Le noyau Linux est un noyau de système d'exploitation de type UNIX. Il est utilisé dans les systèmes d'exploitation Linux. Le noyau Linux est un logiciel partiellement libre développé essentiellement en langage C par des milliers de bénévoles et salariés collaborant sur Internet.
Le noyau est le cœur du système, c'est lui qui s'occupe de fournir aux logiciels une interface de programmation pour utiliser le matériel. Le noyau Linux a été créé en 1991 par Linus Torvalds pour les compatibles PC. Initialement conçu pour l'architecture de processeur x86, il a ensuite été porté sur de nombreuses autres, dont m68k, PowerPC, ARM, SPARC, MIPS et RISC-V. Il s'utilise dans une très large gamme de matériel, des systèmes embarqués aux superordinateurs, en passant par les téléphones mobiles et ordinateurs personnels.
Ses caractéristiques principales sont d'être multitâche et multi-utilisateur. Il respecte les normes POSIX ce qui en fait un digne héritier des systèmes UNIX. Au départ, le noyau a été conçu pour être monolithique. Ce choix technique fut l'occasion de débats enflammés entre Andrew S. Tanenbaum, professeur à l'université libre d'Amsterdam qui avait développé Minix, et Linus Torvalds. Andrew Tanenbaum arguant que les noyaux modernes se devaient d'être des micro-noyaux et Linus répondant que les performances des micro-noyaux n'étaient pas bonnes. Depuis sa version 2.0, le noyau, bien que n'étant pas un micro-noyau, est modulaire, c'est-à-dire que certaines fonctionnalités peuvent être ajoutées ou enlevées du noyau à la volée (en cours d'utilisation).
En 1991, les compatibles PC dominent le marché des ordinateurs personnels et fonctionnent généralement avec les systèmes d'exploitation MS-DOS, Windows ou OS/2. Les PC basés sur le microprocesseur Intel 80386, vendus depuis 1986, commencent à être abordables. Mais les systèmes grand public restent attachés à la compatibilité avec les anciens processeurs 16 bits d'Intel et exploitent mal les capacités 32 bits et l'unité de gestion mémoire du 80386.
C'est cette année que l’étudiant finlandais Linus Torvalds, indisposé par la faible disponibilité du serveur informatique UNIX de l’université d'Helsinki, entreprend le développement d’un noyau de système d'exploitation, qu’on appellera plus tard « Linux ». Linus désire alors surtout comprendre le fonctionnement de son ordinateur fondé sur un Intel 80386.
Linus Torvalds fait son apprentissage avec le système d’exploitation Minix. Comme le concepteur de Minix — Andrew Tanenbaum — refuse d’intégrer les contributions visant à améliorer Minix, Linus décide de programmer un remplaçant de Minix. Il commence par développer un simple émulateur de terminal, qu’il utilise pour se connecter via un modem au serveur informatique de son université. Après l’ajout de diverses fonctionnalités dont un système de fichiers compatible avec celui de Minix, Linus oriente son projet vers quelque chose de plus ambitieux : un noyau aux normes POSIX. À ce noyau, il adapte de nombreux composants disponibles du système d’exploitation GNU pour obtenir un système d’exploitation plus complet.
Le 25 août 1991, il annonce sur le forum Usenet news:comp.os.minix qu'il écrit un système d'exploitation, mais en tant que « hobby, qui ne sera pas grand et professionnel comme gnu ». Le 5 octobre 1991, il annonce la disponibilité d’une ébauche de la version 0.02 de son noyau, la version 0.01 ayant eu une diffusion plus que confidentielle. Enfin en février 1992, la version 0.12 est diffusée sous la Licence publique générale GNU (GNU GPL) à la place de la licence ad hoc qui interdisait jusque-là la redistribution commerciale.
La version Linux 1.0.0 a été lancée le 14 mars 1994 avec 176 250 lignes de code.
Initialement appelé Freax par son créateur, le projet trouve son nom définitif grâce à Ari Lemmke, administrateur du serveur FTP ftp.funet.fi, qui héberge le travail de Linus Torvalds dans un répertoire nommé Linux. C’est la première apparition d’un terme composé à partir de « Linus » et « UNIX », qui deviendra par la suite une marque déposée au nom de Linus Torvalds. Le manchot Tux, dessiné par Larry Ewing en 1996, devient la mascotte du projet.
La mise à disposition du code de Linux suscita beaucoup d'intérêt de la communauté des utilisateurs de Minix. Dès lors, des milliers de programmeurs bénévoles à travers le monde participèrent au projet. Le modèle de développement de Linux est toujours considéré comme un représentant type de l'organisation caractéristique des grands collectifs open source. Aujourd'hui, des centaines de passionnés et des entreprises de toutes tailles participent au projet, dont Linus Torvalds est toujours le coordinateur. Eric Raymond décrit dans l'essai La Cathédrale et le Bazar (2001) le modèle de développement du noyau Linux et d’une partie des logiciels libres.
Dans les systèmes embarqués, Linux est fréquemment utilisé avec les outils uClibc et BusyBox qui ont été développés pour le matériel particulièrement limité en capacité mémoire. Le fait de pouvoir compiler le noyau Linux avec des options spécialement adaptées au matériel cible donne aux développeurs de nombreuses possibilités d’optimisation.
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.
IBM possédait son propre UNIX, nommé AIX, mais le passage à Linux - outre qu'il permet d'affecter à d'autres projets les développeurs et mainteneurs d'AIX - présente aussi l'avantage de permettre une reprise, sans difficulté de portage d'applications ni nouvelle formation des équipes informatiques, de serveurs Linux PC vers des Linux sur ses séries i, p et z.
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.
Entre mars et avril 2005, le nombre de lignes de code a doublé (de 4,4 millions à 8,8 millions). Début 2009, la version 2.6.30 du noyau linux est composée de plus de 11,5 millions de lignes de code dans 28 000 fichiers, alors que 2,8 millions de lignes ont été ajoutées entre Noël 2008 et janvier 2010.
Entre 2005 et mi-2009, 5 000 développeurs et 500 entreprises ont participé à l'écriture du noyau. Le nombre de patchs proposé est en augmentation, notamment depuis la version 2.6.25.
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.
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.