（試して理解）Linuxのしくみ ―実験と図解で学ぶOS、仮想マシン、コンテナの基礎知識【増補改訂版】（技術評論社） [電子書籍]

（試して理解）Linuxのしくみ ―実験と図解で学ぶOS、仮想マシン、コンテナの基礎知識【増補改訂版】（技術評論社） の 商品概要

• ITシステムやソフトウェアの基盤OSとして幅広く使われているLinux。エンジニアとしてLinuxに関する知識はいまや必須とも言えますが，あなたはそのしくみや動作を具体的にイメージすることができるでしょうか。
  
  本書では，Linux OS における，プロセス管理，プロセススケジューラ，メモリ管理，記憶階層，ファイルシステム，記憶階層，そして仮想化機能，コンテナなど，OS とハードウェアに関するしくみがどのように動くのか，実験とその結果を示す豊富なグラフや図解を用いてわかりやすく解説します。
  
  改訂に際しては全面フルカラー化。グラフや図解がさらにわかりやすくなり，ソースコードはC言語から，Go言語とPythonにアップデートしています。さらに仮想化，コンテナなどの章が加わりました。今どきのLinuxのしくみを本書でしっかり理解しておきましょう。
  

• 目次

  序章　はじめに
  
  第1章　Linuxの概要
  プログラムとプロセス
  カーネル
  システムコール
  システムコール発行の可視化
  システムコールを処理している時間の割合
  Column 監視、アラート、およびダッシュボード
  システムコールの所要時間
  ライブラリ
  標準Cライブラリ
  システムコールのラッパー関数
  静的ライブラリと共有ライブラリ
  Column 静的リンクの復権
  
  第2章　プロセス管理（基礎編）
  プロセスの生成
  同じプロセスを2つに分裂させるfork()関数
  別のプログラムを起動するexecve()関数
  ASLRによるセキュリティ強化
  プロセスの親子関係
  Column fork()関数とexecve()関数以外のプロセス生成方法
  プロセスの状態
  プロセスの終了
  ゾンビプロセスと孤児プロセス
  シグナル
  Column 絶対殺すSIGKILLシグナルと絶対死なないプロセス
  シェルのジョブ管理の実現
  セッション
  プロセスグループ
  デーモン
  
  第3章　プロセススケジューラ
  前提知識：経過時間と使用時間
  1つの論理CPUだけを使う場合
  複数の論理CPUを使う場合
  realよりもuser+sysが大きくなるケース
  タイムスライス
  Column タイムスライスの仕組み
  コンテキストスイッチ
  性能について
  プログラムの並列実行の重要性
  
  第4章　メモリ管理システム
  メモリ関連情報の取得
  used
  buff/cache
  sarコマンドによるメモリ関連情報の取得
  メモリの回収処理
  プロセスの削除によるメモリの強制回収
  仮想記憶
  仮想記憶がない時の課題
  仮想記憶の機能
  仮想記憶による課題の解決
  プロセスへの新規メモリの割り当て
  メモリ領域の割り当て：mmap()システムコール
  Column Meltdown脆弱性の恐怖
  メモリの割り当て：デマンドページング
  Column プログラミング言語処理系のメモリ管理
  ページテーブルの階層化
  ヒュージページ
  トランスペアレントヒュージページ
  
  第5章　プロセス管理（応用編）
  プロセス作成処理の高速化
  fork()関数の高速化：コピーオンライト
  execve()関数の高速化：デマンドページング再び
  プロセス間通信
  共有メモリ
  シグナル
  パイプ
  ソケット
  排他制御
  排他制御の堂々巡り
  マルチプロセスとマルチスレッド
  Column カーネルスレッドとユーザスレッド
  
  第6章　デバイスアクセス
  デバイスファイル
  キャラクタデバイス
  ブロックデバイス
  Column ループデバイス
  デバイスドライバ
  メモリマップトI/O（MMIO）
  ポーリング
  割り込み
  Column あえてポーリングを使う場合
  デバイスファイル名は変わりうる
  
  第7章　ファイルシステム
  ファイルへのアクセス方法
  メモリマップトファイル
  一般的なファイルシステム
  容量制限（クォータ）
  ファイルシステムの整合性保持
  ジャーナリングによる不整合の防止
  コピーオンライトによる不整合の防止
  一にも二にもバックアップ
  Btrfsが提供するファイルシステムの高度な機能
  スナップショット
  マルチボリューム
  Column 結局どのファイルシステムを使えばいいのか
  データ破壊の検知/修復
  その他のファイルシステム
  メモリベースのファイルシステム
  ネットワークファイルシステム
  procfs
  sysfs
  
  第8章　記憶階層
  キャッシュメモリ
  参照の局所性
  階層型キャッシュメモリ
  キャッシュメモリへのアクセス速度の計測
  Simultaneous Multi Threading（SMT）
  Column Translation Lookaside Buffer
  ページキャッシュ
  ページキャッシュの効果
  バッファキャッシュ
  書き込みのタイミング
  direct I/O
  スワップ
  統計情報
  
  第9章　ブロック層
  HDDの特徴
  ブロック層の基本機能
  ブロックデバイスの性能指標と測定方法
  1プロセスだけがI/O発行する場合
  複数プロセスが並列にI/O発行する場合
  Column 推測するな、測定せよ
  性能測定ツール：fio
  ブロック層がHDDの性能に与える影響
  パターンAの測定結果
  パターンBの測定結果
  Column 何のための性能測定
  技術革新に伴うブロック層の変化
  ブロック層がNVMe SSDの性能に与える影響
  パターンAの測定結果
  パターンBの測定結果
  Column 現実世界の性能測定
  
  第10章　仮想化機能
  仮想化機能とは何か
  仮想化ソフトウェア
  本章で使う仮想化ソフトウェア
  Column Nested Virtualization
  仮想化を支援するCPUの機能
  QEMU＋KVMの場合
  Column CPUによる仮想化機能が存在しない場合の仮想化
  仮想マシンは、ホストOSからどう見えているか？
  ホストOSから見たゲストOS
  複数マシンを立ち上げた場合
  Column IaaSにおけるオートスケールの仕組み
  仮想化環境のプロセススケジューリング
  物理マシン上でプロセスが動いている場合
  統計情報
  仮想マシンとメモリ管理
  仮想マシンが使うメモリ
  仮想マシンとストレージデバイス
  仮想マシンにおけるストレージI/O
  ストレージデバイスへの書き込みとページキャッシュ
  準仮想化デバイスとvirtio-blk
  Column ホストOSとゲストOSでストレージI/O性能が逆転？
  virtio-blkの仕組み
  Column PCIパススルー
  
  第11章　コンテナ
  仮想マシンとの違い
  コンテナの種類
  namespace
  pid namespace
  コンテナの正体
  セキュリティリスク
  
  第12章　cgroup
  cgroupが制御できるリソース
  使用例：CPU使用時間の制御
  Column cgroup機能のLinuxカーネルへの取り込み経緯
  応用例
  Column cgroup v2
  
  終章 本書で学んだことと今後への生かし方
  

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