【LPIC1対策(1)】主題101：システムアーキテクチャ

本記事ではLPIC1(Ver4.0)101試験に合格するため『主題101：システムアーキテクチャ』について自分が勉強したことをまとめました。

LPIC1(Ver4.0)101試験の出題範囲はLPICのサイト(101試験範囲)に掲示されており、以下の様になっています。

1 目次
2 事前準備
3 (101.1)ハードウェア設定の決定と構成
4 (101.2)システムのブート
5 (101.3)ランレベル/ブートターゲットの変更とシステムのシャットダウンまたはリブート
6 関連するページ
- 6.1 LPIC-1 試験対策のまとめページ
- 6.2 (次の章)　【LPIC1対策(2)】主題102：Linuxのインストールとパッケージ管理

事前準備

１．Linuxの環境を用意する

LPICを勉強する上でLinuxの環境で実際に動かしてみるとよいです。Windows上でも仮想Linux環境を構築すれば簡単にLinuxを動かすことができます。以下にWindows上でubuntuを構築する方法をまとめました。参考にしてください。

Windows上でubuntuを構築する方法

２．テキストを購入する

『Linux教科書 LPICレベル1 Version4.0対応』を参考にしながら勉強しました。このテキストにそって重要なところのみピックアップしてまとめているので大元はこちらのテキストを参照してください。

(101.1)ハードウェア設定の決定と構成

BIOSとUEFI

BIOS(Basic Input Output System)はキーボードなどのデバイスを制御するプログラム。
UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)はBIOSの容量制限がなくなったり、GUIベースのセットアップ画面を利用できるなど拡張されている。

udev(Userspace DEVice management)

カーネルがパソコンへの接続を検出したデバイスに対して/devディレクトリ配下に動的にデバイス・ファイルを作成して割り当てる。
デバイスファイル作成時には/etc/udev/rules.dディレクトリ配下の設定ファイルが使用されており、設定ファイルを変更することでデバイスファイルの名前などを変えることもできる。

udev自体の設定ファイルは/etc/udev/udev.confにあり、udevのログレベルなど変更できる。

デバイスファイル

Linuxはハードウェアのアクセスを抽象化したデバイスファイルにて行う。
デバイスファイルは/devディレクトリ配下にある。

【デバイスファイルの確認】
> ls /dev

▼ 実行結果はクリックで展開

/procファイル

Linuxカーネルが認識しているデバイス情報が/procディレクトリ配下に格納

・CPU情報
/proc/cpuinfo

・IRQ(割り込み)情報
/proc/interrupts

・I/Oアドレス情報
/proc/ioports

・メモリ情報
/proc/meminfo

・USBデバイス情報
/proc/bus/usb/*

・PCIデバイス情報
/proc/bus/pci/*
カーネルが初期化時に見つけたPCIデバイスのリスト

・カーネルオプション
/proc/cmdline
起動時にカーネルオプションが格納

【デバイス情報の確認】
> ls /proc

▼ 実行結果はクリックで展開

lspciコマンド(PCIデバイス情報を表示)

PCIデバイス情報を表示させるコマンド

【PCIデバイス情報を表示】
> lspci [オプション]

オプション

コマンド詳細
http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20140303/540546/

lsusbコマンド(USBデバイス情報を表示)

USBデバイス情報を表示させるコマンド

【USBデバイス情報を表示】
> lsusb [オプション]

オプション

コマンド詳細
http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20140303/540548/

補足
・「usbmodules」コマンド・・・USBデバイスが利用できるモジュールを表示する

▼ 実行結果はクリックで展開

lsmodコマンド(モジュール一覧を表示)

Linuxに読み込まれているモジュールの一覧を表示するコマンド

【モジュール一覧を表示】
> lsmod

▼ 実行結果はクリックで展開

modprobeコマンド(カーネルモジュールをロード/アンロード)

カーネルモジュールをロードまたはアンロードするコマンド

【カーネルモジュールをロード/アンロード】
> modprobe [オプション] [カーネルモジュール] [モジュールオプション]

オプション

コマンド詳細
http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20130909/503342/

(101.2)システムのブート

Linuxの起動シーケンス

１．電源ON

２．BIOS/UEFI
・ハードウェアのチェック、初期化
・ディスクの先頭ブロック(MBR)にあるブートローダをメモリにロード

３．ブートローダ
・カーネルをメモリにロード
※Linuxの代表的なブートローダにはLILOとGRUBがある

４．カーネル
・メモリの初期化、システムのクロック設定
・仮のルートファイルシステム(initramfs)をマウントする
・最初のプロセスinitもしくはsystemdプロセスを実行

５．initもしくはsystemd
・必要なサービスを順次起動
※ Linuxの代表的な起動方法はSysVinitとsystemdがある

SysVinit(System Five Init)

カーネルによって最初に実行されるプロセスであるinitが順次サービスを起動する仕組み
SysVinitはあるサービスの起動が滞るとそれ以降のサービス起動が待たされてしまい全体として起動が遅くなる。

起動の流れは以下
１．initが/etc/inittabファイルを読み込む
最近のシステムには/etc/inittabファイルがないことが多い
２．initが/etc/rc.sysinitスクリプトを読み込む
３．initが/etc/rcスクリプトを実行する
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する
「/etc/rc<ランレベル>.d」ディレクトリ配下には/init.d配下のスクリプトのシンボリックリンクが格納されている。

カーネルが一番最初に実行するユーザプロセスは「/sbin/init」である。

▼ /etc/rc0.dディレクトリ配下のリストはクリックで展開