Architecture d'un système Linux : noyau, démarrage et arborescence

1. Linux, noyau et distributions #

Ce qu'on appelle Linux.

Un noyau et un écosystème #

Linux est à proprement parler un noyau : le programme qui gère le processeur, la mémoire, les disques, le réseau et arbitre l'accès des programmes au matériel. Ce qu'on installe sur un serveur est une distribution : le noyau, plus les outils GNU, un gestionnaire de paquets, systemd et une politique de mises à jour.

Les programmes s'exécutent en espace utilisateur ; seul le noyau tourne en espace noyau. Ils communiquent par des appels système (open, read, fork, connect...), que l'on peut observer avec strace.

Familles de distributions #

Bonne Pratique : Choisissez une distribution avec un support long (Ubuntu LTS, Debian stable, RHEL ou ses clones) pour un serveur : 5 à 10 ans de correctifs de sécurité.

Identifier le système #

cat /etc/os-release        # distribution et version
uname -r                   # version du noyau
hostnamectl                # nom, OS, noyau, architecture, virtualisation
lscpu ; free -h ; lsblk    # CPU, mémoire, disques

2. Le démarrage #

Du firmware au prompt de connexion.

Les étapes #

1. Le firmware (UEFI) initialise le matériel et lance le chargeur depuis la partition EFI.
2. GRUB propose les noyaux installés et leur passe des options (/proc/cmdline).
3. Le noyau se décompresse, détecte le matériel et monte l'initramfs, un mini-système qui charge les pilotes nécessaires pour accéder au disque racine (LVM, RAID, chiffrement).
4. La racine est montée et le noyau lance systemd, le processus n°1 (PID 1).
5. systemd atteint la cible par défaut : multi-user.target sur un serveur, graphical.target sur un poste.

Inspecter le démarrage #

systemctl get-default                 # cible par défaut
systemd-analyze                       # durée totale du démarrage
systemd-analyze blame | head          # services les plus lents
journalctl -b -p err                  # erreurs du démarrage courant
journalctl --list-boots               # démarrages précédents
dmesg -T | tail                       # messages du noyau

Mode secours : Pour réparer un serveur qui ne démarre plus, on ajoute systemd.unit=rescue.target (ou emergency.target) à la ligne du noyau dans GRUB : on obtient un shell root minimal.

3. L'arborescence (FHS) #

Où se trouve quoi.

Les répertoires à connaître #

Bonne Pratique : Sauvegardez au minimum /etc, /home, /root, /srv et les données applicatives de /var/lib : le reste se réinstalle depuis les paquets.

Tout est fichier #

Linux expose presque tout comme des fichiers : périphériques, informations du noyau, paramètres. On lit l'état du système avec cat et on le modifie souvent avec echo ou sysctl.

cat /proc/cpuinfo | grep 'model name' | head -1
cat /proc/meminfo | head -3
cat /proc/loadavg
cat /sys/class/net/eth0/address      # adresse MAC
sysctl net.ipv4.ip_forward           # paramètre noyau
ls -l /proc/$$/fd                    # descripteurs ouverts par le shell courant

4. Se documenter #

Trouver la réponse sur la machine.

Aides intégrées #

man 5 fstab          # section 5 : formats de fichiers
man -k partition     # chercher une page de manuel
ssh --help | less    # aide courte
help cd              # commandes internes de bash
type ls ; which -a python3
apropos firewall