Linux Basics

サポート対象バージョン: 主要なすべてのLinuxディストリビューション (Ubuntu 20.04+, CentOS/RHEL 8+, Debian 11+) 最終更新: February 11, 2026

Linuxの基礎を理解することは、Kubernetesとcontainer技術を理解するうえで不可欠です。このドキュメントでは、Kubernetes環境で特に重要となるLinuxの中核概念を扱います。

Lab Environment Setup

このドキュメントの例に沿って進めるには、次の環境が必要です。

Required Environment

• Linux operating system（Ubuntu 20.04+、CentOS/RHEL 8+、Debian 11+を推奨）
• Terminal access
• sudo privileges

Cloud Environment Setup (Optional)

AWS EC2インスタンスを使用する場合:

# Start an Amazon Linux 2 instance
aws ec2 run-instances \
  --image-id ami-0c55b159cbfafe1f0 \
  --instance-type t3.micro \
  --key-name your-key-pair \
  --security-group-ids sg-12345678 \
  --subnet-id subnet-12345678

# SSH connection
ssh -i your-key.pem ec2-user@your-instance-public-ip

Local Environment Setup (Optional)

ローカルで練習する場合は、次のいずれかを使用できます。

• VirtualBox + Vagrant: 仮想マシン環境をセットアップします
• WSL2: Windows上でLinux環境を使用します
• Docker: container環境で練習します

Table of Contents

• Linux Kernel and User Space
• Process Management
• Namespaces
• cgroups (Control Groups)
• File System
• Networking Basics
• Security Context
• systemd and Service Management
• Kernel Parameters and Modules
• System Resource Limits
• Log Management
• DNS and Network Configuration
• Time Synchronization
• Package Management
• Essential Linux Commands
• Container-Related Linux Features

Linux Kernel and User Space

Role of the Kernel

重要概念: Linux kernelはオペレーティングシステムの中核であり、ハードウェアとソフトウェアの仲介役として機能します。

Linux kernelはオペレーティングシステムの中核であり、ハードウェアとソフトウェアの仲介役として機能します。主な機能は次のとおりです。

• Process Management: プロセスの作成、スケジューリング、終了
• Memory Management: 仮想メモリと物理メモリの割り当て
• Device Management: ハードウェアデバイスとの通信
• System Call Interface: user spaceプログラムがkernelサービスにアクセスするための方法を提供します

User Space

User spaceは、通常のアプリケーションが実行されるメモリ領域です。User spaceプログラムはsystem callを通じてkernelサービスにアクセスします。

System Call Examples

System Call	Description	Related Commands
fork()	Create new process	ps, top
exec()	Execute program	bash, sh
open()	Open file	cat, less
read()	Read data from file	cat, grep
write()	Write data to file	echo, tee
socket()	Create network socket	netstat, ss
clone()	Create namespace	unshare, docker

Linux Kernel Architecture

Process Management

Processes and Threads

• Process: 独立したメモリ空間を持つ、実行中プログラムのインスタンス
• Thread: プロセス内で実行される作業単位。同じプロセス内のthreadはメモリ空間を共有します

Process States

• Running: 現在CPU上で実行中
• Waiting: I/O完了またはイベント発生を待機中
• Ready: 実行可能だがCPU割り当てを待機中
• Zombie: 終了済みだが、親プロセスがその状態を確認していない
• Stopped: 一時停止状態

Key Process Management Commands

# View process list
ps aux

# Real-time process monitoring
top

# Enhanced real-time process monitoring
htop

# Terminate process
kill <PID>
killall <process-name>

# Background execution
command &

# Job management
jobs
fg %<job-number>
bg %<job-number>

Namespaces

Namespacesは、各グループがシステムリソースを独立して見られるようにプロセスグループを分離するLinux kernel機能です。これはcontainer技術の中核要素です。

Main Namespace Types

• PID Namespace: プロセスIDの分離。containerが独自のPID 1 (init)を持てるようにします
• Network Namespace: ネットワークスタックの分離（interface、IP address、routing table、firewallなど）。container networkingの基盤です
• Mount Namespace: ファイルシステムのmount point分離。containerごとに独立したファイルシステムを提供します
• UTS Namespace: hostnameとdomain nameの分離。各containerに一意のhost識別子を与えます
• IPC Namespace: プロセス間通信リソースの分離（shared memory、semaphore、message queueなど）。microservices architectureでのservice分離に重要です
• User Namespace: user IDとgroup IDの分離。セキュリティ強化のためのrootless container実行をサポートします
• cgroup Namespace: cgroup root directoryの分離。container内でresource limitの可視性を提供します
• Time Namespace: system clockの分離。containerごとに独立した時刻設定を可能にします (Linux 5.6+)

Namespace-Related Commands

# Check process namespaces
ls -la /proc/<PID>/ns/

# Execute command in new namespace
unshare --net --pid --fork --mount-proc bash

# Enter existing process's namespace
nsenter --target <PID> --net --pid bash

# Create and manage network namespaces
ip netns add <name>
ip netns exec <name> <command>

# Using user namespace for rootless container execution
unshare --user --map-root-user --mount --net bash

# Using time namespace (Linux 5.6+)
unshare --time bash

cgroups (Control Groups)

cgroupsは、プロセスグループのリソース使用量を制限し分離するLinux kernel機能です。containerのresource limitを実装するために使用されます。cloud-native環境とKubernetesにおけるリソース管理の中核技術です。

Main cgroups Features

• CPU Time Limiting: プロセスグループが使用できるCPU時間を制限し、CPU coreを割り当てます
• Memory Limiting: プロセスグループが使用できるメモリを制限し、OOM (Out of Memory) 動作を制御します
• Block I/O Limiting: ディスクI/O bandwidthの制限とpriority設定
• Network Bandwidth Limiting: ネットワークtrafficの制限（tcと組み合わせて使用）
• Device Access Control: 特定デバイスへのアクセス制御と権限管理
• PIDs Control: fork bombを防ぐためにプロセス作成数を制限します
• Freezer: プロセスグループの一時停止と再開（containerの一時停止に使用）
• cpuset: プロセスを特定のCPU coreとNUMA nodeに結び付けます

cgroups v1 and v2

• cgroups v1: リソース種別ごとに別々のhierarchyを持ち、legacy systemで今も使用されています
• cgroups v2: より一貫した管理のための統合された単一hierarchyで、現代的なディストリビューションではdefaultです
• Hybrid Mode: 新機能を活用しながら互換性を維持するためにv1とv2を併用します

cgroups-Related Commands

# Check cgroups
ls -la /sys/fs/cgroup/                     # cgroups v2
ls -la /sys/fs/cgroup/cpu /sys/fs/cgroup/memory  # cgroups v1

# cgroups management through systemd (modern approach)
systemctl set-property <service-name> CPUQuota=20%
systemctl set-property <service-name> MemoryLimit=1G
systemctl set-property <service-name> IOWeight=500

# Check process cgroup
cat /proc/<PID>/cgroup

# Direct cgroups v2 manipulation (advanced)
echo $$ > /sys/fs/cgroup/user.slice/cgroup.procs
echo "max 100000" > /sys/fs/cgroup/user.slice/memory.max
echo "100000 500000" > /sys/fs/cgroup/user.slice/memory.high

# Container runtime and cgroups
podman stats  # Monitor container resource usage
docker run --cpus=0.5 --memory=512m nginx  # Set resource limits

File System

File System Hierarchy

Linuxは、単一のroot directory (/) から始まる階層型ファイルシステム構造を持ちます。

主なdirectory:

• /bin: 基本コマンド
• /sbin: システム管理コマンド
• /etc: システム設定ファイル
• /home: ユーザーのhome directory
• /var: 変動データ（log、cacheなど）
• /tmp: 一時ファイル
• /usr: ユーザープログラムとデータ
• /proc: プロセスとkernel情報（virtual file system）
• /sys: システムとハードウェア情報（virtual file system）

File System Types

• ext4: defaultのLinux file system
• XFS: 大規模file systemに適しています
• Btrfs: snapshotや圧縮などの高度な機能を提供します
• OverlayFS: 複数のdirectoryを単一のdirectoryとして表します（containerで一般的に使用）
• tmpfs: メモリベースの一時file system

Mount and Volumes

# Mount file system
mount -t <filesystem-type> <source> <mount-point>

# Check mounted file systems
mount
df -h

# Unmount file system
umount <mount-point>

Networking Basics

Network Interfaces

• lo: Loopback interface (127.0.0.1)
• eth0, ens3, etc.: 物理network interface
• docker0, cni0, etc.: 仮想bridge interface（container networking）

Network Configuration Commands

# Check network interfaces
ip addr show
ifconfig

# Check routing table
ip route
route -n

# Check network connections
netstat -tuln
ss -tuln

# Network packet analysis
tcpdump -i <interface>

Network Namespaces and Virtual Interfaces

# Create network namespace
ip netns add <namespace-name>

# Create virtual ethernet pair
ip link add <veth1> type veth peer name <veth2>

# Connect virtual interface to namespace
ip link set <veth2> netns <namespace-name>

Security Context

Users and Groups

• UID (User ID): ユーザー識別子
• GID (Group ID): グループ識別子
• root (UID 0): 管理権限を持つ特別なユーザー

File Permissions

Linuxのfile permissionは、owner、group、other userに対するread (r)、write (w)、execute (x) 権限で構成されます。

Permission-Related Commands

# Change file permissions
chmod 755 <filename>  # rwxr-xr-x
chmod u+x <filename>  # Add execute permission for owner

# Change file owner
chown <user>:<group> <filename>

# Special permissions
chmod 4755 <filename>  # Set setuid
chmod 2755 <filename>  # Set setgid
chmod 1755 <filename>  # Set sticky bit

SELinux and AppArmor

• SELinux (Security-Enhanced Linux): NSAによって開発されたmandatory access control system
• AppArmor: プログラムごとのsecurity profileを使用するaccess control system

# Check SELinux status
getenforce

# Change SELinux mode
setenforce 0  # Permissive mode
setenforce 1  # Enforcing mode

# Check AppArmor status
aa-status

# AppArmor profile management
aa-enforce /etc/apparmor.d/<profile>
aa-complain /etc/apparmor.d/<profile>

systemd and Service Management

systemdは、現代的なLinux systemのinit systemおよびservice managerです。Kubernetes node上でkubeletやcontainerdなどの中核serviceを管理するために使用されます。

Main systemd Features

• Service Management: system serviceの開始、停止、再起動、有効化/無効化
• Dependency Management: service dependencyの自動管理と並列startup
• Logging: journaldによる統合log管理
• Timers: cronを置き換えられるtimer unit
• Resource Management: cgroupsを通じたservice単位のresource limit

systemd Unit Types

• service: System services (e.g., kubelet.service, containerd.service)
• socket: Socket-based activation
• target: Unit groups (similar to runlevels)
• timer: Scheduled tasks
• mount: File system mounts
• device: Device units

systemd Commands

# Check service status
systemctl status kubelet
systemctl status containerd

# Service control
systemctl start <service>
systemctl stop <service>
systemctl restart <service>
systemctl reload <service>  # Reload configuration

# Set auto-start at boot
systemctl enable <service>
systemctl disable <service>

# Check service logs
journalctl -u kubelet -f  # Real-time logs
journalctl -u kubelet --since "1 hour ago"
journalctl -u kubelet --no-pager

# List all services
systemctl list-units --type=service
systemctl list-unit-files --type=service

# Check failed services
systemctl --failed

# Reload systemd configuration
systemctl daemon-reload

Writing systemd Unit Files

Kubernetes関連serviceのsystemd unit fileの例:

# /etc/systemd/system/kubelet.service
[Unit]
Description=kubelet: The Kubernetes Node Agent
Documentation=https://kubernetes.io/docs/
Wants=network-online.target
After=network-online.target

[Service]
ExecStart=/usr/bin/kubelet
Restart=always
StartLimitInterval=0
RestartSec=10

[Install]
WantedBy=multi-user.target

systemd Resource Limits

# CPU limit (20%)
systemctl set-property kubelet CPUQuota=20%

# Memory limit (1GB)
systemctl set-property kubelet MemoryLimit=1G

# I/O weight setting (100-1000, default 100)
systemctl set-property kubelet IOWeight=500

# Check settings
systemctl show kubelet | grep -E 'CPUQuota|MemoryLimit|IOWeight'

Kernel Parameters and Modules

Kernel Parameter Settings via sysctl

sysctlは、実行中のkernel parameterを照会および変更するためのtoolです。Kubernetes clusterを設定する際のnetwork parameterとsystem parameterのtuningに不可欠です。

Key sysctl Settings Required for Kubernetes

# Enable IP forwarding (required for container networking)
sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
sysctl -w net.ipv6.conf.all.forwarding=1

# Enable bridge traffic to pass through iptables (required for CNI plugins)
sysctl -w net.bridge.bridge-nf-call-iptables=1
sysctl -w net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables=1

# Increase maximum file descriptor count
sysctl -w fs.file-max=2097152

# Network performance tuning
sysctl -w net.core.somaxconn=32768
sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=8192
sysctl -w net.core.netdev_max_backlog=16384

# ARP cache settings (for large clusters)
sysctl -w net.ipv4.neigh.default.gc_thresh1=80000
sysctl -w net.ipv4.neigh.default.gc_thresh2=90000
sysctl -w net.ipv4.neigh.default.gc_thresh3=100000

# Check current settings
sysctl net.ipv4.ip_forward
sysctl -a | grep bridge-nf-call

# Persistent settings (/etc/sysctl.conf or /etc/sysctl.d/*.conf)
cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/99-kubernetes.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
EOF

# Apply settings
sysctl --system

Kernel Module Management

多くのCNI pluginsとstorage driversは、特定のkernel modulesを必要とします。

# Load modules
modprobe overlay  # OverlayFS (container storage)
modprobe br_netfilter  # Bridge networking
modprobe ip_vs  # IPVS load balancing (kube-proxy IPVS mode)
modprobe ip_vs_rr  # Round Robin algorithm
modprobe ip_vs_wrr  # Weighted Round Robin
modprobe ip_vs_sh  # Source Hashing

# Check loaded modules
lsmod | grep overlay
lsmod | grep br_netfilter

# Check module information
modinfo overlay

# Set auto-load at boot
cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/kubernetes.conf
overlay
br_netfilter
ip_vs
ip_vs_rr
ip_vs_wrr
ip_vs_sh
EOF

# Unload module
modprobe -r <module-name>

Kernel Version and Feature Check

# Check kernel version
uname -r

# Check kernel compile options
cat /boot/config-$(uname -r) | grep OVERLAY
cat /boot/config-$(uname -r) | grep NETFILTER

# Check available kernel features
cat /proc/filesystems  # Supported file systems
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward  # IP forwarding status

System Resource Limits

ulimit - Per-User Resource Limits

ulimitは、プロセスが使用できるsystem resourceを制限します。Kubernetes nodeで十分なリソースを確保するために調整が必要になる場合があります。

# Check current limits
ulimit -a

# Key limit items
ulimit -n      # Number of open file descriptors
ulimit -u      # Maximum number of processes
ulimit -m      # Maximum memory size
ulimit -v      # Virtual memory size

# Change limits (current session)
ulimit -n 65536  # Increase file descriptors to 65536

# Persistent settings (/etc/security/limits.conf)
sudo tee -a /etc/security/limits.conf <<EOF
*               soft    nofile          65536
*               hard    nofile          65536
*               soft    nproc           32768
*               hard    nproc           32768
EOF

# Settings for specific users/groups
sudo tee -a /etc/security/limits.conf <<EOF
root            soft    nofile          65536
root            hard    nofile          65536
@docker         soft    nofile          65536
@docker         hard    nofile          65536
EOF

PAM Limit Settings

# Check PAM settings
cat /etc/pam.d/common-session
cat /etc/pam.d/common-session-noninteractive

# Add to PAM settings to apply limits.conf
echo "session required pam_limits.so" | sudo tee -a /etc/pam.d/common-session

Per-Process Resource Checking

# Check current resource limits for a process
cat /proc/<PID>/limits

# Check file descriptors for a specific process
ls -l /proc/<PID>/fd | wc -l

Log Management

journald - systemd Integrated Logging

journaldは、Kubernetes node上のsystem service logを管理するsystemdのlogging systemです。

# Full system logs
journalctl

# Specific service logs
journalctl -u kubelet
journalctl -u containerd
journalctl -u docker

# Real-time logs (similar to tail -f)
journalctl -u kubelet -f

# Time range specification
journalctl --since "2025-11-24 10:00:00"
journalctl --since "1 hour ago"
journalctl --since yesterday
journalctl --until "2025-11-24 12:00:00"

# Filter by priority
journalctl -p err        # Errors only
journalctl -p warning    # Warnings and above
journalctl -p debug      # All including debug

# Change output format
journalctl -u kubelet -o json        # JSON format
journalctl -u kubelet -o json-pretty # Pretty JSON
journalctl -u kubelet -o cat         # Messages only

# Boot logs
journalctl -b           # Current boot logs
journalctl -b -1        # Previous boot logs
journalctl --list-boots # Boot list

# Check disk usage
journalctl --disk-usage

# Clean logs
journalctl --vacuum-time=7d   # Delete logs older than 7 days
journalctl --vacuum-size=1G   # Delete logs over 1GB

journald Configuration

# journald configuration file
sudo vi /etc/systemd/journald.conf

# Key configuration options
# Storage=persistent        # Persistent storage to disk
# SystemMaxUse=1G          # Maximum disk usage
# SystemKeepFree=500M      # Minimum free space
# MaxRetentionSec=1month   # Maximum retention period

# Apply configuration
sudo systemctl restart systemd-journald

Traditional syslog

一部のシステムでは今もsyslogが使用されています。

# syslog file locations
/var/log/syslog         # Debian/Ubuntu
/var/log/messages       # RHEL/CentOS

# Real-time log viewing
tail -f /var/log/syslog

# Log search
grep "kubelet" /var/log/syslog
grep -i "error" /var/log/syslog

Log Rotation

log fileが無制限に増大するのを防ぐために、log rotationを設定します。

# logrotate configuration
sudo vi /etc/logrotate.d/kubernetes

# Example configuration
/var/log/kubernetes/*.log {
    daily
    rotate 7
    missingok
    notifempty
    compress
    delaycompress
    copytruncate
}

# Run rotation manually
sudo logrotate -f /etc/logrotate.d/kubernetes

DNS and Network Configuration

DNS Configuration

DNSはKubernetes cluster内のservice discoveryの中核です。

# DNS configuration file
cat /etc/resolv.conf

# Example configuration
nameserver 8.8.8.8
nameserver 8.8.4.4
search cluster.local svc.cluster.local
options ndots:5

# DNS lookup test
nslookup kubernetes.default.svc.cluster.local
dig kubernetes.default.svc.cluster.local

# hosts file
cat /etc/hosts

systemd-resolved

現代的なLinuxディストリビューションはsystemd-resolvedを使用します。

# Check systemd-resolved status
systemctl status systemd-resolved

# Check DNS servers
resolvectl status

# DNS cache statistics
resolvectl statistics

# Clear DNS cache
resolvectl flush-caches

Network Configuration Files

# NetworkManager (RHEL/CentOS 8+, Ubuntu 18.04+)
nmcli connection show
nmcli device status

# netplan (Ubuntu 18.04+)
cat /etc/netplan/*.yaml

# Example netplan configuration
network:
  version: 2
  ethernets:
    eth0:
      dhcp4: true
      nameservers:
        addresses: [8.8.8.8, 8.8.4.4]

# Apply configuration
sudo netplan apply

Time Synchronization

時刻同期は分散システムで非常に重要です。Kubernetes cluster内のすべてのnodeは正確な時刻を維持する必要があります。

chronyd (Recommended)

chronydは、ntpdより高速に時刻を同期する現代的なNTP clientです。

# Install chronyd (RHEL/CentOS)
sudo yum install chrony

# Install chronyd (Ubuntu/Debian)
sudo apt install chrony

# Check service status
systemctl status chronyd

# Check time synchronization status
chronyc tracking

# NTP server list
chronyc sources

# Detailed information
chronyc sourcestats

# Manual time synchronization
sudo chronyc makestep

chronyd Configuration

# Configuration file
sudo vi /etc/chrony.conf

# Key settings
# NTP server configuration
server 0.pool.ntp.org iburst
server 1.pool.ntp.org iburst
server 2.pool.ntp.org iburst
server 3.pool.ntp.org iburst

# Fast synchronization
makestep 1.0 3

# Apply configuration
sudo systemctl restart chronyd

timesyncd (Ubuntu Default)

Ubuntuはdefaultでsystemd-timesyncdを使用します。

# Check status
timedatectl status

# NTP synchronization status
timedatectl show-timesync --all

# Configuration file
sudo vi /etc/systemd/timesyncd.conf

# Example configuration
[Time]
NTP=0.pool.ntp.org 1.pool.ntp.org
FallbackNTP=time.google.com

# Restart service
sudo systemctl restart systemd-timesyncd

Timezone Settings

# Check current time and timezone
timedatectl

# List timezones
timedatectl list-timezones

# Change timezone
sudo timedatectl set-timezone Asia/Seoul

# Manually set time (when NTP is disabled)
sudo timedatectl set-time "2025-11-24 12:00:00"

# Enable/disable NTP
sudo timedatectl set-ntp true

Package Management

Kubernetesおよび関連toolをinstallして管理するためのpackage managerの使い方です。

apt (Debian/Ubuntu)

# Update package list
sudo apt update

# Upgrade packages
sudo apt upgrade

# Install package
sudo apt install <package-name>

# Remove package
sudo apt remove <package-name>
sudo apt purge <package-name>  # Remove configuration files as well

# Search packages
apt search <keyword>

# Package information
apt show <package-name>

# List installed packages
apt list --installed

# Add repository (Kubernetes example)
sudo apt install -y apt-transport-https ca-certificates curl
curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/Release.key | \
  sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] \
  https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/deb/ /' | \
  sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

# Clean unnecessary packages
sudo apt autoremove
sudo apt autoclean

yum/dnf (RHEL/CentOS/Fedora)

# Install package
sudo yum install <package-name>
sudo dnf install <package-name>  # Fedora/RHEL 8+

# Update packages
sudo yum update
sudo dnf update

# Remove package
sudo yum remove <package-name>
sudo dnf remove <package-name>

# Search packages
yum search <keyword>
dnf search <keyword>

# Package information
yum info <package-name>
dnf info <package-name>

# List installed packages
yum list installed
dnf list installed

# Add repository (Kubernetes example)
cat <<EOF | sudo tee /etc/yum.repos.d/kubernetes.repo
[kubernetes]
name=Kubernetes
baseurl=https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/rpm/
enabled=1
gpgcheck=1
gpgkey=https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.28/rpm/repodata/repomd.xml.key
EOF

# Clean cache
sudo yum clean all
sudo dnf clean all

Package Version Locking

Kubernetes componentsにはversion compatibility requirementsがあるため、自動updateは防止する必要があります。

# apt (Ubuntu/Debian)
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl

# Remove apt hold
sudo apt-mark unhold kubelet kubeadm kubectl

# yum (RHEL/CentOS)
sudo yum install yum-plugin-versionlock
sudo yum versionlock add kubelet kubeadm kubectl

# Remove yum versionlock
sudo yum versionlock delete kubelet kubeadm kubectl

Essential Linux Commands

File and Directory Management

ls -la           # List files (including hidden)
cd <directory>   # Change directory
pwd              # Print current directory
mkdir -p <path>  # Create directory (create parent directories if needed)
rm -rf <path>    # Remove files/directories
cp -r <source> <destination> # Copy files/directories
mv <source> <destination>    # Move or rename files/directories
find <path> -name "<pattern>" # Search files

Text Processing

cat <file>        # Output file contents
less <file>       # View file contents page by page
grep "<pattern>" <file> # Search pattern in file
sed 's/<pattern>/<replacement>/' <file> # Text substitution
awk '{print $1}' <file> # Text processing

System Information

uname -a         # Kernel information
lsb_release -a   # Distribution information
free -h          # Memory usage
df -h            # Disk usage
du -sh <path>    # Directory size

Process and Service Management

systemctl status <service> # Check service status
systemctl start/stop/restart <service> # Service control
journalctl -u <service> # View service logs

Container-Related Linux Features

OverlayFS

OverlayFSは、複数のdirectoryを単一のdirectoryとして表すunion mount file systemです。Dockerなどのcontainer runtimeがimage layerを実装するために使用します。

Network Bridge and NAT

Container networkingは、主にbridge interfaceとNAT (Network Address Translation) を使用して実装されます。

System Call Filtering (seccomp)

seccomp (Secure Computing Mode) は、プロセスが使用できるsystem callを制限するLinux kernel機能です。container securityを強化するために使用されます。

Capabilities Restriction

Linux capabilitiesは、従来のroot privilegesをより小さな権限単位に分割します。Containerは、セキュリティを強化するために必要なcapabilitiesだけを受け取ります。

主なcapabilities:

• CAP_NET_ADMIN: ネットワーク設定の変更
• CAP_SYS_ADMIN: システム管理タスク
• CAP_CHOWN: ファイル所有権の変更
• CAP_DAC_OVERRIDE: file permissionの回避

Conclusion

Linuxの基礎と機能は、Kubernetesとcontainer技術を理解するために不可欠です。このドキュメントで扱った主なトピックの要約は次のとおりです。

Core Technologies

• Namespaces and cgroups: containerの分離とリソース管理の基盤
• OverlayFS: container image layeringの中核
• systemd: Kubernetes node service management

Essential Operations Knowledge

• Kernel Parameter Tuning: sysctlによるnetworkとsystemの最適化
• Module Management: CNI pluginとstorage driverのサポート
• Log Management: journaldによるsystem logとservice logの分析
• Time Synchronization: 分散システムで一貫性を維持します

Troubleshooting

• Resource Limits: ulimitとcgroupsによるリソース管理
• Networking: DNS、bridge、iptables設定
• Package Management: Kubernetes componentsのversion管理

このLinuxの基礎により、Kubernetes環境で問題を効果的にtroubleshootし、clusterを最適化して、信頼性高く運用できます。

Quiz

この章で学んだ内容を確認するには、Linux Basics Quizに取り組んでください。

References

• The Linux Documentation Project
• Linux Kernel Documentation
• Linux Namespaces
• Control Groups v2