Linux：基本的な部分に深く潜ります

Linuxのコアコ​​ンポーネントには、カーネル、ファイルシステム、シェル、ユーザーとカーネルスペース、デバイスドライバー、パフォーマンスの最適化とベストプラクティスが含まれます。 1）カーネルは、ハードウェア、メモリ、プロセスを管理するシステムのコアです。 2）ファイルシステムはデータを整理し、Ext4、BTRFS、XFSなどの複数のタイプをサポートします。 3）シェルは、ユーザーがシステムと対話するためのコマンドセンターであり、スクリプトをサポートします。 4）システムの安定性を確保するために、ユーザースペースをカーネルスペースから分離します。 5）デバイスドライバーは、ハードウェアをオペレーティングシステムに接続します。 6）パフォーマンスの最適化には、システム構成とベストプラクティスのチューニングが含まれます。

導入

オペレーティングシステムの大国であるLinuxは、サーバー、埋め込まれたシステム、さらにはAndroidデバイスの鼓動中心のバックボーンです。何がLinuxをティックするのか疑問に思ったことがあるなら、あなたは治療を受けています。この深いダイビングでは、Linuxを今日の多用途で堅牢なOSにする基本的な部分を探ります。この旅の終わりまでに、カーネル、ファイルシステム、シェルなどにしっかりとしたグラップがあり、ブートするためのいくつかの個人的な逸話と洞察があります。

カーネル：Linuxの中心

Linuxカーネルをシステムの中心として想像して、すべての操作に寿命を吹き込みます。ハードウェア、メモリ、およびプロセスを管理するのは、コアコンポーネントです。初めてカーネルモジュールをいじり、狂った科学者がデジタルフランケンシュタインを命を吹き込んでいるように感じたことを覚えています。

 #include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>

int init_module（void）
{
    printk（kern_info "hello、world -これはカーネルモジュール\ n"）;
    0を返します。
}

void cleanup_module（void）
{
    printk（kern_info "さようなら、世界 - これはカーネルモジュール\ n"）;
}

module_license（ "gpl"）;
module_author（ "your name"）;
module_description（ "単純な例Linuxモジュール"）;
module_version（ "0.1"）;

このスニペットは、カーネルログにメッセージを印刷する基本的なカーネルモジュールです。これは、カーネルの機能を拡張する方法のシンプルで強力な例です。しかし、注意してください、カーネルを使用して作業するのは難しい場合があります。私はかつて、カーネルパニックのデバッグに何時間も費やして、それが私のモジュールのコードのシンプルなタイプミスであることがわかりました！

ファイルシステム：カオスの整理

Linuxのファイルシステムは、細心の注意を払って整理されたライブラリのようなものです。ドキュメントからシステム構成まで、すべてが存在する場所です。私は常に階層構造の優雅さを賞賛してきました。これにより、ファイルのナビゲートと管理が簡単になります。

 ＃新しいディレクトリを作成します
mkdir my_new_folder

＃新しいディレクトリに移動します
CD my_new_folder

＃ファイルを作成します
my_file.txtをタッチします

＃コンテンツをリストします
ls -l

これらのコマンドは、ファイルシステムとの対話の単純さを示しています。しかし、それに深みがあります。たとえば、Ext4、BTRF、XFSの違いを理解することで、システムのパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。サーバーをExt4からXFSに切り替えて、I/O操作に顕著な改善が見られました。

シェル：あなたのコマンドセンター

シェルは魔法が起こる場所です。それはあなたのコマンドセンターであり、あなたが強力な方法でシステムと対話することを可能にします。私はターミナルで数え切れないほどの夜を過ごし、サイバーパンクムービーのハッカーのように感じ、コマンドを実行し、システムが反応するのを見ています。

 ＃すべての実行プロセスをリストします
ps aux

＃特定のプロセスを見つけます
pgrep -f "my_process"

＃プロセスを殺します
キル-9 <Pid>

これらのコマンドは、シェルの使用のパンとバターです。しかし、シェルの力はスクリプト能力にあります。私はかつて自動バックアップにスクリプトを書きました。ただし、スクリプトは両刃の剣になる可能性があります。小さな間違いは、重要なファイルを誤って削除するなど、意図しない結果につながる可能性があります。

ユーザースペースvs.カーネルスペース：グレートディバイド

ユーザースペースとカーネルスペースの分離を理解することは残酷です。それは、家の公共エリアとプライベートエリアの違いのようなものです。ユーザースペースアプリケーションはカーネルを直接台無しにすることはできません。これは、システムの安定性に適しています。

 #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/syscall.h>

int main（）{
    //システムコールの例
    long result = syscall（sys_getpid）;
    printf（ "私のプロセスIDは％ld \ n"、result）;
    0を返します。
}

このコードは、ユーザースペースがカーネルと対話する方法であるシステムコールを示しています。これらの呼び出しが2つのスペース間のギャップを埋める方法は魅力的です。しかし、それはまた、セキュリティの脆弱性が潜むことができる場所でもあります。誤ったシステムコールがセキュリティ侵害につながった時代を思い出し、この格差を理解することの重要性を教えてくれました。

デバイスドライバー：ハードウェアとソフトウェアの間の接着剤

デバイスドライバーは、LinuxのUnsung Heroesです。これらは、ハードウェアをオペレーティングシステムに接続する接着剤です。私の最初のドライバーを書いて、ハードウェアが生き返るのを見たことに満足していることを覚えています。

 #include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/uaccess.h>

#define device_name "chardev"

静的intメジャー;

static int device_open（struct inode *inode、struct file *file）
{
    printk（kern_info "デバイスが開いた\ n"）;
    0を返します。
}

static ssize_t device_read（struct file *file、char __user *buffer、size_t length、loff_t *offset）
{
    printk（kern_info "device read \ n"）;
    0を返します。
}

静的struct file_operations fops = {
    .open = device_open、
    .read = device_read、
};

int init_module（void）
{
    Major = Register_Chrdev（0、device_name、＆fops）;
    if（major <0）{
        printk（kern_alert "登録charデバイスは％d \ nで失敗しました"、メジャー）;
        メジャーを返す;
    }
    printk（kern_info "私は\ nと話すためにメジャーナンバー％d。、メジャー）;
    printk（kern_info "ドライバー、\ n"を使用して開発ファイルを作成）;
    printk（kern_info "&#39;mknod /dev /％sc％d 0&#39;。\ n"、device_name、major）;
    0を返します。
}

void cleanup_module（void）
{
    unregister_chrdev（major、device_name）;
}

この例は、基本的なキャラクターデバイスドライバーです。ドライバーを書くことは挑戦的かもしれませんが、それは非常にやりがいがあります。私はかつて、カスタムセンサーのドライバーをデバッグしました。これには、ハードウェアのドキュメントとカーネルの内部に深く潜る必要がありました。それは旅でしたが、達成感は比類のないものでした。

パフォーマンスの最適化とベストプラクティス

Linuxシステムの最適化はアートになる可能性があります。私は、あらゆるパフォーマンスを絞り出すために構成を微調整するのに何時間も費やしました。たとえば、スワッピネス値を調整すると、システムの応答性に大きな影響を与える可能性があります。

 ＃現在のスワッピネスを確認してください
cat/proc/sys/vm/swappiness

＃スワッピネスをより低い値に設定します
エコー10 | sudo tee/proc/sys/vm/swappiness

この微調整は、特に十分なRAMを備えたシステムで違いを生む可能性があります。しかし、それは価値を微調整することだけではありません。システムの更新を維持し、適切なファイルシステムを使用し、リソースの使用を監視するなどのベストプラクティスは残酷です。更新を無視したため、サーバーがクラッシュしました。これは、繰り返されない間違いです。

結論

Linuxはエンジニアリングの驚異であり、その基本的な部分が堅牢で汎用性の高いオペレーティングシステムを作成するために調和して機能しています。カーネルからシェルまで、各コンポーネントが重要な役割を果たします。 Linuxを深く掘り下げるにつれて、技術的な知識だけではないことを忘れないでください。それはあなたが途中で集まる旅と物語についてです。実験を続け、学習を続け、最も重要なことは、Linuxの魔法を楽しんでください。

以上がLinux：基本的な部分に深く潜りますの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。