Внутреннее устройство Linux

Содержание книги «Внутреннее устройство Linux»:

• 18 Предисловие
  • 18 Кому следует читать книгу
  • 18 Необходимые условия
  • 18 Как читать книгу
  • 19 Практический подход
  • 19 Как устроена эта книга
  • 20 Что нового во втором издании
  • 20 Примечание о терминологии
• 21 Благодарности
• 22 От издательства
• 23 Глава 1. Общая картина
  • 24 1.1. Уровни и слои абстракции в операционной системе Linux
  • 25 1.2. Аппаратные средства: оперативная память
  • 26 1.3. Ядро
    • 27 1.3.1. Управление процессами
    • 28 1.3.2. Управление памятью
    • 28 1.3.3. Драйверы устройств и управление ими
    • 29 1.3.4. Системные вызовы и поддержка
  • 30 1.4. Пространство пользователя
  • 31 1.5. Пользователи
  • 32 1.6. Заглядывая вперед
• 33 Глава 2. Основные команды и структура каталогов
  • 33 2.1. Оболочка Bourne shell: /bin/sh
  • 34 2.2. Использование оболочки
    • 34 2.2.1. Окно оболочки
    • 35 2.2.2. Команда cat
    • 35 2.2.3. Стандартный ввод и стандартный вывод
  • 36 2.3. Основные команды
    • 36 2.3.1. Команда ls
    • 37 2.3.2. Команда cp
    • 37 2.3.3. Команда mv
    • 37 2.3.4. Команда touch
    • 37 2.3.5. Команда rm
    • 38 2.3.6. Команда echo
  • 38 2.4. Перемещение по каталогам
    • 38 2.4.1. Команда cd
    • 39 2.4.2. Команда mkdir
    • 39 2.4.3. Команда rmdir
    • 39 2.4.4. Универсализация файловых имен (джокерные символы)
  • 40 2.5. Вспомогательные команды
    • 40 2.5.1. Команда grep
    • 41 2.5.2. Команда less
    • 42 2.5.3. Команда pwd
    • 42 2.5.4. Команда diff
    • 42 2.5.5. Команда file
    • 42 2.5.6. Команды find и locate
    • 43 2.5.7. Команды head и tail
    • 43 2.5.8. Команда sort
  • 43 2.6. Изменение вашего пароля и оболочки
  • 44 2.7. Файлы с точкой
  • 44 2.8. Переменные окружения и оболочки
  • 45 2.9. Командный путь
  • 45 2.10. Специальные символы
  • 46 2.11. Редактирование командной строки
  • 47 2.12. Текстовые редакторы
  • 48 2.13. Получение интерактивной справки
  • 49 2.14. Ввод и вывод с помощью оболочки
    • 50 2.14.1. Стандартная ошибка
    • 51 2.14.2. Перенаправление стандартного ввода
  • 51 2.15. Объяснение сообщений об ошибках
    • 51 2.15.1. Структура сообщений об ошибке в Unix
    • 52 2.15.2. Общие ошибки
  • 53 2.16. Получение списка процессов и управление ими
    • 54 2.16.1. Параметры команды ps
    • 54 2.16.2. Завершение процессов
    • 55 2.16.3. Управление заданиями
    • 55 2.16.4. Фоновые процессы
  • 56 2.17. Режимы файлов и права доступа
    • 57 2.17.1. Изменение прав доступа
    • 59 2.17.2. Символические ссылки
    • 59 2.17.3. Создание символических ссылок
  • 60 2.18. Архивирование и сжатие файлов
    • 60 2.18.1. Команда gzip
    • 60 2.18.2. Команда tar
    • 62 2.18.3. Сжатые архивы (.tar.gz)
    • 62 2.18.4. Команда zcat
    • 62 2.18.5. Другие утилиты сжатия
  • 63 2.19. Основные сведения об иерархии каталогов Linux
    • 65 2.19.1. Другие корневые подкаталоги
    • 65 2.19.2. Каталог /usr
    • 66 2.19.3. Местоположение ядра
  • 66 2.20. Запуск команд с правами пользователя superuser
    • 66 2.20.1. Команда sudo
    • 66 2.20.2. Файл /etc/sudoers
  • 67 2.21. Заглядывая вперед
• 68 Глава 3. Устройства
  • 68 3.1. Файлы устройств
  • 70 3.2. Путь устройств sysfs
  • 71 3.3. Команда dd и устройства
  • 72 3.4. Сводка имен устройств
    • 72 3.4.1. Жесткие диски: /dev/sd*
    • 73 3.4.2. Приводы CD и DVD: /dev/sr*
    • 74 3.4.3. Жесткие диски PATA: /dev/hd*
    • 74 3.4.4. Терминалы: /dev/tty*, /dev/pts/* и /dev/tty
    • 75 3.4.5. Последовательные порты: /dev/ttyS*
    • 75 3.4.6. Параллельные порты: /dev/lp0 и /dev/lp1
    • 76 3.4.7. Аудиоустройства: /dev/snd/*, /dev/dsp, /dev/audio и другие
    • 76 3.4.8. Создание файлов устройств
  • 77 3.5. Менеджер устройств udev
    • 77 3.5.1. Файловая система devtmpfs
    • 78 3.5.2. Работа и настройка менеджера udevd
    • 80 3.5.3. Команда udevadm
    • 81 3.5.4. Отслеживание устройств
  • 82 3.6. Подробнее: интерфейс SCSI и ядро Linux
    • 85 3.6.1. USB-хранилища и протокол SCSI
    • 86 3.6.2. Интерфейсы SCSI и ATA
    • 87 3.6.3. Обобщенные устройства SCSI
    • 87 3.6.4. Методы коллективного доступа к одному устройству
• 89 Глава 4. Диски и файловые системы
  • 90 4.1. Разделы дисковых устройств
    • 92 4.1.1. Просмотр таблицы разделов
    • 93 4.1.2. Изменение таблиц разделов
    • 94 4.1.3. Диск и геометрия раздела
    • 96 4.1.4. Твердотельные накопители (диски SSD)
  • 96 4.2. Файловые системы
    • 97 4.2.1. Типы файловых систем
    • 98 4.2.2. Создание файловой системы
    • 99 4.2.3. Монтирование файловой системы
    • 100 4.2.4. Файловая система UUID
    • 101 4.2.5. Буферизация диска, кэширование и файловые системы
    • 102 4.2.6. Параметры монтирования файловой системы
    • 103 4.2.7. Демонтирование файловой системы
    • 104 4.2.8. Таблица файловой системы /etc/fstab
    • 105 4.2.9. Альтернативы таблицы /etc/fstab
    • 106 4.2.10. Мощность файловой системы
    • 107 4.2.11. Проверка и восстановление файловых систем
    • 109 4.2.12. Файловые системы специального назначения
  • 110 4.3. Область подкачки
    • 110 4.3.1. Использование раздела диска в качестве области подкачки
    • 111 4.3.2. Использование файла в качестве области подкачки
    • 111 4.3.3. Какой объем области подкачки необходим
  • 112 4.4. Заглядывая вперед: диски и пространство пользователя
  • 113 4.5. Внутри традиционной файловой системы
    • 115 4.5.1. Просмотр деталей дескрипторов inode
    • 116 4.5.2. Работа с файловыми системами в пространстве пользователя
    • 117 4.5.3. Эволюция файловых систем
• 118 Глава 5. Как происходит загрузка ядра Linux
  • 118 5.1. Сообщения при запуске
  • 120 5.2. Инициализация ядра и параметры загрузки
  • 120 5.3. Параметры ядра
  • 121 5.4. Загрузчики системы
    • 122 5.4.1. Задачи загрузчика системы
    • 123 5.4.2. Общий обзор загрузчиков системы
  • 123 5.5. Первое знакомство с загрузчиком GRUB
    • 126 5.5.1. Выявление устройств и разделов с помощью командной строки загрузчика GRUB
    • 128 5.5.2. Конфигурация загрузчика GRUB
    • 130 5.5.3. Установка загрузчика GRUB
  • 132 5.6. Проблемы с безопасной загрузкой UEFI
  • 132 5.7. Передача управления загрузчикам других операционных систем
  • 133 5.8. Детали загрузчика системы
    • 133 5.8.1. Загрузка с применением таблицы MBR
    • 133 5.8.2. Загрузка с применением интерфейса UEFI
    • 134 5.8.3. Как работает загрузчик GRUB
• 136 Глава 6. Как запускается пространство пользователя
  • 136 6.1. Знакомство с командой init
  • 138 6.2. Уровни запуска команды System V
  • 138 6.3. Определяем тип команды init
  • 139 6.4. Команда systemd
    • 139 6.4.1. Модули и типы модулей
    • 140 6.4.2. Зависимости команды systemd
    • 142 6.4.3. Конфигурация команды systemd
    • 145 6.4.4. Работа команды systemd
    • 147 6.4.5. Добавление модулей в команду systemd
    • 148 6.4.6. Отслеживание процессов и синхронизация в команде systemd
    • 149 6.4.7. Запуск по запросу и распараллеливание ресурсов в команде systemd
    • 154 6.4.8. Совместимость команды systemd со сценариями System V
    • 154 6.4.9. Команды, дополняющие systemd
  • 155 6.5. Команда Upstart
    • 155 6.5.1. Процедура инициализации команды Upstart
    • 157 6.5.2. Задания команды Upstart
    • 159 6.5.3. Конфигурация команды Upstart
    • 163 6.5.4. Управление командой Upstart
    • 163 6.5.5. Журналы команды Upstart
    • 164 6.5.6. Уровни запуска команды Upstart и совместимость со стандартом System V
  • 165 6.6. Команда System V init
    • 167 6.6.1. Команда System V init: командная последовательность запуска
    • 168 6.6.2. Ферма ссылок команды System V init
    • 169 6.6.3. Утилита run-parts
    • 169 6.6.4. Управление командой System V init
  • 170 6.7. Выключение системы
  • 171 6.8. Начальная файловая система оперативной памяти
  • 173 6.9. Аварийная загрузка системы и режим одиночного пользователя
• 174 Глава 7. Конфигурация системы: журнал, системное время, пакетные задания и пользователи
  • 174 7.1. Структура каталога /etc
  • 175 7.2. Системный журнал
    • 175 7.2.1. Системный регистратор
    • 176 7.2.2. Файлы конфигурации
  • 178 7.3. Файлы управления пользователями
    • 178 7.3.1. Файл /etc/passwd
    • 179 7.3.2. Особые пользователи
    • 180 7.3.3. Файл /etc/shadow
    • 180 7.3.4. Управление пользователями и паролями
    • 180 7.3.5. Работа с группами
  • 182 7.4. Команды getty и login
  • 182 7.5. Настройка времени
    • 183 7.5.1. Представление времени в ядре и часовые пояса
    • 184 7.5.2. Сетевое время
  • 184 7.6. Планирование повторяющихся задач с помощью службы cron
    • 185 7.6.1. Установка файлов crontab
    • 186 7.6.2. Системные файлы crontab
    • 186 7.6.3. Будущее службы cron
  • 187 7.7. Планирование единовременных задач с помощью службы at
  • 187 7.8. Идентификаторы пользователей и переключение между пользователями
  • 190 7.9. Идентификация и аутентификация пользователей
  • 191 7.10. Стандарт PAM
    • 192 7.10.1. Конфигурация PAM
    • 196 7.10.2. Примечания о стандарте PAM
    • 196 7.10.3. Стандарт PAM и пароли
  • 197 7.11. Заглядывая вперед
• 198 Глава 8. Подробное рассмотрение процессов и использования ресурсов
  • 198 8.1. Отслеживание процессов
  • 199 8.2. Поиск открытых файлов с помощью команды lsof
    • 199 8.2.1. Чтение результатов вывода команды lsof
    • 200 8.2.2. Использование команды lsof
  • 201 8.3. Отслеживание выполнения команд и системных вызовов
    • 201 8.3.1. Команда strace
    • 202 8.3.2. Команда ltrace
  • 203 8.4. Потоки
    • 203 8.4.1. Однопоточные и многопоточные процессы
    • 204 8.4.2. Просмотр потоков
  • 205 8.5. Введение в отслеживание ресурсов
  • 205 8.6. Измерение процессорного времени
  • 206 8.7. Настройка приоритетов процессов
  • 207 8.8. Средние значения загрузки
    • 207 8.8.1. Использование команды uptime
    • 208 8.8.2. Высокие значения загрузки
  • 209 8.9. Память
    • 209 8.9.1. Как работает память
    • 209 8.9.2. Ошибки из-за отсутствия страниц
  • 211 8.10. Отслеживание производительности процессора и памяти с помощью команды vmstat
  • 213 8.11. Отслеживание ввода/вывода
    • 213 8.11.1. Использование команды iostat
    • 214 8.11.2. Отслеживание использования ввода/вывода каждого процесса с помощью команды iotop
  • 215 8.12. Отслеживание процессов с помощью команды pidstat
  • 216 8.13. Дополнительные темы
• 217 Глава 9. Представление о сети и ее конфигурации
  • 217 9.1. Основные понятия о сети
  • 218 9.2. Сетевые уровни
  • 220 9.3. Интернет-уровень
    • 221 9.3.1. Просмотр IP-адресов компьютера
    • 222 9.3.2. Подсети
    • 222 9.3.3. Распространенные маски подсети и нотация CIDR
  • 223 9.4. Маршруты и таблица маршрутизации ядра
  • 225 9.5. Основные инструменты, использующие протокол ICMP и службу DNS
    • 225 9.5.1. Команда ping
    • 226 9.5.2. Команда traceroute
    • 226 9.5.3. Служба DNS и хост
  • 227 9.6. Физический уровень и сеть Ethernet
  • 228 9.7. Понятие о сетевых интерфейсах ядра
  • 228 9.8. Введение в конфигурирование сетевого интерфейса
  • 230 9.9. Конфигурация сети, активизируемая при загрузке системы
  • 230 9.10. Проблемы, связанные с конфигурацией сети вручную и при активизации во время загрузки системы
  • 231 9.11. Менеджеры сетевой конфигурации
    • 232 9.11.1. Работа менеджера NetworkManager
    • 232 9.11.2. Взаимодействие с менеджером NetworkManager с помощью интерфейса
    • 233 9.11.3. Конфигурация менеджера NetworkManager
  • 235 9.12. Разрешение имени хоста
    • 235 9.12.1. Файл /etc/hosts
    • 236 9.12.2. Файл resolv.conf
    • 236 9.12.3. Кэширование и службы DNS без конфигурирования
    • 237 9.12.4. Файл /etc/nsswitch.conf
  • 237 9.13. Локальный хост
  • 238 9.14. Транспортный уровень: протоколы TCP, UDP и службы
    • 238 9.14.1. Порты TCP и соединения
    • 239 9.14.2. Установление TCP-соединений
    • 240 9.14.3. Номера портов и файл /etc/services
    • 240 9.14.4. Характеристики протокола TCP
    • 241 9.14.5. Протокол UDP
  • 243 9.15. Возвращаемся к простой локальной сети
  • 243 9.16. Понятие о протоколе DHCP
    • 244 9.16.1. Клиент DHCP в Linux
    • 244 9.16.2. Серверы DHCP в Linux
  • 244 9.17. Настройка Linux в качестве маршрутизатора
  • 246 9.18. Частные сети
  • 247 9.19. Преобразование сетевых адресов (маскировка IP-адреса)
  • 248 9.20. Маршрутизаторы и Linux
  • 249 9.21. Брандмауэры
    • 250 9.21.1. Брандмауэр в Linux: основные понятия
    • 251 9.21.2. Определение правил для брандмауэра
    • 253 9.21.3. Стратегии для брандмауэров
  • 254 9.22. Сеть Ethernet, протоколы IP и ARP
  • 256 9.23. Беспроводная сеть Ethernet
    • 257 9.23.1. Утилита iw
    • 258 9.23.2. Безопасность беспроводных сетей
  • 258 9.24. Резюме
• 259 Глава 10. Сетевые приложения и службы
  • 259 10.1. Основные понятия о службах
  • 262 10.2. Сетевые серверы
  • 262 10.3. Защищенная оболочка (SSH)
    • 263 10.3.1. Сервер SSHD
    • 266 10.3.2. Клиент SSH
  • 267 10.4. Демоны inetd и xinetd
  • 268 10.5. Инструменты диагностики
    • 269 10.5.1. Команда lsof
    • 270 10.5.2. Команда tcpdump
    • 272 10.5.3. Команда netcat
    • 272 10.5.4. Сканирование портов
  • 273 10.6. Удаленный вызов процедур (RPC)
  • 274 10.7. Сетевая безопасность
    • 275 10.7.1. Типичные уязвимости
    • 276 10.7.2. Онлайн-ресурсы, посвященные безопасности
  • 276 10.8. Заглядывая вперед
  • 277 10.9. Сокеты: как процессы взаимодействуют с сетью
  • 278 10.10. Сокеты домена Unix
    • 278 10.10.1. Преимущества для разработчиков
    • 279 10.10.2. Просмотр списка сокетов домена Unix
• 280 Глава 11. Введение в сценарии оболочки
  • 280 11.1. Основы сценариев оболочки
  • 281 11.2. Кавычки и литералы
    • 282 11.2.1. Литералы
    • 282 11.2.2. Одинарные кавычки
    • 283 11.2.3. Двойные кавычки
    • 283 11.2.4. Передача одинарной кавычки в литерале
  • 284 11.3. Специальные переменные
    • 284 11.3.1. Индивидуальные аргументы: $1, $2
    • 285 11.3.2. Количество аргументов: $#
    • 285 11.3.3. Все аргументы: $@
    • 285 11.3.4. Имя сценария: $0
    • 286 11.3.5. Идентификатор процесса: $$
    • 286 11.3.6. Код выхода: $?
  • 286 11.4. Коды выхода
  • 287 11.5. Условные операторы
    • 288 11.5.1. Немного о пустом списке параметров
    • 288 11.5.2. Использование других команд для проверки условий
    • 288 11.5.3. Ключевое слово elif
    • 289 11.5.4. Логические конструкции && и ||
    • 289 11.5.5. Проверка условий
    • 292 11.5.6. Сопоставление строк с помощью конструкции case
  • 293 11.6. Циклы
    • 293 11.6.1. Цикл for
    • 293 11.6.2. Цикл while
  • 294 11.7. Подстановка команд
  • 295 11.8. Управление временным файлом
  • 296 11.9. Синтаксис heredoc
  • 296 11.10. Основные утилиты в сценариях оболочки
    • 297 11.10.1. Команда basename
    • 297 11.10.2. Команда awk
    • 297 11.10.3. Команда sed
    • 298 11.10.4. Команда xargs
    • 299 11.10.5. Команда expr
    • 299 11.10.6. Команда exec
  • 300 11.11. Подоболочки
  • 300 11.12. Включение других файлов в сценарии
  • 301 11.13. Чтение пользовательского ввода
  • 301 11.14. Когда (не) использовать сценарии оболочки
• 302 Глава 12. Передача файлов по сети
  • 302 12.1. Быстрое копирование
  • 302 12.2. Команда rsync
    • 303 12.2.1. Основы команды rsync
    • 304 12.2.2. Создание точной копии структуры каталога
    • 305 12.2.3. Использование завершающей косой черты
    • 306 12.2.4. Исключение файлов и каталогов
    • 307 12.2.5. Целостность переноса, меры предосторожности и подробные режимы
    • 308 12.2.6. Сжатие
    • 308 12.2.7. Ограничение ширины полосы пропускания
    • 308 12.2.8. Перенос файлов на ваш компьютер
    • 308 12.2.9. Дальнейшие темы, относящиеся к команде rsync
  • 309 12.3. Введение в совместное использование файлов
  • 309 12.4. Совместное использование файлов с помощью пакета Samba
    • 310 12.4.1. Конфигурирование сервера Samba
    • 311 12.4.2. Контроль доступа к серверу
    • 311 12.4.3. Пароли
    • 313 12.4.4. Запуск сервера
    • 313 12.4.5. Диагностические файлы и журналы
    • 313 12.4.6. Конфигурирование совместного использования файлов
    • 314 12.4.7. Домашние каталоги
    • 314 12.4.8. Совместное использование принтеров
    • 315 12.4.9. Использование клиента Samba
    • 315 12.4.10. Доступ к файлам в качестве клиента
  • 316 12.5. Клиенты NFS
  • 317 12.6. Добавочные параметры и ограничения сетевой файловой системы
• 319 Глава 13. Пользовательское окружение
  • 319 13.1. Рекомендации по созданию файлов запуска
  • 320 13.2. Когда изменять файлы запуска
  • 320 13.3. Элементы файла запуска оболочки
    • 320 13.3.1. Командный путь
    • 321 13.3.2. Путь к страницам руководства
    • 322 13.3.3. Приглашение
    • 322 13.3.4. Псевдонимы
    • 323 13.3.5. Маска прав доступа
  • 323 13.4. Порядок следования файлов запуска. Примеры
    • 323 13.4.1. Оболочка bash
    • 326 13.4.2. Оболочка tcsh
  • 327 13.5. Пользовательские настройки по умолчанию
    • 327 13.5.1. Параметры по умолчанию для оболочки
    • 328 13.5.2. Редактор
    • 328 13.5.3. Переменная PAGER
  • 328 13.6. Подводные камни в файлах запуска
  • 329 13.7. Дальнейшие вопросы, связанные с запуском
• 330 Глава 14. Краткий обзор рабочего стола Linux
  • 330 14.1. Компоненты рабочего стола
    • 331 14.1.1. Менеджеры окон
    • 331 14.1.2. Инструментарий
    • 332 14.1.3. Окружение рабочего стола
    • 332 14.1.4. Приложения
  • 332 14.2. Подробнее о системе X Window
    • 333 14.2.1. Менеджеры дисплея
    • 333 14.2.2. Прозрачность сети
  • 334 14.3. Исследование X-клиентов
    • 334 14.3.1. X-события
    • 336 14.3.2. Понятие о X-вводе и настройка предпочтений
  • 338 14.4. Будущее системы X Window
  • 339 14.5. Шина D-Bus
    • 339 14.5.1. Системный и сеансовый экземпляры
    • 340 14.5.2. Отслеживание сообщений шины D-Bus
  • 340 14.6. Печать
    • 341 14.6.1. Система CUPS
    • 341 14.6.2. Преобразование формата и фильтры печати
  • 342 14.7. Другие темы, относящиеся к рабочему столу
• 343 Глава 15. Инструменты разработчика
  • 343 15.1. Компилятор C
    • 344 15.1.1. Исходный код в виде нескольких файлов
    • 345 15.1.2. Заголовочные файлы (Include) и каталоги
    • 347 15.1.3. Связывание с библиотеками
    • 348 15.1.4. Совместно используемые библиотеки
  • 352 15.2. Утилита make
    • 353 15.2.1. Пример файл Makefile
    • 354 15.2.2. Встроенные правила
    • 354 15.2.3. Окончательная сборка программы
    • 354 15.2.4. Поддержание актуальных версий файлов
    • 355 15.2.5. Аргументы и параметры командной строки
    • 356 15.2.6. Стандартные макроопределения и переменные
    • 357 15.2.7. Обычные цели
    • 357 15.2.8. Устройство файла Makefile
  • 358 15.3. Отладчики
  • 359 15.4. Инструменты Lex и Yacc
  • 360 15.5. Языки сценариев
    • 361 15.5.1. Python
    • 361 15.5.2. Perl
    • 361 15.5.3. Другие языки сценариев
  • 362 15.6. Java
  • 363 15.7. Заглядывая вперед: компиляция программных пакетов
• 364 Глава 16. Введение в программное обеспечениеnдля компиляции кода на языке C
  • 365 16.1. Системы для сборки программного обеспечения
  • 365 16.2. Распаковка архива с исходным кодом на языке C
  • 366 16.3. Утилита GNU Autoconf
    • 367 16.3.1. Пример работы утилиты Autoconf
    • 368 16.3.2. Установка с помощью инструментов для создания пакетов
    • 369 16.3.3. Параметры сценария configure
    • 369 16.3.4. Переменные окружения
    • 371 16.3.5. Цели утилиты Autoconf
    • 371 16.3.6. Файлы журналов утилиты Autoconf
    • 371 16.3.7. Команда pkg-config
  • 373 16.4. Практика установки
  • 374 16.5. Применение исправлений
  • 375 16.6. Устранение проблем при компиляции и установке
  • 377 16.7. Заглядывая вперед
• 379 Глава 17. Строим на фундаменте
  • 379 17.1. Веб-серверы и приложения
  • 380 17.2. Базы данных
  • 381 17.3. Виртуализация
  • 381 17.4. Распределенные вычисления и вычисления по запросу
  • 382 17.5. Встроенные системы
  • 383 17.6. Заключительные замечания