ハードウェアの基本知識と設定

基本的なシステムハードウェア

CPU
- Linuxは非常に多くのアーキテクチャに対応
  - x86
  - IA-32
  - x86_64
  - ARM
  - etc.
メモリ
- Linuxの動作には256MG～1GBくらい
ハードディスク
- Linuxインストールには必要
- Linux動作には必須ではない
- SSDもこのカテゴリ
入力装置
- サーバでは接続されないことも
拡張カード
- マザーボードの拡張スロットに装着し、さまざまな機能を提供
  - ネットワークカード(NIC: Network Interface Card)
  - サウンドカード
  - モデムカード
  - ビデオカード
  - SCSIカード(Small Computer System Interface)
  - RAIDカード(Redundant Array of Inexpensive Disks)
- コールドプラグ
  - システムの電源を切って付け外しする必要あり
USB機器
- さまざまな周辺機器を接続
  - キーボード
  - マウス
  - ハードディスク
  - フラッシュメモリ
  - DVDドライブ
- ホットプラグ
  - システムの電源をオンにしたまま付け外しできる

BIOS/UEFI

BIOS: Basic Input Output System (入出力基本システム)
- 分類
  - システムBIOS
    - マザーボード上
  - 拡張BIOS
    - 拡張カード上
- マザーボードや拡張カード上のフラッシュROMに書き込まれている
- 最も基本的な制御プログラム
- OSやアプリケーションはBIOSのインターフェース経由で簡単にH/Wにアクセスできる
  - BIOSがあまりに古いと、大容量のハードディスクを正常に認識できなかったりする
- 役割
  - OSを起動するためのプログラムをディスクから読み込んで実行
  - デバイスの動作を設定
  - 基本的な入出力
UEFI: Unified Extensible Firmware Interface
- BIOSの後継規格
  - 起動ドライブの容量制限(2TB)の撤廃
  - GUIベースのセットアップ画面
広義のBIOS
- BIOS + UEFI
BIOS/UEFIセットアップ画面
- PC電源投入時にDelete、F1、F2等を入力して呼び出せるやつ
- よくある設定項目
  - 日付や時刻(ハードウェアクロック)
  - ディスクドライブや各種デバイスのパラメータ
  - キーボードの使用/不使用
    - H/Wによっては接続されていないとエラーになる
    - サーバ等、キーボードが不要なときはBIOSで無効化しておく
  - 電源管理
  - 起動ドライブの順序
    - 特に重要
  - デバイスへのIRQ: Interrupt Request(割り込み要求)の割り当て
  - 各種デバイスの使用/不使用

デバイス情報の確認

デバイスファイル
- H/Wアクセスはファイルに抽象化されている
- /devディレクトリ以下
- udevという仕組みにより自動的に生成される

docker container run -it --rm centos:centos7 bash

[root@dee995e55b9f /]# cd dev/
[root@dee995e55b9f dev]# ls

console  core  fd  full  mqueue  null  ptmx  pts  random  shm  stderr  stdin  stdout  tty  urandom  zero

/proc
- カーネルが認識しているデバイスに関する情報が格納されている場所
- 仮想的なファイルシステム(procfs)

[root@dee995e55b9f proc]# cd proc/
[root@dee995e55b9f proc]# ls

1          cmdline    diskstats    fs          kcore        kpageflags  mounts        sched_debug  sys            uptime
17         config.gz  dma          interrupts  key-users    loadavg     mpt           self         sysrq-trigger  version
acpi       consoles   driver       iomem       keys         locks       mtrr          slabinfo     sysvipc        vmallocinfo
buddyinfo  cpuinfo    execdomains  ioports     kmsg         meminfo     net           softirqs     thread-self    vmstat
bus        crypto     fb           irq         kpagecgroup  misc        pagetypeinfo  stat         timer_list     zoneinfo
cgroups    devices    filesystems  kallsyms    kpagecount   modules     partitions    swaps        tty

/proc/cpuinfo
- CPU情報

processor       : 1
vendor_id       : GenuineIntel
cpu family      : 6
model           : 158
model name      : Intel(R) Core(TM) i5-8500 CPU @ 3.00GHz
stepping        : 10
microcode       : 0xffffffff
cpu MHz         : 2995.226
cache size      : 9216 KB
physical id     : 0
siblings        : 2
core id         : 1
cpu cores       : 2
apicid          : 1
initial apicid  : 1
fpu             : yes
fpu_exception   : yes
cpuid level     : 21
wp              : yes
flags           : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush mmx fxsr sse sse2 ss ht syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc rep_good nopl xtopology pni pclmulqdq ssse3 fma cx16 pcid sse4_1 sse4_2 movbe popcnt aes xsave avx f16c rdrand hypervisor lahf_lm abm 3dnowprefetch invpcid_single ibrs ibpb stibp kaiser fsgsbase bmi1 hle avx2 smep bmi2 erms invpcid rtm mpx rdseed adx smap clflushopt xsaveopt xsavec xgetbv1 xsaves
bugs            : cpu_meltdown spectre_v1 spectre_v2 spec_store_bypass l1tf
bogomips        : 5990.45
clflush size    : 64
cache_alignment : 64
address sizes   : 39 bits physical, 48 bits virtual
power management:

/proc/interrupts
- IRQ情報
  - NMI: マスク不可割り込みとか聞いたことあるぞ
- IRQ番号は0-15ということになっている
- 数値が小さいほうが優先度高い
- BIOSでHT: Hyper Threadingを有効にしていると16以上も割り振られるらしい
- PCIとかは16以上

           CPU0       CPU1       CPU2       CPU3       
  0:         11          0          0          0   IO-APIC   2-edge      timer
  1:       5444         11          0          0   IO-APIC   1-edge      i8042
  8:          0          0          1          0   IO-APIC   8-edge      rtc0
  9:       2260        834          0          0   IO-APIC   9-fasteoi   acpi
 12:     492905          0          0          0   IO-APIC  12-edge      i8042
 23:         30          0         45          0   IO-APIC  23-fasteoi   ehci_hcd:usb1
 40:          0         27          0        336   PCI-MSI 327680-edge      xhci_hcd
 41:         13          0          0         25   PCI-MSI 1048576-edge      rtsx_pci
 42:          0         66          0          0   PCI-MSI 49152-edge      snd_hda_intel:card0
 43:      32671      14267          0          0   PCI-MSI 512000-edge      ahci[0000:00:1f.2]
 44:        183          0      83428          0   PCI-MSI 32768-edge      i915
 45:          0          0         16          0   PCI-MSI 360448-edge      mei_me
 46:        630      57741          0          0   PCI-MSI 1572864-edge      iwlwifi
 47:          0        113          0          0   PCI-MSI 442368-edge      snd_hda_intel:card1
 48:          0          0          7        925   PCI-MSI 409600-edge      enp0s25
NMI:          0         13         14         13   Non-maskable interrupts
LOC:     210953     173477     262211     178113   Local timer interrupts
SPU:          0          0          0          0   Spurious interrupts
PMI:          0         13         14         13   Performance monitoring interrupts
IWI:         60         22      21130         71   IRQ work interrupts
RTR:          0          0          0          0   APIC ICR read retries
RES:      46555      39478      41004      43535   Rescheduling interrupts
CAL:      74112      69873      71103      68808   Function call interrupts
TLB:      70472      67898      68574      65976   TLB shootdowns
TRM:          0          0          0          0   Thermal event interrupts
THR:          0          0          0          0   Threshold APIC interrupts
DFR:          0          0          0          0   Deferred Error APIC interrupts
MCE:          0          0          0          0   Machine check exceptions
MCP:         10         11         11         11   Machine check polls
HYP:          0          0          0          0   Hypervisor callback interrupts
ERR:          0
MIS:          0
PIN:          0          0          0          0   Posted-interrupt notification event
NPI:          0          0          0          0   Nested posted-interrupt event
PIW:          0          0          0          0   Posted-interrupt wakeup event

/proc/ioports
- I/Oアドレス情報
- sudoじゃないと全部0になっちゃう

0000-0000 : PCI Bus 0000:00
  0000-0000 : dma1
  0000-0000 : pic1
  0000-0000 : timer0
  0000-0000 : timer1
  0000-0000 : keyboard
  0000-0000 : PNP0800:00
  0000-0000 : PNP0C09:00
    0000-0000 : EC data
  0000-0000 : keyboard
  0000-0000 : PNP0C09:00
    0000-0000 : EC cmd
  0000-0000 : rtc0
  0000-0000 : dma page reg
  0000-0000 : pic2
  0000-0000 : dma2
  0000-0000 : fpu
    0000-0000 : PNP0C04:00
  0000-0000 : pnp 00:01
  0000-0000 : pnp 00:01
  0000-0000 : pnp 00:01
  0000-0000 : pnp 00:01
  0000-0000 : pnp 00:01
  0000-0000 : pnp 00:01
  0000-0000 : pnp 00:01
  0000-0000 : pnp 00:01
0000-0000 : PCI conf1
0000-0000 : PCI Bus 0000:00
  0000-0000 : pnp 00:01
  0000-0000 : pnp 00:01
    0000-0000 : pnp 00:01
  0000-0000 : pnp 00:01
    0000-0000 : ACPI PM1a_EVT_BLK
    0000-0000 : ACPI PM1a_CNT_BLK
    0000-0000 : ACPI PM_TMR
    0000-0000 : ACPI CPU throttle
    0000-0000 : iTCO_wdt.0.auto
    0000-0000 : ACPI PM2_CNT_BLK
    0000-0000 : iTCO_wdt.0.auto
    0000-0000 : ACPI GPE0_BLK
  0000-0000 : 0000:00:02.0
  0000-0000 : 0000:00:1f.2
    0000-0000 : ahci
  0000-0000 : 0000:00:19.0
  0000-0000 : 0000:00:1f.2
    0000-0000 : ahci
  0000-0000 : 0000:00:1f.2
    0000-0000 : ahci
  0000-0000 : 0000:00:1f.2
    0000-0000 : ahci
  0000-0000 : 0000:00:1f.2
    0000-0000 : ahci
  0000-0000 : 0000:00:1f.3

sudo

0000-0cf7 : PCI Bus 0000:00
  0000-001f : dma1
  0020-0021 : pic1
  0040-0043 : timer0
  0050-0053 : timer1
  0060-0060 : keyboard
  0061-0061 : PNP0800:00
  0062-0062 : PNP0C09:00
    0062-0062 : EC data
  0064-0064 : keyboard
  0066-0066 : PNP0C09:00
    0066-0066 : EC cmd
  0070-0071 : rtc0
  0080-008f : dma page reg
  00a0-00a1 : pic2
  00c0-00df : dma2
  00f0-00ff : fpu
    00f0-00f0 : PNP0C04:00
  0800-087f : pnp 00:01
  0880-08ff : pnp 00:01
  0900-097f : pnp 00:01
  0980-09ff : pnp 00:01
  0a00-0a7f : pnp 00:01
  0a80-0aff : pnp 00:01
  0b00-0b7f : pnp 00:01
  0b80-0bff : pnp 00:01
0cf8-0cff : PCI conf1
0d00-ffff : PCI Bus 0000:00
  15e0-15ef : pnp 00:01
  1600-167f : pnp 00:01
    1640-165f : pnp 00:01
  1800-189f : pnp 00:01
    1800-1803 : ACPI PM1a_EVT_BLK
    1804-1805 : ACPI PM1a_CNT_BLK
    1808-180b : ACPI PM_TMR
    1810-1815 : ACPI CPU throttle
    1830-1833 : iTCO_wdt.0.auto
    1850-1850 : ACPI PM2_CNT_BLK
    1860-187f : iTCO_wdt.0.auto
    1880-189f : ACPI GPE0_BLK
  3000-303f : 0000:00:02.0
  3060-307f : 0000:00:1f.2
    3060-307f : ahci
  3080-309f : 0000:00:19.0
  30a0-30a7 : 0000:00:1f.2
    30a0-30a7 : ahci
  30a8-30af : 0000:00:1f.2
    30a8-30af : ahci
  30b0-30b3 : 0000:00:1f.2
    30b0-30b3 : ahci
  30b4-30b7 : 0000:00:1f.2
    30b4-30b7 : ahci
  efa0-efbf : 0000:00:1f.3

/proc/meminfo
- メモリ情報

MemTotal:        2027864 kB
MemFree:          121180 kB
MemAvailable:     438512 kB
Buffers:           55792 kB
Cached:           363092 kB
SwapCached:         4064 kB
Active:           720592 kB
Inactive:         721688 kB
Active(anon):     479844 kB
Inactive(anon):   545392 kB
Active(file):     240748 kB
Inactive(file):   176296 kB
Unevictable:           0 kB
Mlocked:               0 kB
SwapTotal:       1048572 kB
SwapFree:         897576 kB
Dirty:                44 kB
Writeback:             0 kB
AnonPages:       1021164 kB
Mapped:           163916 kB
Shmem:              1840 kB
Slab:             136700 kB
SReclaimable:      64040 kB
SUnreclaim:        72660 kB
KernelStack:       17632 kB
PageTables:         7896 kB
NFS_Unstable:          0 kB
Bounce:                0 kB
WritebackTmp:          0 kB
CommitLimit:     2062504 kB
Committed_AS:    3427348 kB
VmallocTotal:   34359738367 kB
VmallocUsed:           0 kB
VmallocChunk:          0 kB
AnonHugePages:     28672 kB
ShmemHugePages:        0 kB
ShmemPmdMapped:        0 kB
HugePages_Total:       0
HugePages_Free:        0
HugePages_Rsvd:        0
HugePages_Surp:        0
Hugepagesize:       2048 kB
DirectMap4k:       46508 kB
DirectMap2M:     2050048 kB
DirectMap1G:           0 kB

/proc/bus/usb/*
- USBデバイス情報
- 見当たらず
/proc/bus/pci/*
- PCIデバイス情報
  - PCI: Peripheral Component Interconnect
    - 拡張カードを増設するためのバス標準
  - SATAチップ
  - サウンド
  - etc.
デバイス情報確認用コマンド
- lspci
  - PCIデバイスの情報出力
  - -v,-vvで詳細出力
    - --verboseとかはない

lspci

00:00.0 Host bridge: Intel Corporation Haswell-ULT DRAM Controller (rev 0b)
00:02.0 VGA compatible controller: Intel Corporation Haswell-ULT Integrated Graphics Controller (rev 0b)
00:03.0 Audio device: Intel Corporation Haswell-ULT HD Audio Controller (rev 0b)
00:14.0 USB controller: Intel Corporation 8 Series USB xHCI HC (rev 04)
00:16.0 Communication controller: Intel Corporation 8 Series HECI #0 (rev 04)
00:19.0 Ethernet controller: Intel Corporation Ethernet Connection I218-V (rev 04)
00:1b.0 Audio device: Intel Corporation 8 Series HD Audio Controller (rev 04)
00:1c.0 PCI bridge: Intel Corporation 8 Series PCI Express Root Port 6 (rev e4)
00:1c.1 PCI bridge: Intel Corporation 8 Series PCI Express Root Port 3 (rev e4)
00:1d.0 USB controller: Intel Corporation 8 Series USB EHCI #1 (rev 04)
00:1f.0 ISA bridge: Intel Corporation 8 Series LPC Controller (rev 04)
00:1f.2 SATA controller: Intel Corporation 8 Series SATA Controller 1 [AHCI mode] (rev 04)
00:1f.3 SMBus: Intel Corporation 8 Series SMBus Controller (rev 04)
02:00.0 Unassigned class [ff00]: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTS5227 PCI Express Card Reader (rev 01)
03:00.0 Network controller: Intel Corporation Wireless 7260 (rev 83)

verbose
```
lspci -v
```

rootじゃないと一部見られなかったりする

00:00.0 Host bridge: Intel Corporation Haswell-ULT DRAM Controller (rev 0b)
Subsystem: Lenovo ThinkPad X240
Flags: bus master, fast devsel, latency 0
Capabilities: [e0] Vendor Specific Information: Len=0c <?>
Kernel driver in use: hsw_uncore
...

lspci -vv

00:00.0 Host bridge: Intel Corporation Haswell-ULT DRAM Controller (rev 0b)
	Subsystem: Lenovo ThinkPad X240
	Control: I/O- Mem+ BusMaster+ SpecCycle- MemWINV- VGASnoop- ParErr- Stepping- SERR- FastB2B- DisINTx-
	Status: Cap+ 66MHz- UDF- FastB2B+ ParErr- DEVSEL=fast >TAbort- <TAbort- <MAbort+ >SERR- <PERR- INTx-
	Latency: 0
	Capabilities: [e0] Vendor Specific Information: Len=0c <?>
	Kernel driver in use: hsw_uncore

USBデバイス

特徴
- 最大127台のデバイスを接続
- 同一コネクタ
- ホットプラグ
- プラグ＆プレイ
  - H/W、F/W、ドライバ、OS、アプリケーション間が自動的に協調し、
    機器の組み込みと設定を自動的に行う
- 電源供給
バージョン差異

バージョン	最大転送速度(bps)
1.0	12M
1.1	12M
2.0	480M
3.0	5G
3.1(Type-C)	10G

デバイスドライバ
- H/Wの利用に必要なやつ
- 分類
  - 専用のドライバ
    - ベンダーが提供するもの
  - クラスドライバ
    - Linuxシステム提供の汎用ドライバ
    - デバイスクラスに準拠したものはこれだけでOK

デバイスクラス	サポートするUSBデバイスの例
HID: Human Interface Devices	kbd, mouse
USB Mass Storage Device	USBメモリ、HDD、デジタルオーディオプレーヤー
オーディオ	マイク、スピーカー、サウンドカード
プリンタ	プリンタ
ワイヤレスコントローラー	Wi-Fiアダプタ、Blutoothアダプタ

lsusbコマンドで情報表示可能

lsusb

-tで階層表示

Bus 001 Device 002: ID 8087:8000 Intel Corp. 
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 003 Device 001: ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
Bus 002 Device 002: ID 8087:07dc Intel Corp. 
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub

lsusb -t

/:  Bus 03.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=xhci_hcd/4p, 5000M
/:  Bus 02.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=xhci_hcd/9p, 480M
    |__ Port 7: Dev 2, If 0, Class=Wireless, Driver=btusb, 12M
    |__ Port 7: Dev 2, If 1, Class=Wireless, Driver=btusb, 12M
/:  Bus 01.Port 1: Dev 1, Class=root_hub, Driver=ehci-pci/3p, 480M
    |__ Port 1: Dev 2, If 0, Class=Hub, Driver=hub/8p, 480M

やはり-vや-vvでverbose表示
- -tと併用はできないみたい

lsusb -vv

ベンダ名やらデバイスクラスやらが書いてある

Bus 001 Device 002: ID 8087:8000 Intel Corp. 
Device Descriptor:
bLength                18
bDescriptorType         1
bcdUSB               2.00
bDeviceClass            9 Hub
bDeviceSubClass         0 Unused
bDeviceProtocol         1 Single TT
bMaxPacketSize0        64
idVendor           0x8087 Intel Corp.
idProduct          0x8000 
bcdDevice            0.04
iManufacturer           0 
iProduct                0 
iSerial                 0 
bNumConfigurations      1
Configuration Descriptor:
bLength                 9
bDescriptorType         2
wTotalLength           25
bNumInterfaces          1
bConfigurationValue     1
iConfiguration          0 
bmAttributes         0xe0
  Self Powered
  Remote Wakeup
MaxPower                0mA
Interface Descriptor:
  bLength                 9
  bDescriptorType         4
  bInterfaceNumber        0
  bAlternateSetting       0
  bNumEndpoints           1
  bInterfaceClass         9 Hub
  bInterfaceSubClass      0 Unused
  bInterfaceProtocol      0 Full speed (or root) hub
  iInterface              0 
  Endpoint Descriptor:
    bLength                 7
    bDescriptorType         5
    bEndpointAddress     0x81  EP 1 IN
    bmAttributes            3
      Transfer Type            Interrupt
      Synch Type               None
      Usage Type               Data
    wMaxPacketSize     0x0002  1x 2 bytes
    bInterval              12
Hub Descriptor:
bLength              11
bDescriptorType      41
nNbrPorts             8
wHubCharacteristic 0x0009
Per-port power switching
Per-port overcurrent protection
TT think time 8 FS bits
bPwrOn2PwrGood        0 * 2 milli seconds
bHubContrCurrent      0 milli Ampere
DeviceRemovable    0x00 0x00
PortPwrCtrlMask    0xff 0xff
Hub Port Status:
Port 1: 0000.0100 power
Port 2: 0000.0100 power
Port 3: 0000.0100 power
Port 4: 0000.0100 power
Port 5: 0000.0100 power
Port 6: 0000.0100 power
Port 7: 0000.0100 power
Port 8: 0000.0100 power
Device Qualifier (for other device speed):
bLength                10
bDescriptorType         6
bcdUSB               2.00
bDeviceClass            9 Hub
bDeviceSubClass         0 Unused
bDeviceProtocol         0 Full speed (or root) hub
bMaxPacketSize0        64
bNumConfigurations      1
Device Status:     0x0001
Self Powered

…

    
## udev: Userspace DEVice management

- /dev以下のデバイスファイルを自動生成する仕組み
    1. H/Wが接続される
    1. カーネルが検知する
    1. /sysディレクトリ以下にデバイス情報を作成する
        - sysfs
        - procfs同様、仮想的なファイルシステム
    1. udevdが/sysディレクトリ以下のデバイス情報を参照し、  
        /devディレクトリ以下にデバイスファイルを作成する
        - /etc/udev/rules.d/以下の設定ファイルが使われる
            - あるUSBメモリを「/dev/usbmemory」とする、等
- D-Bus: Desktop Bus
    - IPC: Inter-Process Communicatio実装のひとつ
    - アプリケーション間でデバイス情報をやりとりするメッセージバス
    - これによりアプリケーションからデバイスを利用できるようになる


```sh
ls /sys

block  class  devices   fs          kernel  power
bus    dev    firmware  hypervisor  module

デバイスドライバのロード

デバイスドライバ
- デバイスを利用するために必要な制御プログラム
- Linuxではカーネルモジュールとして提供されている
- カーネルに取り込むことを「ロードする」という

lsmod

Module                  Size  Used by
rfcomm                 77824  16
ipt_MASQUERADE         16384  1
nf_nat_masquerade_ipv4    16384  1 ipt_MASQUERADE
nf_conntrack_netlink    40960  0
nfnetlink              16384  2 nf_conntrack_netlink
xfrm_user              32768  1
xfrm_algo              16384  1 xfrm_user

...

-vとか-tとかはない
必要なデバイスドライバは普通自動でロードされる
手動でロードするには:

modprobe <modulename>

Linuxの起動とシャットダウン

一般的なPCのアーキテクチャ(x86/x86_64)における
システム起動の流れ(boot, bootstrap)
1. BIOS/UEFI
  1. H/Wチェック・初期化
  2. 起動ドライブからブートローダを読み出す
2. ブートローダ
  1. 起動ドライブからカーネルをメモリ上に読み出す
3. カーネル
  1. メモリの初期化
  2. システムクロックの設定
  3. initramfs(初期RAMディスク)をマウント
    - 仮のルートファイルシステム
    - システムの起動に必要なデバイスドライバが組み込まれている
  4. initまたはsystemdプロセスを実行
4. init/systemd
  1. 必要なサービス等を順次実行
  2. ログインプロンプトを表示

起動時のイベント確認

dmesgコマンド
- システム起動時にカーネルがどのような処理を行ったか確認できる
- 起動後もカーネルの出力メッセージが蓄えられていく
  - 古いものは消えていく

[    0.000000] microcode: microcode updated early to revision 0x24, date = 2018-04-02
[    0.000000] Linux version 4.15.0-45-generic (buildd@lgw01-amd64-031) (gcc version 7.3.0 (Ubuntu 7.3.0-16ubuntu3)) #48-Ubuntu SMP Tue Jan 29 16:28:13 UTC 2019 (Ubuntu 4.15.0-45.48-generic 4.15.18)
[    0.000000] Command line: BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-4.15.0-45-generic root=UUID=ebba1a7e-ed76-43aa-b3cc-8f7baded52e9 ro quiet splash vt.handoff=1
[    0.000000] KERNEL supported cpus:
[    0.000000]   Intel GenuineIntel
[    0.000000]   AMD AuthenticAMD
[    0.000000]   Centaur CentaurHauls
[    0.000000] x86/fpu: Supporting XSAVE feature 0x001: 'x87 floating point registers'
[    0.000000] x86/fpu: Supporting XSAVE feature 0x002: 'SSE registers'
[    0.000000] x86/fpu: Supporting XSAVE feature 0x004: 'AVX registers'
[    0.000000] x86/fpu: xstate_offset[2]:  576, xstate_sizes[2]:  256
[    0.000000] x86/fpu: Enabled xstate features 0x7, context size is 832 bytes, using 'standard' format.
[    0.000000] e820: BIOS-provided physical RAM map:
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000000000-0x0000000000057fff] usable
[    0.000000] BIOS-e820: [mem 0x0000000000058000-0x0000000000058fff] reserved

ログファイル
- 置き場(ディストリビューションにより異なる)
  - /var/log/messages
  - /var/log/dmesg
  - /var/log/boot.log
    - Ubuntuはこれだった
- catとかlessとかで見られる

システムのシャットダウンと再起動

shutdown --help

shutdown [OPTIONS...] [TIME] [WALL...]

Shut down the system.

     --help      Show this help
  -H --halt      Halt the machine
  -P --poweroff  Power-off the machine
  -r --reboot    Reboot the machine
  -h             Equivalent to --poweroff, overridden by --halt
  -k             Don't halt/power-off/reboot, just send warnings
     --no-wall   Don't send wall message before halt/power-off/reboot
  -c             Cancel a pending shutdown

shutdownコマンドのオプション
- TIME
  - 今からTIME分後
  - 時刻
  - nowで今すぐ
- -H, --halt
  - すべてのプロセスを終了させ、CPUを止める
  - 電源はついたまま
- -P, --poweroff
  - 電源を落とす
  - PSU: Power Supply Unitに
    ACPI: Advanced Configuration and Power Interface
    コマンドを送って電源を落とさせるらしい
    - 出典
- -h
  - -Pと同じ
- -hH
  - -Hが優先される
    - “overridden by —halt”
- -HP
  - -Hが優先される
- -f
  - helpにないやつ
  - 次回起動時のfsckをスキップ
- -F
  - helpにないやつ
  - 次回起動時のfsckを強制
    - -rFしてみたけどとくに視認できなかった
haltしたときの様子

[   33.685942] reboot: System halted

他のシャットダウン手段
- haltコマンド
- rebootコマンド
- poweroffコマンド
- Ctrl + Alt + Del
- ↑ubuntuは全部あった

systemdとshutdownコマンド

systemd採用システムではこう

systemctl reboot
systemctl poweroff

shutdownコマンドはいつか使えなくなるかも

SysVinit: System Five Init

システム電源投入～Linux起動の手順
- 昔: SysVinit
- 現在: systemd

SysVinitによる起動

流れ
1. initが/etc/inittabファイルを読み込む
2. initが/etc/rc.sysinitn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
手元のubuntuやcentos7コンテナには/etc/inittabはなかった
- SysVinitを使っていない最近のシステムではそういうことがある
- /etc/rc<ランレベル>.dはある
弱点
- サービスを順次起動
  - 何か手こずると以降全サービスが待たされる
- 依存関係を適切に処理できない
  - 管理者が管理する必要がある
弱点を克服したやつ
- Upstart
  - SysVinitを改善した新しいinitの仕組み
  - 依存関係を適切に処理
  - 並列起動
  - イベント駆動
  - systemdへの移行が進められている
- systemd
  - このあとでてくる

ランレベル

動作モード

ランレベル	Red Hat, CentOS, Fedra	Ubuntu, Debian
0	停止	停止
1	シングルユーザー	シングルユーザー
2	マルチユーザー(テキストログイン、NFSサーバー停止)	マルチユーザー
3	マルチユーザー(テキストログイン)	マルチユーザー
4	未使用	マルチユーザー
5	マルチユーザー(グラフィカルログイン)	マルチユーザー
6	再起動	再起動
S or s	シングルユーザーモード	シングルユーザーモード

シングルユーザーモード
- rootユーザー独りしかログインしないモード
- = 一般ユーザーをログインさせないモード
- システムメンテナンス等で使う

ランレベルの確認と変更

確認
- <前のランレベル> <現在のランレベル> が表示される
```
runlevel
```
ubuntu実機の結果
```
N 5
```
Nは未設定
設定

init 4

実機ubuntuで実施したところ、いきなりテキストログインモードに突入した

runlevel

5 3

4が欠番で3(テキストログイン)が使われた？？ubuntuなのに
いきなり1とかにすると一般ユーザが追い出されて困ってしまうので、
wallコマンド等で通知してあげる
- shutdown -k みたいな感じに通知される

起動スクリプトによるサービスの管理

/etc/rc<ランレベル>.d/以下に起動スクリプトのシンボリックリンクがある
- CentOS7コンテナでは/etc/rc.d/rc<ランレベル>.d/へのシンボリックリンクだった
- 実体は/etc/init.d/にある
  - CentOS7コンテナではこれも/etc/rc.d/init.d/へのシンボリックリンクだった
  - CentOS7コンテナで見に行ったら「systemd使え」って書いてあるREADMEが置いてあった
サービス起動・停止例

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

↑テキスト通り。実際にはhttpdサービスは置いてなかった

デフォルトのランレベルの設定

/etc/inittabに記述されてるらしい
- ubuntuにもCentOS7コンテナにも無かったです

(略)
#
id:5:initdefault:

こんな感じに記述する
- inittabファイルのコメントに書いてあるが、0(停止)や6(再起動)を設定してはいけない

init, telinit

initとtelinitは同じ
initデーモンに仕事させるクライアント

オプション

<数字>(0-6)
- 現在のランレベル設定
s, S, 1
- レスキューモード
- メンテとかで使うやつ
q, Q
- 設定再読込
u, U
- initデーモン再実行

systemd

systemdの概要

initプロセスの代わりにsystemd
各種サービスを管理
各種デーモンプロセスが連携
- systemd
  - メイン
- systemd-journald
  - ジャーナル(ログ)管理
- systemd-logind
  - ログイン処理
- systemd-udevd
  - デバイス動的検知
unit: systemdにおける処理単位
unitの種類
- service
- device
- mount
  - ファイルシステムをマウント
- swap
  - スワップ領域をマウント
- target
  - 複数のunitをグループ化
SysVinitの欠点を克服している
- unitの依存関係を表現できる
- 並列処理
  - システム起動時間が短縮される
cgroups: control groups
- リソースを制限・隔離
- 当初はprocess containersといった

systemdの起動手順

default.target Unitが処理される
- /etc/systemd/system/default.targetにあることになっている
- ubuntuだと/etc/systemd/system/default.target.wantsディレクトリしかないぜ
/lib/systemd/system/graphical.targetへのシンボリックリンクになってると、
デフォルトでグラフィカルログインになる
SysVinitでいうランレベルに対応するターゲットが用意されている
- 全単射にはなってない

initでいうランレベル	systemdのターゲット
0	poweroff.target
1	rescue.target
2,3,4	multi-user.target
5	graphical.target
6	reboot.target

runlevelごとのシンボリックリンクも置いてあった

ls /lib/systemd/system -l | grep runlevel

lrwxrwxrwx 1 root root   15  2月 14 06:32 runlevel0.target -> poweroff.target
lrwxrwxrwx 1 root root   13  2月 14 06:32 runlevel1.target -> rescue.target
drwxr-xr-x 2 root root 4096 10月  4  2017 runlevel1.target.wants
lrwxrwxrwx 1 root root   17  2月 14 06:32 runlevel2.target -> multi-user.target
drwxr-xr-x 2 root root 4096 10月  4  2017 runlevel2.target.wants
lrwxrwxrwx 1 root root   17  2月 14 06:32 runlevel3.target -> multi-user.target
drwxr-xr-x 2 root root 4096 10月  4  2017 runlevel3.target.wants
lrwxrwxrwx 1 root root   17  2月 14 06:32 runlevel4.target -> multi-user.target
drwxr-xr-x 2 root root 4096 10月  4  2017 runlevel4.target.wants
lrwxrwxrwx 1 root root   16  2月 14 06:32 runlevel5.target -> graphical.target
drwxr-xr-x 2 root root 4096 10月  4  2017 runlevel5.target.wants
lrwxrwxrwx 1 root root   13  2月 14 06:32 runlevel6.target -> reboot.target
-rw-r--r-- 1 root root  797  2月 14 06:32 systemd-update-utmp-runlevel.service

graphical.target -> multi-user.target -> basic.target という依存関係がある
- graphical.target単体でグラフィカルログインできるわけではない

systemctlによるサービスの管理

systemctl --help

Unit Commands:

  start NAME...                   Start (activate) one or more units
  stop NAME...                    Stop (deactivate) one or more units
  reload NAME...                  Reload one or more units
  restart NAME...                 Start or restart one or more units
...
  is-active PATTERN...            Check whether units are active
  is-failed PATTERN...            Check whether units are failed
  status [PATTERN...|PID...]      Show runtime status of one or more units
...
Unit File Commands:
  list-unit-files [PATTERN...]    List installed unit files
  enable [NAME...|PATH...]        Enable one or more unit files
  disable NAME...                 Disable one or more unit files
...
System Commands:
...
  default                         Enter system default mode
  rescue                          Enter system rescue mode
  emergency                       Enter system emergency mode
  halt                            Shut down and halt the system
  poweroff                        Shut down and power-off the system
  reboot [ARG]                    Shut down and reboot the system
...

cronで試してみる

systemctl start cron.service # 拡張子serviceは省略可能
systemctl status cron.service

● cron.service - Regular background program processing daemon
   Loaded: loaded (/lib/systemd/system/cron.service; enabled; vendor preset: enabled)
   Active: active (running) since Tue 2019-02-19 15:46:35 JST; 10s ago
     Docs: man:cron(8)
 Main PID: 6986 (cron)
    Tasks: 1 (limit: 4915)
   CGroup: /system.slice/cron.service
           └─6986 /usr/sbin/cron -f

 2月 19 15:46:35 wand-ThinkPad-X240s systemd[1]: Started Regular backgro…n.
 2月 19 15:46:35 wand-ThinkPad-X240s cron[6986]: (CRON) INFO (pidfile fd…3)
 2月 19 15:46:35 wand-ThinkPad-X240s cron[6986]: (CRON) INFO (Skipping @…p)
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.

稼働確認

systemctl is-active cron

active

systemctl is-failed cron

yesかnoで答えようぜ
```
active
```
自動起動することになってますか
- is-disabledサブコマンドは存在しない

systemctl is-enabled cron

enabled

システム起動時の自動起動無効化

sudo systemctl disable cron

Synchronizing state of cron.service with SysV service script with /lib/systemd/systemd-sysv-install.
Executing: /lib/systemd/systemd-sysv-install disable cron

設定反映確認

systemctl is-enabled cron

disabled

今動いているヤツが止まるわけではない

systemctl is-active cron

active

今動いているヤツを止める

systemctl stop cron
systemctl is-active cron
systemctl is-failed cron

is-failedはis-activeの単なるエイリアスなのか？？

inactive
inactive

システム起動時に自動起動するように

sudo systemctl enable cron

Synchronizing state of cron.service with SysV service script with /lib/systemd/systemd-sysv-install.
Executing: /lib/systemd/systemd-sysv-install enable cron

直ちに立ち上がるわけではない

systemctl is-active cron

inactive

裏ではこのスクリプトが動いているよう
/lib/systemd/systemd-sysv-install

#!/bin/sh
# This script is called by "systemctl enable/disable" when the given unit is a
# SysV init.d script. It needs to call the distribution's mechanism for
# enabling/disabling those, such as chkconfig, update-rc.d, or similar. This
# can optionally take a --root argument for enabling a SysV init script
# in a chroot or similar.
set -eu

usage() {
    echo "Usage: $0 [--root=path] enable|disable|is-enabled <sysv script name>" >&2
    exit 1
}

ROOT=

# parse options
eval set -- "$(getopt -o r: --long root: -- "$@")"
while true; do
    case "$1" in
        -r|--root)
            ROOT="$2"
            shift 2 ;;
        --) shift ; break ;;
        *) usage ;;
    esac
done

NAME="${2:-}"

run() {
    if [ -n "$ROOT" ] && [ "$ROOT" != "/" ]; then
        chroot "$ROOT" /usr/sbin/update-rc.d "$@"
    else
        /usr/sbin/update-rc.d "$@"
    fi
}

[ -n "$NAME" ] || usage

case "$1" in
    enable)
        # call the command to enable SysV init script $NAME here..
        run "$NAME" defaults
        run "$NAME" enable
        ;;
    disable)
        run "$NAME" defaults
        run "$NAME" disable
        ;;
    is-enabled)
        # exit with 0 if $NAME is enabled, non-zero if it is disabled
        ls "$ROOT"/etc/rc[S5].d/S??"$NAME" >/dev/null 2>&1
        ;;
    *)
        usage ;;
esac

さらに/usr/sbin/update-rc.dが実行されてるみたい
/etc/init.dとか/etc/rc<ランレベル>.dとかをいじっているよう
ユニット一覧

systemctl list-unit-files | head -10

UNIT FILE                                  STATE          
proc-sys-fs-binfmt_misc.automount          static         
-.mount                                    generated      
boot-efi.mount                             generated      
dev-hugepages.mount                        static         
dev-mqueue.mount                           static         
proc-sys-fs-binfmt_misc.mount              static         
snap-core-6405.mount                       enabled        
snap-gnome\x2d3\x2d26\x2d1604-78.mount     enabled        
snap-gnome\x2dcalculator-260.mount         enabled

【LPIC 101 Ver5.0差分】

journalctl

journalctl --help
journalctl [OPTIONS...] [MATCHES...]

Query the journal.

journalctl | head -n 5

head等にパイプしないとエラいことになる

-- Logs begin at Sun 2019-02-10 11:34:33 JST, end at Tue 2019-02-19 16:18:29 JST. --
 2月 10 11:34:33 wand-ThinkPad-X240s kernel: microcode: microcode updated early to revision 0x23, date = 2018-01-18
 2月 10 11:34:33 wand-ThinkPad-X240s kernel: random: get_random_bytes called from start_kernel+0x42/0x4e9 with crng_init=0
 2月 10 11:34:33 wand-ThinkPad-X240s kernel: Linux version 4.13.0-46-generic (buildd@lcy01-amd64-002) (gcc version 7.2.0 (Ubuntu 7.2.0-8ubuntu3.2)) #51-Ubuntu SMP Tue Jun 12 12:36:29 UTC 2018 (Ubuntu 4.13.0-46.51-generic 4.13.16)
 2月 10 11:34:33 wand-ThinkPad-X240s kernel: Command line: BOOT_IMAGE=/boot/vmlinuz-4.13.0-46-generic.efi.signed root=UUID=ebba1a7e-ed76-43aa-b3cc-8f7baded52e9 ro quiet splash vt.handoff=7

最新側は-n, --linesで件数指定できる
```
journalctl -n 5
```

-- Logs begin at Sun 2019-02-10 11:34:33 JST, end at Tue 2019-02-19 16:27:37 JST. --
 2月 19 16:26:48 wand-ThinkPad-X240s gnome-shell[2633]: [AppIndicatorSupport-WARN] Item :1.64/org/ayatana/NotificationItem/clipit is already registered
 2月 19 16:27:10 wand-ThinkPad-X240s gnome-shell[2633]: [AppIndicatorSupport-WARN] Attempting to re-register :1.64/org/ayatana/NotificationItem/clipit; resetting instead
 2月 19 16:27:10 wand-ThinkPad-X240s gnome-shell[2633]: [AppIndicatorSupport-WARN] Item :1.64/org/ayatana/NotificationItem/clipit is already registered
 2月 19 16:27:37 wand-ThinkPad-X240s gnome-shell[2633]: [AppIndicatorSupport-WARN] Attempting to re-register :1.64/org/ayatana/NotificationItem/clipit; resetting instead
 2月 19 16:27:37 wand-ThinkPad-X240s gnome-shell[2633]: [AppIndicatorSupport-WARN] Item :1.64/org/ayatana/NotificationItem/clipit is already registered

tail -fみたいなやつ

journalctl -f -n 5

-k, --dmesg
- dmesg的な情報を得る

journalctl -k -n 5

-- Logs begin at Sun 2019-02-10 11:34:33 JST, end at Tue 2019-02-19 16:29:00 JST. --
 2月 19 14:35:03 wand-ThinkPad-X240s kernel: wlp3s0: associated
 2月 19 14:35:03 wand-ThinkPad-X240s kernel: wlp3s0: Limiting TX power to 30 (30 - 0) dBm as advertised by e4:7e:66:08:01:cc
 2月 19 14:35:03 wand-ThinkPad-X240s kernel: IPv6: ADDRCONF(NETDEV_CHANGE): wlp3s0: link becomes ready
 2月 19 16:01:40 wand-ThinkPad-X240s systemd[1]: Started CUPS Scheduler.
 2月 19 16:05:03 wand-ThinkPad-X240s systemd[1]: Started CUPS Scheduler.

特定のUnitのログ見る
```
journalctl -u cron -n 5
```

-- Logs begin at Sun 2019-02-10 11:34:33 JST, end at Tue 2019-02-19 16:29:22 JST. --
 2月 19 15:46:35 wand-ThinkPad-X240s systemd[1]: Started Regular background program processing daemon.
 2月 19 15:46:35 wand-ThinkPad-X240s cron[6986]: (CRON) INFO (pidfile fd = 3)
 2月 19 15:46:35 wand-ThinkPad-X240s cron[6986]: (CRON) INFO (Skipping @reboot jobs -- not system startup)
 2月 19 16:03:26 wand-ThinkPad-X240s systemd[1]: Stopping Regular background program processing daemon...
 2月 19 16:03:26 wand-ThinkPad-X240s systemd[1]: Stopped Regular background program processing daemon.

-e,--pager-end
- ページャ使う
- bash on emacsだとうまくいかなかった
今日の分のイーサネット周りを拾ってみる

journalctl --since=today | grep  eth0

 2月 19 12:07:48 wand-ThinkPad-X240s kernel: e1000e 0000:00:19.0 eth0: (PCI Express:2.5GT/s:Width x1) 28:d2:44:ff:ad:ef
 2月 19 12:07:48 wand-ThinkPad-X240s kernel: e1000e 0000:00:19.0 eth0: Intel(R) PRO/1000 Network Connection
 2月 19 12:07:48 wand-ThinkPad-X240s kernel: e1000e 0000:00:19.0 eth0: MAC: 11, PHY: 12, PBA No: 1000FF-0FF
 2月 19 12:07:48 wand-ThinkPad-X240s kernel: e1000e 0000:00:19.0 enp0s25: renamed from eth0
 2月 19 12:49:57 wand-ThinkPad-X240s kernel: e1000e 0000:00:19.0 eth0: (PCI Express:2.5GT/s:Width x1) 28:d2:44:ff:ad:ef
 2月 19 12:49:57 wand-ThinkPad-X240s kernel: e1000e 0000:00:19.0 eth0: Intel(R) PRO/1000 Network Connection
 2月 19 12:49:57 wand-ThinkPad-X240s kernel: e1000e 0000:00:19.0 eth0: MAC: 11, PHY: 12, PBA No: 1000FF-0FF
 2月 19 12:49:57 wand-ThinkPad-X240s kernel: e1000e 0000:00:19.0 enp0s25: renamed from eth0

dmesgで同様の情報取る

dmesg | grep eth0

[    2.217692] e1000e 0000:00:19.0 eth0: (PCI Express:2.5GT/s:Width x1) 28:d2:44:ff:ad:ef
[    2.217695] e1000e 0000:00:19.0 eth0: Intel(R) PRO/1000 Network Connection
[    2.217740] e1000e 0000:00:19.0 eth0: MAC: 11, PHY: 12, PBA No: 1000FF-0FF
[    2.218583] e1000e 0000:00:19.0 enp0s25: renamed from eth0

ACPI

ACPI: Advanced Configuration and Power Interface
- APM: Advanced Power Managementに代わるやつ
仕様
- 電源管理
- 温度管理
- プラグ＆プレイ
- などなど
ACPIイベントをリッスンしているのがacpid
電源以外にもいろいろやってるみたい
手元のレノボでは、ボリューム設定等がある

cat /proc/acpi/ibm/volume

level:		unsupported
mute:		on

D.Horiyama's output

LPIC 101試験あずきch1 システムアーキテクチャ

ハードウェアの基本知識と設定

基本的なシステムハードウェア

BIOS/UEFI

デバイス情報の確認

USBデバイス

デバイスドライバのロード

Linuxの起動とシャットダウン

起動時のイベント確認

システムのシャットダウンと再起動

systemdとshutdownコマンド

SysVinit: System Five Init

SysVinitによる起動

ランレベル

ランレベルの確認と変更

起動スクリプトによるサービスの管理

デフォルトのランレベルの設定

init, telinit

オプション

systemd

systemdの概要

systemdの起動手順

systemctlによるサービスの管理

【LPIC 101 Ver5.0差分】

journalctl

ACPI

LPIC 101試験 あずきch1 システムアーキテクチャ

ハードウェアの基本知識と設定

基本的なシステムハードウェア

BIOS/UEFI

デバイス情報の確認

USBデバイス

デバイスドライバのロード

Linuxの起動とシャットダウン

起動時のイベント確認

システムのシャットダウンと再起動

systemdとshutdownコマンド

SysVinit: System Five Init

SysVinitによる起動

ランレベル

ランレベルの確認と変更

起動スクリプトによるサービスの管理

デフォルトのランレベルの設定

init, telinit

オプション

systemd

systemdの概要

systemdの起動手順

systemctlによるサービスの管理

【LPIC 101 Ver5.0差分】

journalctl

ACPI

LPIC 101試験あずきch1 システムアーキテクチャ