学習メモ：Linux教科書 LPICレベル1 - 1. 101試験 1. システムアーキテクチャ

1. システムアーキテクチャ

理解しておきたい用語と理念

・BIOS/UEFI
・システム起動の流れ
・ランレベル
・シングルユーザーモード
・init

習得しておきたい技術

・BIOS/UEFIセットアップの呼び出し
・BIOS/UEFIの設定
・接続されているデバイスの確認
・デバイスドライバのロード
・サービスの起動と終了
・起動時のイベント確認
・ランレベルの切り替え
・デフォルトのランレベル/ターゲットの設定
・シャットダウンと再起動

1.1 ハードウェアの基本知識と設定

1.1.1 基本的なシステムハードウェア

CPU
メモリ
ハードディスク
入力装置
拡張カード

コールドプラグ - 取り付け・取り外し時にシステムの電源を切ること

USB機器

ホットプラグ - システムの電源をオンにしたまま取り付け・取り外すこと

1.1.2 BIOS/UEFI

1.1.3 デバイス情報の確認

デバイスファイル - ハードウェアのアクセスを抽象化

デバイスファイルは /devディレクトリ配下に存在
udevという仕組みによって自動的に作成

デバイスに関する情報は /procディレクトリ配下に存在
catコマンド等での閲覧、もしくは lspciコマンド

1.1.4 USBデバイス

ハードウェアを利用するにはデバイスドライバが必要
クラスドライバ - Linuxシステムに最初から搭載されている汎用ドライバ
lsusbコマンドで情報を表示

1.1.5 udev

1.1.6 デバイスドライバのロード

ロードされているカーネルモジュールを確認するには lsmodコマンド
手動でロードするには modprobeコマンド

1.2 Linuxの起動とシャットダウン

1.2.1 システムが起動するまでの流れ

BIOS/UEFI → ブートローダ → カーネル → init/systemd

1.2.2 起動時のイベント確認

dmesgコマンドでシステム起動時のカーネル処理内容を確認
バッファに収まらない情報は消えてしまうので /var/log 配下のログを確認

1.2.3 システムのシャットダウンと再起動

shutdownコマンド

shutdown [オプション] 時間 [メッセージ]

主なオプション：

-h	シャットダウンする
-r	シャットダウン後にシステムを再起動する
-f	次回起動時にfsckをスキップ
-F	次回起動時にfsckを実行
-k	シャットダウンせずに警告メッセージを通知
-c	実行中のシャットダウンをキャンセル

1.3 SysVinit

SysVinit - 旧来の起動手順 (System Five Init)
systemd - 新しい手順

1.3.1 SysVinitによる起動

①initが/etc/inittabファイルを読み込む
②initが/etc/rc.sysinitスクリプトを読み込む
③initが/etc/rcスクリプトを実行
④/etc/rcスクリプトが「/etc/rc[ランレベル].d」ディレクトリ以下のスクリプトを実行
※SysVinitを使っていないシステムでは/etc/inittabファイルは存在しないか中身が空の場合がある

1.3.2 ランレベル

RHEL, CentOS, Fedora

ランレベル	説明
0	停止
1	シングルユーザーモード
2	マルチユーザーモード テキストログイン、NFSサーバーは停止
3	マルチユーザーモード テキストログイン
4	未使用
5	マルチユーザーモード グラフィカルログイン
6	再起動
S s	シングルユーザーモード

Ubuntu, Debian GNU/Linux

ランレベル	説明
0	停止
1	シングルユーザーモード
2	マルチユーザーモード
3	マルチユーザーモード
4	マルチユーザーモード
5	マルチユーザーモード
6	再起動
S s	シングルユーザーモード

シングルユーザーモードはrootユーザーだけが利用できる特殊な状態

1.3.3 ランレベルの確認と変更

# runlevel

その前のランレベルと現在のランレベルを表示する
ランレベルを切り替えるにはスーパーユーザーでinitまたはtelinitコマンド

# init 1

シングルユーザーモードに移行すると、ログイン中の一般ユーザーは一切の操作ができなくなる。
ログイン中のユーザーにあらかじめメッセージを送信するには wallコマンドを使う。

# wall ’メッセージ'

1.3.4 起動スクリプトによるサービスの管理

・SysVinitの各種サービスの起動は /etc/init.d ディレクトリ以下に用意されている起動スクリプトを使う
・ランレベルの起動スクリプトは /etc/rd(ランレベル).d ディレクトリ配下(/etc/init.d/配下のシンボリックリンク)
・起動スクリプトはシステムサービスや各種サーバ起動、再起動、終了で使用

例：httpd (Apache HTTP Server/Webサーバ)起動・停止

# /etc/init.d/httpd start
# /etc/init.d/httpd stop

1.3.5 デフォルトランレベルの設定

・Linux起動 → initプロセス実行 → 指定されたランレベルで起動
・デフォルトのランレベルの設定は /etc/inittab ファイルに記述
・例：デフォルトランレベルを5に設定

id:5:initdefault:

1.4 systemd

1.4.1 systemdの概要

・systemdを採用したシステムではinitでなく systemd プロセスが起動
・systemd関連の主なデーモンプロセス(駐在プロセス)
　※デーモン(daemon) = メモリ上に駐在してシステムやサーバサービスを提供するプロセス

プロセス	説明
systemd	systemdのメインプロセス
systemd-journald	ジャーナル(ログ)管理プロセス
systemd-logind	ログイン処理プロセス
systemd-udevd	デバイス動的検知プロセス

・システム起動処理は多数のUnit(処理単位)に分かれている
・Unitの種類は拡張子で区別できる

Unitの主な種類：

拡張子	説明
service	各種サービスを起動
device	各種デバイス
mount	ファイルシステムのマウント
swap	スワップ領域を有効にする
target	複数のUnitをグループ化

・SysVinitではサービスは順次起動
　systemdでは必要な順に起動 = なのでシステム起動時間が短縮

1.4.2 systemdの起動手順

・システム起動 → default.target
・default.targetのUnit設定ファイルは /etc/systemd/system/default.target
・default.tagetは/lib/systemd/system/～.targetへのシンボリックリンク

          [root@minipc user]# ls -n /etc/systemd/system/default.target
          lrwxrwxrwx. 1 0 0 36  4月 23 10:38 /etc/systemd/system/default.target -> /lib/systemd/system/graphical.target          
        

graphical.target

          [Unit]
          Description=Graphical Interface
          Documentation=man:systemd.special(7)
          Requires=multi-user.target
          Wants=display-manager.service
          Conflicts=rescue.service rescue.target
          After=multi-user.target rescue.service rescue.target display-manager.service
          AllowIsolate=yes          
        

multi-user.target

          [Unit]
          Description=Multi-User System
          Documentation=man:systemd.special(7)
          Requires=basic.target
          Conflicts=rescue.service rescue.target
          After=basic.target rescue.service rescue.target
          AllowIsolate=yes          
        

1.4.3 systemctlによるサービスの管理

書式：

systemctl サブコマンド [Unit名] [-t 種類]

主なサブコマンド：

サブコマンド	説明
start	差０ビスを起動
stop	サービスを終了
restart	サービスを再起動
reload	サービスの設定を再読み込み
status	サービスの稼働状況を表示
is-active	サービスが稼働しているか
enable	システム起動時にサービス自動起動
disable	システム起動時にサービスを自動起動しない
list-unit-files	すべてのUnitを表示
reboot	システムを再起動
poweroff	システムをシャットダウン