Linux 基礎(學習計畫的地基)¶
為什麼 Linux 是地基中的地基?
- 容器 (Container) 不是輕量級虛擬機,而是「被 Linux 核心隔離起來的一個普通行程 (Process)」。隔離靠的是 Linux 的命名空間 (Namespace) 與控制群組 (cgroup)。
- Kubernetes 排程、調度、限制的對象,本質上就是這些行程與它們的資源。
- eBPF 更是直接在 Linux 核心 (Kernel) 裡執行程式。
所以:你對 Linux 理解多深,決定了你對 K8s 與 eBPF 能理解多深。 這一章請務必紮實地讀完並動手做。
這一章怎麼讀?¶
這一章拆成幾個檔案,建議照順序讀。前三個是「會用 Linux」,第四個(命名空間與 cgroup)是「理解容器原理」的關鍵,務必讀懂。
| # | 檔案 | 主題 | 重要性 |
|---|---|---|---|
| 1 | 01-shell-filesystem.md |
Shell、檔案系統、常用指令、I/O 重導向與管線 | ⭐⭐⭐ |
| 2 | 02-process-management.md |
行程 (Process)、訊號 (Signal)、前景/背景、/proc |
⭐⭐⭐ |
| 3 | 03-users-permissions.md |
使用者、群組、檔案權限、sudo、特殊權限 |
⭐⭐⭐ |
| 4 | 04-namespaces-cgroups.md |
命名空間 (Namespace) 與控制群組 (cgroup) —— 容器的真正原理 | ⭐⭐⭐⭐⭐ |
| 5 | 05-systemd-logs-package.md |
服務管理 (systemd)、日誌、套件管理、開機流程 | ⭐⭐ |
第 4 章是這整章的靈魂。讀完它,你會徹底搞懂「容器到底是什麼」,之後學 Docker 和 K8s 會有種「原來如此」的通透感。
心智模型:Linux 是什麼?¶
在開始之前,先建立一張全局地圖。一個 Linux 系統可以這樣理解:
graph TD
subgraph 使用者空間 User Space
U1[你打的指令 / 應用程式]
U2[Shell bash/zsh]
U3[行程 Process]
end
subgraph 核心 Kernel
K1[系統呼叫 System Call 介面]
K2[行程排程器 Scheduler]
K3[記憶體管理]
K4[檔案系統 VFS]
K5[網路堆疊 Network Stack]
K6[命名空間 / cgroup / eBPF]
end
H[硬體 CPU / RAM / 磁碟 / 網卡]
U1 --> U2 --> U3
U3 -->|system call| K1
K1 --> K2 & K3 & K4 & K5 & K6
K2 & K3 & K4 & K5 & K6 --> H幾個關鍵觀念,先有印象,後面章節會展開:
| 概念 | 一句話說明 |
|---|---|
| 核心 (Kernel) | 作業系統的核心,管理硬體、行程、記憶體、檔案、網路。你的程式不能直接碰硬體。 |
| 使用者空間 (User Space) | 你的程式跑的地方。要用硬體資源,得「拜託」核心。 |
| 系統呼叫 (System Call) | 使用者空間請求核心服務的唯一窗口(例如開檔、建立行程、收送網路封包)。 |
| 行程 (Process) | 一個正在執行的程式實例。容器本質上就是一群被隔離的行程。 |
| 一切皆檔案 (Everything is a file) | 在 Linux 裡,裝置、行程資訊、網路設定…大多透過「檔案」這個統一介面操作。 |
🔑 記住這條線:你的應用程式 → 透過系統呼叫請求 → 核心幫你做事。 Docker 用核心功能把行程「關進小房間」(命名空間)、「限制食量」(cgroup);eBPF 則是在核心這條路上「裝監視器或攔截器」。整個雲原生世界都建立在這條線上。
環境準備¶
你需要一個可以動手的 Linux 環境,任選其一:
| 選項 | 適合對象 | 說明 |
|---|---|---|
| 原生 Linux(Ubuntu/Fedora) | 已有 Linux 機器 | 最直接。 |
| WSL2(Windows) | Windows 使用者 | wsl --install,體驗接近原生,推薦。 |
| 虛擬機 (VM) | Mac/Windows | VirtualBox / UTM 裝一台 Ubuntu。 |
| 雲端機器 | 想練雲端 | AWS EC2 開一台 t3.micro(注意成本)。 |
⚠️ 注意:macOS 的終端機雖然也是 Unix,但不是 Linux,命名空間 / cgroup / eBPF 這些核心功能都沒有。學這章請務必用真正的 Linux(WSL2 或 VM 都可以)。
驗證你在 Linux 上:
本章總檢核點¶
讀完整個 Linux 基礎章節,你應該要能:
- [ ] 自在地用 Shell 操作檔案、目錄,理解絕對/相對路徑與檔案系統階層。
- [ ] 熟練使用管線 (
|) 與 I/O 重導向 (>,>>,<,2>) 組合指令。 - [ ] 查看、過濾、終止行程,理解訊號 (Signal) 與
kill的意義。 - [ ] 看懂並修改檔案權限 (
rwx)、擁有者與群組,理解sudo的角色。 - [ ] 用自己的話解釋「容器就是被命名空間隔離 + 被 cgroup 限制資源的行程」,並能用
unshare/nsenter手動體驗。 - [ ] 用
systemctl管理服務、用journalctl看日誌。
全部打勾後,就可以前往 容器與 Docker —— 屆時你會發現 Docker 做的事,你大致都已經懂原理了。