Linux 基础实验指南

难度: 初级 预计时间: 45 分钟 最后更新: February 11, 2026

学习目标

• 练习 Linux 进程管理命令
• 直接观察 Linux namespace（命名空间）的隔离效果
• 通过 cgroup 理解资源限制
• 练习文件权限和所有权管理

先决条件

• [ ] Linux 终端访问权限（推荐 Ubuntu 20.04+）
• [ ] sudo 权限
• [ ] 已完成 Linux 基础 学习

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练习 1：进程管理

目标

练习进程列表查看、后台执行和信号发送。

步骤

步骤 1.1：检查当前正在运行的进程

# Processes in the current terminal
ps aux | head -20

# View process relationships in tree format
ps auxf | head -30

步骤 1.2：运行后台进程

# Run a sleep process in the background
sleep 300 &
echo "PID: $!"

# Check background jobs
jobs -l

步骤 1.3：向进程发送信号

# Get the process ID
SLEEP_PID=$(pgrep -f "sleep 300")
echo "Sleep PID: $SLEEP_PID"

# Request termination with SIGTERM
kill $SLEEP_PID

# Verify the process has terminated
ps aux | grep "sleep 300" | grep -v grep

需要提示吗？

• 使用 kill -l 查看可用信号列表
• kill -9 PID 使用 SIGKILL 强制终止
• pkill -f "pattern" 允许基于名称终止进程

验证

# The sleep process should not exist
pgrep -f "sleep 300" && echo "Still running" || echo "Termination complete"

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练习 2：Linux Namespace 隔离

目标

创建 namespace 来观察进程和网络隔离。

步骤

步骤 2.1：验证 PID namespace 隔离

# Run bash in a new PID namespace
sudo unshare --pid --fork --mount-proc bash -c '
echo "PID list inside the new namespace:"
ps aux
echo "Current process PID: $$"
'

预期输出：

PID list inside the new namespace:
USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root         1  0.0  0.0   ...   ...  ...      S    ...    0:00 bash -c ...
root         2  0.0  0.0   ...   ...  ...      R    ...    0:00 ps aux
Current process PID: 1

步骤 2.2：Network namespace 隔离

# Create a network namespace
sudo ip netns add test-ns

# List namespaces
sudo ip netns list

# Check network inside the isolated namespace
sudo ip netns exec test-ns ip addr

# Cleanup
sudo ip netns delete test-ns

需要提示吗？

• 在 network namespace 内不可见主机网络接口
• 只有 lo（loopback）接口存在，并且默认处于 DOWN 状态
• 这是容器网络隔离背后的原理

验证

# Verify the namespace has been deleted
sudo ip netns list | grep test-ns && echo "Still exists" || echo "Deletion complete"

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练习 3：cgroup 资源限制

目标

使用 cgroups 限制进程内存使用量。

步骤

步骤 3.1：检查 cgroup 信息

# Check cgroup v2 mount
mount | grep cgroup

# Check cgroup of current process
cat /proc/self/cgroup

# Check cgroup controllers
cat /sys/fs/cgroup/cgroup.controllers 2>/dev/null || echo "Using cgroup v1"

步骤 3.2：检查内存使用情况

# System memory information
free -h

# Memory usage of specific processes
ps aux --sort=-%mem | head -10

步骤 3.3：与 Kubernetes 资源限制的关联

# This is how resources.limits works in K8s
# Let's look at a Pod manifest example
cat << 'EOF'
apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: memory-demo
spec:
  containers:
  - name: memory-demo
    image: nginx
    resources:
      requests:
        memory: "64Mi"
      limits:
        memory: "128Mi"
EOF

需要提示吗？

• K8s resources.limits.memory 会被转换为容器的 cgroup 内存限制
• 超出限制会导致 OOMKilled 状态
• 可以使用 kubectl describe pod 检查资源限制

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练习 4：文件权限管理

目标

练习管理文件权限和所有权。

步骤

步骤 4.1：创建文件并检查权限

# Create a test file
mkdir -p /tmp/linux-lab
echo "Hello Linux" > /tmp/linux-lab/test.txt

# Check current permissions
ls -la /tmp/linux-lab/test.txt

步骤 4.2：更改权限

# Add execute permission
chmod +x /tmp/linux-lab/test.txt
ls -la /tmp/linux-lab/test.txt

# Set with numeric mode (read/write - read - none)
chmod 640 /tmp/linux-lab/test.txt
ls -la /tmp/linux-lab/test.txt

# Set the same permissions as K8s Secret volume defaults
chmod 0644 /tmp/linux-lab/test.txt

步骤 4.3：更改所有权

# Check current user and group
id

# Change group (if executable)
sudo chown $USER:root /tmp/linux-lab/test.txt
ls -la /tmp/linux-lab/test.txt

验证

# Verify permissions are -rw-r--r--
stat -c "%a %U %G" /tmp/linux-lab/test.txt

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清理

# Delete test files
rm -rf /tmp/linux-lab

# Clean up remaining processes
pkill -f "sleep 300" 2>/dev/null

故障排除

找不到 unshare 命令

安装 util-linux 软件包：

sudo apt-get install util-linux   # Ubuntu/Debian
sudo yum install util-linux       # CentOS/RHEL

ip netns 命令无法工作

需要 iproute2 软件包：

sudo apt-get install iproute2     # Ubuntu/Debian
sudo yum install iproute          # CentOS/RHEL

后续步骤

• Linux 基础测验
• Linux 高级技能实验