新Linux入門｜Linuxとハードウェアの仕組み：カーネル・ドライバ・アーキテクチャを解説

　Linuxって「OS（オペレーティングシステム）」の一種ですが、実はその中身にはたくさんの仕組みが詰まっています。
「カーネル」「ドライバ」「アーキテクチャ」…なんて言葉を聞いたことがありますか？

　この記事では、Linuxがどうやってハードウェアとやり取りしているのかを、わかりやすく解説していきます💡

⚙️ Linuxの全体構造をイメージしてみよう

Linuxは、単なるアプリの集合体ではありません。
　実は、ハードウェアの上に「カーネル（Kernel）」があり、その上にアプリケーションが動いています。

レイヤー役割の説明例
🧩 アプリケーション層ユーザーが直接操作するプログラムbash, Firefox, LibreOffice
🧠 カーネル層ハードウェアを制御し、アプリとの仲介をするLinux Kernel
⚡ ハードウェア層実際に動作する物理デバイスCPU, メモリ, GPU, HDDなど

つまり、アプリが「ファイルを開きたい」と頼むと、
カーネルが「じゃあストレージに指示を出すね」とハードウェアに命令してくれるわけです📡

🧠 Linuxカーネルとは？

Linuxの心臓部が「カーネル（Kernel）」です💓
カーネルは、アプリからのリクエストを受けてハードウェアに命令を出します。

たとえば、メモリやCPU、ネットワークなどのリソースを管理し、
複数のプロセスが同時に動いてもシステム全体が安定するように調整してくれます。

確認コマンドはこちら👇

[suzuki@AlmaLinux ~]$ uname -r
5.14.0-611.5.1.el9_7.x86_64

🔍 uname -r は「現在動作しているカーネルのバージョン」を表示します。
Linuxをアップデートするとき、このバージョンが上がることがあります。

🔌 デバイスドライバとは？

ドライバは、ハードウェアとカーネルをつなぐ「通訳さん」みたいな存在です🎧
キーボード、マウス、GPU、ネットワークカード…
これらが動くのは、それぞれに対応したドライバがあるからなんです。

📘 ドライバを確認するには

[suzuki@AlmaLinux ~]$ lsmod
Module                  Size  Used by
uinput                 24576  0
nls_utf8               12288  1
isofs                  65536  1
snd_seq_dummy          12288  0
snd_hrtimer            12288  1
（省略）

lsmod は、現在読み込まれているドライバ（カーネルモジュール）を一覧表示します。
もし特定のデバイスが動かないときは、この一覧にそのドライバがあるかをチェックします👀

🧩 ハードウェアアーキテクチャとは？

アーキテクチャ（architecture）は、
「CPUの構造」や「命令セット」の違いを表す言葉です。

Linuxは、さまざまなハードウェアアーキテクチャで動作します。
代表的なものを表にまとめてみましょう👇

アーキテクチャ主な用途特徴
x86 / x86_64PCやサーバIntel / AMD製CPUに対応
ARMスマートフォン、Raspberry Piなど消費電力が少ない、省電力設計
PowerPC組み込み機器や一部サーバ高信頼性設計
RISC-V新しいオープンアーキテクチャカスタマイズ性が高い

確認コマンドはこちら👇

[suzuki@AlmaLinux ~]$ uname -m
x86_64

uname -m は、システムがどのアーキテクチャで動作しているかを表示します。
この例では「x86_64」、つまり64ビット版のIntel/AMD CPUですね🖥️

⚡ ハードウェアリソースの管理

Linuxカーネルは「マルチタスク」が得意✨
複数のプログラムを同時に実行しながら、CPUやメモリ、ストレージを効率的に使い分けます。

主な管理対象をまとめるとこんな感じです👇

リソース管理の内容確認コマンド例
CPUスケジューリング（誰にCPUを使わせるか）top, ps aux
メモリ使用量やキャッシュの管理free -h
ストレージ読み書き・マウントの管理lsblk, df -h
ネットワーク通信の制御ip addr, ss -tuln

例えば、CPUの使用状況を確認するには

[suzuki@AlmaLinux ~]$ top

top - 16:55:43 up  2:40,  2 users,  load average: 0.04, 0.01, 0.00
Tasks: 214 total,   1 running, 213 sleeping,   0 stopped,   0 zombie
%Cpu(s):  0.3 us,  0.8 sy,  0.0 ni, 97.1 id,  0.0 wa,  1.5 hi,  0.2 si,  0.0 st
MiB Mem :   1707.2 total,     81.7 free,   1010.7 used,    785.6 buff/cache
MiB Swap:   2048.0 total,   2048.0 free,      0.0 used.    696.4 avail Mem 

    PID USER      PR  NI    VIRT    RES    SHR S  %CPU  %MEM     TIME+ COMMAND          
   5533 suzuki    20   0 4196452 373332 144064 S   4.3  21.4   0:15.09 gnome-shell      
   6256 suzuki    20   0  918368  62092  48360 S   0.7   3.6   0:02.01 gnome-terminal-  
   5381 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:00.34 kworker/u10:1-e+ 
   5395 root      20   0       0      0      0 I   0.3   0.0   0:00.40 kworker/u9:2-ev+ 
      1 root      20   0  174676  17400  11148 S   0.0   1.0   0:00.88 systemd          
      2 root      20   0       0      0      0 S   0.0   0.0   0:00.02 kthreadd
（省略）

top コマンドは、プロセスの一覧とCPU・メモリの利用率をリアルタイムで表示します📊

🌍 まとめ

　Linuxは単なるOSではなく、カーネル・ドライバ・アーキテクチャの3つが協力しあって動いています。
アプリがスムーズに動くのは、カーネルがハードウェアを上手に扱っているからなんです😊

　サーバでもデスクトップでも、AlmaLinux 9.6 のようなディストリビューションが安定して動作するのは、この堅牢な仕組みのおかげなんですね💪✨