Пара 1 / октябрь

История ОС: Unix, GNU, MINIX, Linux и дистрибутивы

Различать ядро, userland и дистрибутив; понимать происхождение GNU/Linux и подготовить Ubuntu WSL2.

Различать ядро, userland и дистрибутив; понимать происхождение GNU/Linux и подготовить Ubuntu WSL2. Покажите два разных окна: PowerShell и Ubuntu. Команды wsl относятся к управлению средой из Windows, команды pwd и ls — к Linux. WSL2 использует Linux-ядро в управляемой виртуальной машине; Ubuntu — дистрибутив с пакетами и утилитами. Это не второй загрузочный раздел и не контейнер Docker. Учебный репозиторий храним в домашней папке Linux, а не в /mnt/c: меньше различий с сервером и проблем файловых операций.

Контекст

ОС появилась как способ использовать дорогое оборудование, а не как графический рабочий стол.

Различать ядро, userland и дистрибутив; понимать происхождение GNU/Linux и подготовить Ubuntu WSL2.

На ранних компьютерах запуск программы и подготовка устройств требовали большого участия оператора. Пакетный монитор автоматизировал переход от одного задания к следующему, стандартный ввод/вывод и обработку сбоев. GM-NAA I/O для IBM 704, созданная в 1956 году, — один из классических ранних примеров: утверждение «самая первая ОС» зависит от того, какие мониторы и инструменты включать в определение. Time-sharing в 1960-х дал многим пользователям интерактивные сеансы, пока CPU быстро переключался между задачами. Это потребовало защиты памяти, планирования и учёта ресурсов. Multics исследовал богатую многопользовательскую систему; Unix возник позже в другой команде и с более компактным подходом. Интерфейс рабочего стола — сравнительно поздний слой. Серверная ОС прекрасно выполняет работу без графического окружения.

Первые ОС управляли очередью работы

ОС появилась как способ использовать дорогое оборудование, а не как графический рабочий стол.

Пакетная обработка оптимизировала очереди; time-sharing дал интерактивность. Современная ОС объединяет множество таких механизмов.

Unix: реализация, семейство и влияние

Linux похож на Unix по интерфейсам, но не является переименованным MINIX.

Сплошные ветви BSD обозначают развитие кодовой семьи; связь MINIX и Linux поясняет учебную среду и влияние, без утверждения о копировании.

В 1969 году в Bell Labs Кен Томпсон, Деннис Ритчи и коллеги начали Unix на PDP-7 после участия лаборатории в Multics. Система постепенно получила файловую модель, процессы, shell и инструменты; перенос значительной части на C в 1970-х облегчил развитие на другом оборудовании. BSD выросла из Unix-окружения в Беркли; её наследие участвует в Darwin/macOS наряду с Mach. MINIX, опубликованный Таненбаумом в 1987 году для изучения ОС, предоставлял небольшой Unix-подобный пример. Торвальдс работал с MINIX и в 1991 году создал собственное ядро для 386. Его код нельзя описывать как скопированный MINIX: влияние, совместимость и прямое происхождение исходников — разные отношения. Дискуссия Таненбаума и Торвальдса затрагивала монолитное ядро и микроядерный подход; это не история рождения Git. Сплошные ветви BSD обозначают развитие кодовой семьи; связь MINIX и Linux поясняет учебную среду и влияние, без утверждения о копировании.

GNU появился раньше ядра Linux

Рабочая система состоит из ядра и множества пользовательских компонентов.

Linux — ядро. Дистрибутив собирает совместимые версии ядра, библиотек, утилит, служб и приложений.

Ричард Столлман объявил GNU в 1983 году; работа началась в 1984-м. Целью была свободная Unix-совместимая система. До появления Linux уже развивались компилятор GCC, shell, библиотеки и утилиты. Linux дал самостоятельное ядро, вокруг которого можно было собрать рабочую среду с GNU и другими проектами. Поэтому ls не «написан внутри Linux-ядра», а Bash не является его частью. В Ubuntu типичны GNU libc и GNU coreutils. Coreutils объединяет прежние fileutils, shellutils и textutils: среди команд ls, cp, mv, chmod, cat, sort, uniq, wc. Grep и sed — отдельные GNU-проекты, awk имеет несколько реализаций; всё это нельзя называть одним пакетом «gnuutils». Alpine часто использует musl и BusyBox, поэтому не любая система с Linux содержит полный GNU-userland. Linux — ядро. Дистрибутив собирает совместимые версии ядра, библиотек, утилит, служб и приложений.

Дистрибутив выбирает интеграцию и обновления

Происхождение пакетов объясняет совместимость, но не делает потомков одинаковыми.

Дистрибутив задаёт пакеты, libc, init и политику обновлений.

Debian появился в 1993 году; Ubuntu развивается с 2004-го как производная Debian со своими выпусками, репозиториями и интеграцией. Ubuntu-based редакции Mint и Zorin OS наследуют часть этой базы, но LMDE является отдельной Debian-based линией. Kali с 2013 года основан на Debian; прежний BackTrack имел другую историю: Slackware в ранних версиях, затем Ubuntu. Fedora и RHEL относятся к RPM-экосистеме, но имеют разные циклы развития и поддержки. Arch делает другой выбор в пользу rolling release, Alpine — компактности и другого userland. Даже общая основа не разрешает смешать репозитории Debian, Ubuntu и Kali: версии ABI, dependencies и настройки могут расходиться. На занятиях используем один выпуск Ubuntu, чтобы отделять Linux-механизмы от особенностей пакетов. Дистрибутив задаёт пакеты, libc, init и политику обновлений.

Наблюдение механизмов

uname -srm
cat /etc/os-release
command -v bash ls grep sed
ls --version | head -n 1
ps -p 1 -o pid,comm,args

Полный разбор команд в конспекте →

Windows, WSL2 и Ubuntu

WSL2 даёт Linux-среду внутри Windows.

01Windows

02WSL2 / ядро Linux

03Ubuntu

04Наш процесс

Папка /mnt/c доступна, но Windows и Linux имеют разные правила путей и прав.

Команды и наблюдения

PowerShell, затем Ubuntu

wsl --install -d Ubuntu-24.04
wsl --update
wsl -l -v
# Open Ubuntu after restarting Windows
uname -r
cat /etc/os-release
whoami
pwd

Разбор результата

В PowerShell у Ubuntu VERSION = 2; в Ubuntu видны Linux-ядро, версия дистрибутива и домашняя папка /home/имя.

Установку и перезагрузку лучше выполнить до пары. Linux-команды запускаются после открытия Ubuntu; комментарий в примере обозначает границу сред.

На macOS

Выполняется в Terminal macOS. uname -s покажет Darwin, а не Linux; uname -m обычно arm64 на Apple Silicon или x86_64 на Intel. Для Linux-специфичных лабораторных нужен Ubuntu в VM или работа с партнёром на WSL2.

sw_vers
uname -s
uname -m
whoami
pwd

Паспорт рабочего окружения

Откройте Ubuntu и создайте ~/devops-course командой mkdir -p ~/devops-course.
Сохраните в environment.txt версии ОС, ядра, имя пользователя и текущую папку.
Сравните с соседом: какие различия важны для воспроизводимости?
Нарисуйте путь будущего изменения: код → проверка → запуск → пользователь.

Что должно получиться

environment.txt и схема из четырёх шагов.

WSL2 подтверждён из Windows; рабочая папка находится в /home; студент различает PowerShell и Bash.

Ошибка для диагностики

Вместо команды Linux в PowerShell получена ошибка. Найдите границу окружений, не устанавливайте случайный аналог команды.

Симптом→Гипотеза→Проверка

Основные выводы

Unix дал влиятельную модель процессов, файлов и пользовательских инструментов.
GNU и Linux развивались как самостоятельные проекты; дистрибутив собирает их с другими компонентами.

После пары

Завершить настройку WSL2, принести паспорт окружения. Подготовить один пример «работает только у меня».

Конспект, команды и разбор →

Где выполняется приложение?

Windows

Приложение / PowerShell

Win32 / .NET

NT + драйверы

Ubuntu

Приложение / Bash

libc / системные вызовы

Linux + драйверы

macOS

Приложение / zsh

Frameworks / libSystem

XNU: Mach + BSD

WSL2 и Docker Desktop добавляют Linux-среду поверх ОС хоста.

Пара 2 / октябрь

Загрузка ОС: firmware, ядро, драйверы и Live-среды

Связать команды терминала с устройством ОС и найти файлы учебного проекта.

Связать команды терминала с устройством ОС и найти файлы учебного проекта. Операционная система — диспетчер CPU, памяти, устройств и процессов. Shell читает команду, разбирает аргументы и запускает программу. ls — отдельная программа, cd обычно встроен в shell, потому что меняет его текущую папку. Ядро предоставляет системные вызовы, через которые программа читает файл или создаёт процесс. Не нужно запоминать внутренние функции ядра: важно перестать считать терминал самой ОС. Один shell может запустить много процессов.

Контекст

Legacy BIOS читает bootstrap-код, UEFI запускает EFI-программу.

Связать команды терминала с устройством ОС и найти файлы учебного проекта.

В legacy BIOS после начальной аппаратной подготовки выбирается загрузочное устройство и исполняется начальный загрузочный код, обычно связанный с MBR. Крошечный первый этап не содержит полноценную ОС и передаёт управление следующим этапам загрузчика. UEFI имеет иной интерфейс: записи загрузки ведут к EFI-программам на ESP. GPT часто сочетается с UEFI, но таблица разделов и firmware — разные понятия. GRUB может работать в разных вариантах; расположение и цепочка его файлов зависят от установки. После выбора записи он загружает ядро и initramfs, передаёт command line, например сведения о root. Secure Boot добавляет проверку доверия; shim помогает встроить доверенные компоненты в выбранную цепочку. В WSL2 эту физическую цепочку проходит Windows-хост, а не каждый запуск Ubuntu.

Ядро и пользовательские программы

Shell передаёт задачи программам; ядро управляет ресурсами.

01Терминал

02Bash

03Программа

04Ядро → ресурсы

Аналогия: окно заказа, диспетчер и работники склада выполняют разные роли.

Операционная система — диспетчер CPU, памяти, устройств и процессов. Shell читает команду, разбирает аргументы и запускает программу. ls — отдельная программа, cd обычно встроен в shell, потому что меняет его текущую папку. Ядро предоставляет системные вызовы, через которые программа читает файл или создаёт процесс. Не нужно запоминать внутренние функции ядра: важно перестать считать терминал самой ОС. Один shell может запустить много процессов.

Единое дерево каталогов

Путь / начинается от корня Linux, а ~ — от дома пользователя.

01/

02home / студент

03devops-course

04data / results

Аналогия: полный адрес здания и указание «через соседнюю дверь» — абсолютный и относительный путь.

В Linux файлы доступны через единое дерево. /home содержит домашние каталоги, /etc — настройки системы, /var — изменяемые данные и журналы, /tmp — временные файлы, /usr — многие программы и библиотеки. Эти роли помогают искать, но не гарантируют расположение любого приложения. Абсолютный путь начинается с /; относительный вычисляется от текущей папки. Точка означает текущий каталог, две точки — родительский. Регистр значим: Model.csv и model.csv могут быть разными файлами. Папка — тоже объект с владельцем и правами. Не меняем системные каталоги ради учебного эксперимента.

Файл, ссылка и устройство

Имя файла не равно его содержимому.

01report.txt

02Содержимое

03latest → report.txt

04Метаданные stat

Аналогия: ссылка — записка с адресом; переезд адресата может сделать её бесполезной.

Владелец проекта часто путает удаление имени, перемещение файла и уничтожение всех копий. Символическая ссылка хранит путь к другому объекту и может стать «битой». Расширение файла — соглашение, а не гарантия формата. Команда file смотрит признаки содержимого, stat показывает метаданные. /dev содержит интерфейсы устройств, /proc — представление данных о работающем ядре и процессах; это не обычные архивы на диске. Сейчас достаточно понимать роль, без чтения всей /proc.

Windows, Linux и macOS: три разных ядра

Похожие команды не означают одинаковое устройство ОС.

01Windows / NT

02Ubuntu / Linux

03macOS / XNU

Аналогия: три здания имеют комнаты и двери, но инженерные коммуникации и ключи разные.

Windows строится на NT, Ubuntu использует Linux, macOS — Darwin с XNU. Во всех есть процессы, память, файловая система и сеть, но системные API, драйверы и службы отличаются. Shell — пользовательская программа: PowerShell, Bash и zsh не являются ядрами. macOS сочетает Mach и BSD-компоненты, поэтому привычные Unix-команды похожи на Linux, но GNU/BSD-флаги и системные механизмы различаются. WSL2 запускает Linux-ядро в управляемой виртуальной среде Windows. Docker Desktop на Mac тоже использует Linux-VM: Linux-контейнер не работает непосредственно на XNU. Эти различия объясняют, почему Git и Python часто переносимы, а systemd и apt — нет.

BIOS и UEFI начинают загрузку по-разному

Legacy BIOS читает bootstrap-код, UEFI запускает EFI-программу.

Наличие UEFI не означает обязательный GRUB. Внешний USB тоже может содержать EFI-загрузчик и полноценную Live-среду.

Драйверы связывают ядро с устройствами

Драйвер, модуль ядра и firmware устройства — связанные, но разные вещи.

Ubuntu: lspci -k, lsmod, modinfo имя_модуля, journalctl -k -b. В VM и WSL состав устройств отличается от физического PC.

Ядро распознаёт устройства через соответствующие шины и подсистемы. Драйвер знает, как работать с конкретным контроллером или классом устройств; более высокий слой предоставляет приложению общий интерфейс. Драйвер может быть встроен в ядро или находиться в загружаемом модуле .ko. Modprobe учитывает зависимости модулей; lsmod показывает загруженные модули, но отсутствие строки не доказывает отсутствие встроенного драйвера. Некоторым устройствам нужна отдельная firmware, загружаемая драйвером: это не тот же код, что UEFI компьютера. /sys представляет объекты ядра и их связи, /dev — интерфейсы устройств; udev участвует в обработке событий и именовании пользовательской среды. Если драйвер хранения нужен для root и не встроен, он должен быть доступен достаточно рано, обычно в initramfs. Для наблюдения читаем lspci -k, lsmod и журнал, не выгружаем модуль диска на работающей системе. Ubuntu: lspci -k, lsmod, modinfo имя_модуля, journalctl -k -b. В VM и WSL состав устройств отличается от физического PC.

Как Ubuntu доходит до PID 1

Каждый этап передаёт управление следующему; терминал появляется в конце.

Нет. Bash — программа пользовательской среды, запускаемая после ранних этапов загрузки.

Рассматриваем типичную Ubuntu на компьютере с UEFI, а не учебную WSL2. Сразу после включения выполняется firmware: это код, который ещё не является Linux. UEFI выбирает загрузочную запись и запускает EFI-программу с EFI System Partition. В Ubuntu с Secure Boot часто участвует shim, затем GRUB. Загрузчик выбирает ядро, передаёт ему параметры и initramfs. Ядро начинает управлять процессором, памятью и устройствами. Ранняя пользовательская среда получает доступ к настоящему корневому разделу, после чего управление переходит init установленной системы. В нашей Ubuntu это systemd с PID 1. Менеджер запускает нужные службы; позже появляется сеанс пользователя, а в нём терминал и shell. Secure Boot проверяет доверие к исполняемым компонентам, но не заменяет проверку исправности сервиса. Возможны другие загрузчики, EFI stub и единый образ UKI: схема показывает роли, а не единственный обязательный набор файлов. Аналогия: сначала открыть здание и включить коммуникации, затем организовать работу отделов. Linux не ждёт входа человека, чтобы запустить серверные службы. Нет. Bash — программа пользовательской среды, запускаемая после ранних этапов загрузки.

Зачем нужен initramfs

Чтобы открыть настоящий корень, иногда сначала нужна маленькая среда в памяти.

В ранней среде и цепочке доступа к root; пользовательский Bash ещё не нужен.

Представьте зашифрованный диск: чтобы открыть его, нужны драйверы, утилита и ключ; но утилиты установленной ОС лежат на этом же диске. Initramfs разрывает этот круг. Это ранняя файловая система, содержимое которой загружено в память: в ней есть необходимый init, модули и инструменты. Она помогает найти устройство, собрать нужные слои хранения, при необходимости получить ключ и смонтировать будущий корень. Затем выполняется переход к настоящему root и запуск его init. Это не второй Linux и не аналог swap. Уже работает то же ядро. На некоторых системах ранний init тоже является systemd; упрощённая схема не обещает, что systemd всегда впервые появляется только после switch root. Не предлагайте группе менять загрузочные разделы: задача — понять причину сообщений, а не сломать учебный ноутбук. Аналогия: аварийный набор с ключом позволяет открыть склад, где лежат основные инструменты. RAM не является постоянным архивом. В ранней среде и цепочке доступа к root; пользовательский Bash ещё не нужен.

Отказы на разных стадиях загрузки

Последний успешный этап сужает круг причин.

Нет. Ответ приложения доказывает прохождение многих нижних слоёв; начинаем с запроса и логов сервиса.

Дайте четыре коротких сообщения: no boot device, не найден UUID корня, failed unit и HTTP 500. Попросите поставить каждое на схему. Если firmware не находит загрузочную программу, смотреть журнал Python бессмысленно. Если initramfs не открыл root, systemctl из обычного сеанса ещё недоступен. Если система дошла до входа и одна служба failed, ядро и основной root уже работают: смотрим unit и журнал. Если API отвечает HTTP 500, сетевой путь как минимум дошёл до приложения; это не свидетельство сломанного GRUB. Идти по слоям не означает строго проверять всё с нуля: используем факты, уже содержащиеся в симптоме. На занятии не воспроизводим реальные повреждения bootloader: работаем с вымышленными карточками симптомов и объясняем, какой факт исключает гипотезу. Аналогия: если касса печатает чек с ошибочной суммой, сначала проверяем расчёт, а не отсутствие электричества. Нет. Ответ приложения доказывает прохождение многих нижних слоёв; начинаем с запроса и логов сервиса.

WSL2: путь запуска другой

Windows уже работает, когда вы открываете Ubuntu.

Нет. Ядро запущено инфраструктурой WSL2, а не обычной цепочкой загрузки отдельной Ubuntu на PC.

Команда wsl.exe просит инфраструктуру WSL запустить Linux-среду. WSL2 использует настоящее Linux-ядро в управляемой виртуальной машине, а Ubuntu добавляет rootfs, пакеты и пользовательские программы. При таком запуске студент не выбирает GRUB Ubuntu на физическом компьютере и не меняет EFI System Partition. Если для дистрибутива включён systemd, он занимает PID 1 внутри этой среды; связанные с WSL init-процессы выполняют интеграционные задачи. Проверяем факт командой ps -p 1 -o pid,comm,args, а не по названию окна. Наличие systemd не означает, что среда переживёт выключение Windows или wsl --shutdown. Microsoft отдельно отмечает: systemd-службы сами по себе не удерживают WSL instance живым. Для занятий этого достаточно, для постоянного сервера требуется другое решение. Аналогия: отдельный офис внутри уже работающего бизнес-центра. Это настоящая среда, но её питание и время жизни зависят от хоста. Нет. Ядро запущено инфраструктурой WSL2, а не обычной цепочкой загрузки отдельной Ubuntu на PC.

Три ОС: одинаковые роли, разные механизмы

Сравниваем firmware, ядро и службы; не называем macOS Linux.

Нет. Нужна конфигурация соответствующего менеджера и проверка конкретного приложения.

У Windows в типичной UEFI-загрузке firmware запускает Windows Boot Manager; winload.efi загружает NT-ядро и ранние драйверы. Затем появляются системные процессы и инфраструктура служб, в том числе Service Control Manager, и пользовательский вход. Эта строка не рисует весь граф Windows: SMSS, wininit и logon имеют свои роли и зависимости. Для Mac с Apple silicon аппаратная цепочка начинается с Boot ROM, затем участвуют LLB и iBoot с проверками доверия и политики загрузки; стартует XNU. Launchd управляет пользовательской системой служб и является PID 1. Intel Mac имеет другую firmware-цепочку, поэтому нельзя показывать Apple silicon как универсальную загрузку любого Mac. Linux, NT и XNU реализуют похожие задачи управления ресурсами, но используют разные API, драйверы и форматы приложений. Аналогия: у зданий есть вход, электросистема и диспетчер, но схемы подключения и регламенты различаются. Нет. Нужна конфигурация соответствующего менеджера и проверка конкретного приложения.

Что происходит при чтении файла

Приложение обращается к ядру; shell не читает диск за каждую программу.

Права пользователя и режим CPU — разные вещи. Доступ к ресурсам идёт через интерфейсы ядра.

Python open — высокоуровневая операция. Runtime и библиотечные функции в нужный момент делают системный вызов: например, openat или read. Выполнение переходит через контролируемую границу из пользовательского режима в режим ядра. Ядро разрешает путь, проверяет доступ, использует файловую систему и при необходимости драйвер; результат или код ошибки возвращается приложению. Не путайте режим CPU с sudo: привилегированный пользовательский процесс тоже не получает право произвольно выполнять код ядра. Далеко не каждый вызов Python приводит к I/O: данные могут быть в буфере или кэше. Терминал лишь показывает интерфейс ввода/вывода; shell разбирает команду и запускает программу, которая затем самостоятельно запрашивает ресурсы. Для наблюдения используем узкий strace на собственном коротком процессе, не трассируем чужие приложения. Аналогия: даже директор заказывает выдачу через складскую систему. Аналогия не описывает переключение режима процессора. Права пользователя и режим CPU — разные вещи. Доступ к ресурсам идёт через интерфейсы ядра.

POSIX: общий договор о поведении

Стандарт описывает интерфейсы, а не устройство конкретного ядра.

Первый использует широко доступный стандартный интерфейс; systemctl обращается к конкретному менеджеру systemd.

POSIX — семейство требований к интерфейсам ОС: процессам, файловым операциям, shell и утилитам. Благодаря общим соглашениям многие программы и скрипты проще переносить между Unix-подобными системами. Это не пакет, который устанавливают вместо Linux, и не описание внутреннего планировщика. Linux с библиотеками предоставляет многие POSIX-интерфейсы; macOS имеет Unix-происхождение и собственные реализации. Обычный Windows PowerShell не превращается в POSIX shell; Linux в WSL2 предоставляет отдельное совместимое окружение. Различайте поддержку интерфейса и формальную сертификацию конкретной версии ОС: надпись Linux сама по себе не является сертификатом. POSIX не требует systemd, apt, /proc или всех GNU-флагов. На слайде намеренно нет обещания полного равенства реализаций. Аналогия: договор о форме розетки помогает подключать приборы, но не делает электростанции одинаковыми. Первый использует широко доступный стандартный интерфейс; systemctl обращается к конкретному менеджеру systemd.

Переносимый исходник ≠ переносимый бинарник

API, команды, ABI и архитектуру процессора проверяем отдельно.

Нет. Интерфейс исходника и бинарный ABI — разные уровни совместимости.

Даже когда исходник использует общие интерфейсы, готовый файл программы зависит от ABI, формата исполняемого файла, библиотек и архитектуры CPU. Linux ELF-файл нельзя просто считать приложением macOS Mach-O или Windows PE. POSIX облегчает перенос исходного кода, но не обещает единый бинарник. Скрипт зависит от доступного interpreter и поведения утилит: GNU и BSD версии stat и sed имеют разные флаги, locale меняет обработку текста, пути и регистр зависят от файловой системы. Практическая привычка: сначала определить слой несовместимости, затем выбрать правильный runtime или сборку. Для переносимого shell-опыта используем простые sh, printf и wc; GNU-расширения подписываем как Ubuntu. Контейнер Linux на Mac использует Linux-VM, а не магически делает XNU Linux-ядром. Аналогия: рецепт можно приготовить на другой кухне, но детали одной плиты не обязаны подходить другой. Нет. Интерфейс исходника и бинарный ABI — разные уровни совместимости.

Почему /proc и /mnt/c выглядят как папки

Единое дерево имён соединяет разные файловые системы.

Их представление формируется ядром; это виртуальная файловая система.

Корень / — начало дерева путей. Mount присоединяет другую файловую систему в выбранной точке этого дерева: поэтому часть /home может жить на отдельном устройстве, а /proc показывать динамические сведения ядра. /proc/PID не является папкой с резервной копией памяти на диске; объекты там формирует ядро. В WSL путь /mnt/c даёт доступ к файловой системе Windows с особенностями интеграции и метаданных. Одинаковый вид в ls не доказывает одинаковые права, производительность и правила имени. Для проекта выбираем ~/devops-course в Linux rootfs. Команда findmnt показывает структуру mount; она Linux-специфична. В macOS для просмотра монтирований используют mount и df, а /proc по умолчанию нет. Не даём задания перемонтировать системные файловые системы. Аналогия: карта с адресами может вести и в склад, и в справочную службу. Единый адресный формат не означает одинаковый источник данных. Их представление формируется ядром; это виртуальная файловая система.

LiveUSB: корень системы можно собрать без установки

Read-only образ и слой изменений дают обычное дерево файлов.

Live — способ загрузки. Установка на диск, запуск VM, Live и WSL — разные способы предоставить среду.

Носитель содержит загрузочные компоненты, ядро, раннюю среду и образ пользовательской системы. В распространённом Live Linux базовая система находится в сжатом SquashFS; OverlayFS объединяет её с writable-слоем. Изменение файла попадает в верхний слой, а исходный образ остаётся неизменным. Если верхний слой находится в RAM, изменения исчезнут после выключения; persistence хранит их на специально настроенном постоянном носителе. Режим copy-to-RAM может заранее скопировать образ, но он не обязателен: часто нужные блоки читаются с USB по мере использования и кэшируются. Поэтому фраза «всё целиком вгружается в оперативку» слишком груба. Kali Live использует общую Linux-механику, а не особое хакерское ядро. Live-среда удобна для восстановления файлов, проверки железа и работы с установленной системой, которая сейчас не загружена. Сам запуск Live не запрещает запись на внутренний диск: действия пользователя всё ещё могут его изменить. Live — способ загрузки. Установка на диск, запуск VM, Live и WSL — разные способы предоставить среду.

Windows тоже запускает ремонтную ОС с носителя

WinPE и исторический BartPE решали задачу работы вне установленной Windows.

Формат Windows WIM и Linux SquashFS/Overlay различается; обе среды могут работать независимо от основной установленной ОС.

Windows PE — небольшая Windows-среда для установки, развёртывания и восстановления. Современная цепочка может загрузить boot.wim в RAM-disk, после чего работают драйверы, shell и ремонтные инструменты. Здесь сходство с Live Linux состоит в запуске самостоятельной среды с внешнего источника; детали образов и writable-слоя другие. В эпоху XP администраторы использовали сторонний PE Builder/BartPE и плагины для сборки загрузочной среды из файлов Windows XP или Server 2003. Это не доказательство, что обычная установленная XP автоматически полностью переносилась на любой CD. Историческую практику показываем как объяснение идеи, а не рекомендуем старую неподдерживаемую XP для работы. Ремонт установленной системы требует её корректного монтирования и понимания шифрования. Для практического показа достаточно ISO в отдельной VM: физическую флешку и основной диск студентов не перезаписываем. Формат Windows WIM и Linux SquashFS/Overlay различается; обе среды могут работать независимо от основной установленной ОС.

Наблюдение механизмов

ps -p 1 -o pid,comm,args
uname -srm
cat /etc/os-release
findmnt -T /proc
findmnt -T "$HOME"
# Optional Ubuntu trace of a new process
strace -e trace=openat,read,write /usr/bin/printf "hello\n"
lsblk -f
findmnt
cat /proc/cmdline

Полный разбор команд в конспекте →

Разложите карточки «нет boot device», «не найден root», «failed unit», «HTTP 500» по стадиям. Объясните, почему WSL2 не проходит через GRUB студента. Сравните uname и PID 1, не меняя загрузку. Ubuntu: для необязательного strace понадобится sudo apt install strace. Mac: uname -srm; ps -p 1 -o pid,comm,args; mount; df -h. Windows PowerShell: Get-CimInstance Win32_OperatingSystem | Select-Object Caption,Version; Get-Process -Id $PID. Запуск Windows-команд выполняется отдельно от Ubuntu. Рассмотрите Live-образ в отдельной VM. Найдите mount корня и writable-слой, создайте временный файл, после перезагрузки проверьте сохранение. Persistence — отдельная демонстрация; не используйте dd с диском ноутбука.

Команды и наблюдения

Ubuntu / Bash

cd ~/devops-course
mkdir -p data results
printf "score
0.8
" > data/report.csv
ln -s data/report.csv latest.csv
pwd
ls -lah
file data/report.csv
stat data/report.csv
readlink latest.csv

Разбор результата

latest.csv указывает на data/report.csv; file сообщает текст; stat показывает владельца, размер и права.

printf создаёт небольшой текстовый файл. ln -s создаёт ссылку, а не копирует данные; повторно создавать существующее имя не нужно.

На macOS

Основные пути и ссылки похожи; домашняя папка обычно /Users/имя. stat в macOS — BSD-вариант, поэтому используем -x вместо Linux-флагов. /proc по умолчанию отсутствует. APFS часто настроен без различения регистра, но это зависит от тома: не полагайтесь на такое поведение.

pwd
ls -lah
file data/report.csv
stat -x data/report.csv
readlink latest.csv

Найти потерянный отчёт

Создайте дерево raw, processed, reports в учебной папке.
Поместите небольшой текст в raw/input.txt, скопируйте его в processed.
Сделайте ссылку reports/current.txt на ../processed/input.txt.
Переименуйте processed/input.txt и объясните, почему ссылка перестала открываться; восстановите цель или ссылку.

Что должно получиться

Дерево папок и короткое объяснение абсолютного/относительного пути.

cat reports/current.txt читает ожидаемый текст; студент показывает pwd перед действиями.