentes herramientas como dmesg y kmod, kmon tiene como objetivo reunirlas en una sola ventana de terminal y facilitar el uso tanto como sea posible sin perder funcionalidad.

kmon está escrito en Rust y utiliza las bibliotecas Ratatui y termion para su interfaz de usuario basada en texto.

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