Linux 基礎

はじめに

サーバーの世界において、Linux は絶対的な主役です。 世界中のサーバーの 90% 以上が Linux を実行しており、毎日使っている WeChat から Google 検索まで、その裏側はすべて Linux が支えています。開発者にとって Linux の基礎を習得することは、選択肢ではなく必修科目です。

この記事で学べること

この章を終えると、次のことが身につきます：

ファイルシステム：Linux のディレクトリ構造と「すべてはファイル」という哲学を理解
基本的なコマンド：ファイル操作、テキスト処理、プロセス管理などのコアコマンドを習得
パーミッションモデル：ユーザー、グループ、権限の概念を理解
Shell の基礎：パイプ、リダイレクト、環境変数などの Shell のコア概念を理解
実践スキル：ログ確認、プロセストラブルシューティング、ネットワーク診断などの運用の基本を習得

章	内容	コア概念
第1章	ファイルシステム	ディレクトリ構造、すべてはファイル
第2章	基本コマンド	ファイル、テキスト、プロセス、ネットワーク
第3章	パーミッションモデル	ユーザー、グループ、rwx、sudo
第4章	Shell の基礎	パイプ、リダイレクト、変数、スクリプト
第5章	実践シナリオ	ログトラブルシューティング、パフォーマンス診断

1. ファイルシステム：すべてはファイル

Linux の最も核心的な哲学の一つはすべてはファイルです。通常のファイルもファイル、ディレクトリもファイル、ハードディスクもファイル、さらにはネットワーク接続やプロセス情報もファイルです。この統一的な抽象化により、同じツールセット（読み取り、書き込み、権限制御）でほぼすべてのシステムリソースを操作できます。

📁/Root directory

⚙️/binEssential commands

📋/etcConfiguration files

🏠/homeUser home directories

📊/varVariable data

🗑️/tmpTemporary files

📦/usrUser programs

🔍/procProcess information

🔌/devDevice files

The starting point of the whole filesystem. Every directory and file begins here. In Linux, everything is a file, including devices and process information exposed through this directory tree.

ディレクトリ構造の覚え方

Linux のファイルシステムを逆さまの木として想像してください：

/                    ← ルートディレクトリ（木の根）
├── home/            ← ユーザーのホーム（あなたのファイルはここにある）
├── etc/             ← 設定ファイル（システムの「設定パネル」）
├── var/             ← 変化するデータ（ログ、キャッシュ）
├── usr/             ← ユーザーがインストールしたプログラム
├── tmp/             ← 一時ファイル（再起動で消える）
├── proc/            ← プロセス情報（仮想的、ディスクを消費しない）
├── dev/             ← デバイスファイル（ハードディスク、ターミナル）
├── bin/             ← 基本コマンド（ls、cp、mv）
├── sbin/            ← システム管理コマンド（root 権限が必要）
├── opt/             ← サードパーティソフトウェア
└── root/            ← root ユーザーのホームディレクトリ

パスの2つの書き方

タイプ	フォーマット	例	説明
絶対パス	`/` から始まる	`/home/alice/code/app.js`	ルートディレクトリから出発、曖昧さがない
相対パス	カレントディレクトリから始まる	`./code/app.js` または `../config`	`.` はカレントディレクトリ、`..` は親ディレクトリ

「すべてはファイル」の威力

CPU 情報を知りたい？ファイルを読む：cat /proc/cpuinfo メモリ使用量を知りたい？ファイルを読む：cat /proc/meminfo 乱数を生成したい？ファイルを読む：cat /dev/urandom 出力を破棄したい？ファイルに書く：echo "no thanks" > /dev/null

専用の API は不要。ファイルの読み書きだけで十分です。これが Unix 哲学の優雅さです。

2. 基本コマンド

Linux コマンドは統一されたフォーマットに従います：コマンド [オプション] [引数]。例えば ls -la /home では、ls がコマンド、-la がオプション、/home が引数です。

lsList files and directories

ls -la /home

cdChange directory

cd /var/log

cpCopy files

cp -r src/ backup/

mvMove or rename

mv old.txt new.txt

rmRemove files

rm -rf dist/

mkdirCreate directories

mkdir -p src/components

findFind files

find . -name "*.js" -type f

最もよく使う10個のコマンド

もし10個のコマンドしか覚えられないなら、これらを覚えてください：

コマンド	用途	覚え方
`ls`	ファイル一覧表示	list
`cd`	ディレクトリ移動	change directory
`cat`	ファイル内容表示	concatenate
`grep`	テキスト検索	global regular expression print
`find`	ファイル検索	そのまま find
`ps`	プロセス表示	process status
`tail -f`	リアルタイムログ監視	ファイルの「末尾」を見る、-f は follow
`chmod`	権限変更	change mode
`curl`	HTTP リクエスト送信	client URL
`ssh`	リモートログイン	secure shell

コマンド組み合わせの芸術

Linux の強さは個々のコマンドではなく、コマンドの組み合わせにあります。パイプ | で複数のシンプルなコマンドを繋ぎ、複雑な問題を解決します：

bash

# CPU 使用率が最も高い5つのプロセスを見つける
ps aux --sort=-%cpu | head -6

# ログで最も頻繁に出現するエラータイプを集計
grep "ERROR" app.log | awk '{print $4}' | sort | uniq -c | sort -rn | head -10

# 100MB より大きいファイルを検索
find / -size +100M -type f 2>/dev/null

# ログのエラーをリアルタイムで監視
tail -f /var/log/app.log | grep --color "ERROR"

Unix 哲学

「一つのことを、しっかりと。」各コマンドは一つの機能だけを担当し、パイプの組み合わせで複雑な操作を実現します。これが Linux コマンドがシンプルな理由です — それらはスイスアーミーナイフではなく、組み立てブロックなのです。

3. パーミッションモデル

Linux はマルチユーザーシステムであり、パーミッションモデルはセキュリティの基盤です。すべてのファイルには3つの権限セットがあり、所有者（Owner）、グループ（Group）、その他（Others） が何をできるかを制御します。

`ls -l` の出力を読む

bash

$ ls -l app.js
-rwxr-xr-- 1 alice developers 2048 Jan 15 10:30 app.js
│├──┤├──┤├──┤   │     │          │
│ │   │   │     │     │          └── ファイルサイズ
│ │   │   │     │     └── グループ
│ │   │   │     └── 所有者
│ │   │   └── その他の権限：r-- (読み取り専用)
│ │   └── グループの権限：r-x (読み取り+実行)
│ └── 所有者の権限：rwx (読み取り+書き込み+実行)
└── ファイルタイプ：- 通常ファイル、d ディレクトリ、l リンク

3種類の権限操作

権限	文字	数字	ファイルに対する意味	ディレクトリに対する意味
読み取り	`r`	4	ファイルの内容を見る	ディレクトリの内容を一覧表示（ls）
書き込み	`w`	2	ファイルの内容を変更	ディレクトリ内にファイルを作成/削除
実行	`x`	1	プログラム/スクリプトを実行	ディレクトリに入る（cd）

Permission number, such as 755

-rwxr-xr-x

Common permission combinations

644Normal file: owner can read/write, others read-only

755Executable file or directory: owner has full access

600Private file: only owner can read/write

777Fully open: not recommended

数値パーミッションの早見計算

3つの数字はそれぞれ Owner、Group、Others の権限を表し、各数字は r(4) + w(2) + x(1) の合計です：

chmod 755 script.sh
  7 = rwx (4+2+1)  → 所有者：読み取り+書き込み+実行
  5 = r-x (4+0+1)  → グループ：読み取り+実行
  5 = r-x (4+0+1)  → その他：読み取り+実行

よくあるパーミッション	意味	典型的な用途
`644`	rw-r--r--	通常ファイル（所有者は書き込み可能、その他は読み取り専用）
`755`	rwxr-xr-x	実行可能ファイル/ディレクトリ
`600`	rw-------	プライベートファイル（SSH 鍵など）
`777`	rwxrwxrwx	全員が読み書き実行可能（危険、使用を避ける）

sudo：一時的にスーパーユーザー権限を取得

通常ユーザーの権限は限られており、一部の操作には root 権限が必要です。sudo を使うと一時的に root としてコマンドを実行できます：

bash

# 通常ユーザーはシステム設定を変更できない
$ vim /etc/nginx/nginx.conf
# Permission denied

# sudo で一時的に権限を昇格
$ sudo vim /etc/nginx/nginx.conf
# パスワードを入力すると編集可能

# root ユーザーに切り替え（慎重に使用）
$ sudo su -

最小権限の原則

権限問題を解決するために chmod 777 を使ってはいけません。それはドアの鍵を外すようなものです。正しいアプローチは、誰がどの権限を必要としているかを明確にし、正確に付与することです。同様に、root として長時間操作せず、必要な時だけ sudo を使ってください。

4. Shell の基礎

Shell はあなたと Linux カーネルの間の「通訳」です。あなたがコマンドを入力すると、Shell が解釈してカーネルに実行を渡します。最も一般的な Shell は Bash（ほとんどの Linux ディストリビューションのデフォルト）と Zsh（macOS のデフォルト）です。

パイプとリダイレクト

Shell の最も強力な2つの機能です：

記号	名前	機能	例
`	`	パイプ	前のコマンドの出力を次のコマンドの入力として渡す
`>`	出力リダイレクト	出力をファイルに書き込む（上書き）	`echo "hello" > file.txt`
`>>`	追記リダイレクト	出力をファイルの末尾に追加	`echo "world" >> file.txt`
`<`	入力リダイレクト	ファイルから入力を読み取る	`wc -l < file.txt`
`2>`	エラーリダイレクト	エラーをファイルに書き込む	`cmd 2> error.log`
`2>&1`	出力の統合	エラーと標準出力を統合	`cmd > all.log 2>&1`

環境変数

環境変数は Shell の「グローバル設定」であり、コマンドの動作に影響します：

bash

# すべての環境変数を表示
env

# 特定の変数を表示
echo $PATH
echo $HOME

# 一時的な設定（現在の Shell のみ有効）
export API_KEY="abc123"

# 永続的な設定（設定ファイルに書き込む）
echo 'export API_KEY="abc123"' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc   # 設定を即座に反映

よく使う変数	意味	例の値
`$PATH`	コマンド検索パス	`/usr/local/bin:/usr/bin:/bin`
`$HOME`	ユーザーのホームディレクトリ	`/home/alice`
`$USER`	現在のユーザー名	`alice`
`$PWD`	現在の作業ディレクトリ	`/var/log`
`$SHELL`	現在使用している Shell	`/bin/bash`

Shell スクリプト入門

複数のコマンドを一つのファイルに書き込むと、それが Shell スクリプトになります。自動化運用の起点です：

bash

#!/bin/bash
# deploy.sh - シンプルなデプロイスクリプト

APP_DIR="/opt/myapp"
LOG_FILE="/var/log/deploy.log"

echo "$(date) - デプロイ開始..." >> $LOG_FILE

# 最新のコードをプル
cd $APP_DIR && git pull origin main

# 依存関係をインストール
npm install --production

# サービスを再起動
pm2 restart myapp

echo "$(date) - デプロイ完了" >> $LOG_FILE

bash

# スクリプトに実行権限を付与して実行
chmod +x deploy.sh
./deploy.sh

スクリプトのデバッグのコツ

スクリプトの先頭に set -ex を追加：-e はエラー発生時にスクリプトを即座に終了し（継続せず）、-x は実行される各コマンドを出力します（トラブルシューティングに便利）。この2つのオプションは本番スクリプトでほぼ標準です。

5. 実践シナリオ

理論が終わったら、開発で最もよく遭遇する実践シナリオを見てみましょう。

5.1 ログトラブルシューティング

サービスに問題が発生したら、まずログを確認します。以下はログトラブルシューティングの一般的なアプローチです：

bash

# 1. リアルタイムでログを追跡（最もよく使う）
tail -f /var/log/app/error.log

# 2. 特定の時間帯のエラーを検索
grep "2024-01-15 14:" error.log | grep "ERROR"

# 3. 時間あたりのエラー数を集計
grep "ERROR" app.log | awk '{print substr($1,1,13)}' | uniq -c

# 4. 最新の100行のログを表示
tail -100 app.log

# 5. 複数のログファイルで検索
grep -r "OutOfMemory" /var/log/app/

5.2 プロセストラブルシューティング

アプリケーションのフリーズ、CPU の急上昇、メモリリーク — これらはすべてプロセスから調べる必要があります：

bash

# CPU 使用率が最も高いプロセスを表示
ps aux --sort=-%cpu | head -10

# メモリ使用量が最も高いプロセスを表示
ps aux --sort=-%mem | head -10

# 特定のプロセスを検索
ps aux | grep "node"

# プロセスの詳細情報を表示（スレッドを含む）
top -Hp <PID>

# プロセスが開いているファイルを表示
lsof -p <PID>

# プロセスを正常に終了（SIGTERM）
kill <PID>

# 強制終了（SIGKILL、最後の手段）
kill -9 <PID>

5.3 ネットワーク診断

サービスに接続できない？ネットワークの問題かアプリケーションの問題かをまず確認します：

bash

# ターゲットが到達可能かテスト
ping -c 4 google.com

# ポートが開いているか確認
telnet db-server 3306
# または nc を使用
nc -zv db-server 3306

# ローカルマシンでリッスンしているポートを表示
ss -tlnp
# または
netstat -tlnp

# DNS 解決チェック
dig api.example.com
nslookup api.example.com

# HTTP エンドポイントをテスト
curl -v http://localhost:3000/health

# ネットワーク接続統計を表示
ss -s

5.4 ディスク容量のトラブルシューティング

ディスクフルは本番環境で最もよくある問題の一つです：

bash

# 各パーティションの使用状況を表示
df -h

# 最も容量を占めているディレクトリを見つける
du -sh /* 2>/dev/null | sort -rh | head -10

# 大きなディレクトリをさらに詳しく
du -sh /var/log/* | sort -rh | head -10

# 大きなファイル（>100MB）を検索
find / -type f -size +100M 2>/dev/null | head -20

# よくある容量の消費をクリーンアップ
# 古いログをクリーンアップ
sudo journalctl --vacuum-size=500M
# 未使用の Docker イメージをクリーンアップ
docker system prune -a

本番トラブルシューティングの公式

「一にログ、二にプロセス、三にネットワーク、四にディスク」。本番環境の問題の 90% はこの4つのステップで根本原因を特定できます。習慣になれば、トラブルシューティングの効率は劇的に向上します。

まとめ

Linux は開発者にとって必須のスキルであり、基礎を習得すれば、日常の開発と運用シナリオの大部分に対応できます。

この章の重要ポイントを振り返ります：

すべてはファイル：Linux はファイル抽象化により、ハードウェア、プロセス、ネットワークなどのリソースへのアクセスを統一
コマンドの組み合わせ：個々のコマンドはシンプルだが、パイプ | で組み合わせることで真の力を発揮
パーミッションモデル：Owner/Group/Others × Read/Write/Execute、数字（755 など）で素早く設定
Shell の基礎：パイプ、リダイレクト、環境変数、スクリプトは自動化の基盤
実践的トラブルシューティング：ログ → プロセス → ネットワーク → ディスク、4つのステップでほとんどの本番問題を特定

参考文献

Linux Man Pages - Linux man pages 公式ドキュメント
The Linux Command Line - 無料の Linux コマンドライン入門書
Linux Journey - インタラクティブな Linux 学習サイト
explainshell.com - コマンドを入力すると各パラメータの意味を自動的に説明

Linux 基礎 ​

1. ファイルシステム：すべてはファイル ​

ディレクトリ構造の覚え方 ​

パスの2つの書き方 ​

2. 基本コマンド ​

最もよく使う10個のコマンド ​

コマンド組み合わせの芸術 ​

3. パーミッションモデル ​

ls -l の出力を読む ​

3種類の権限操作 ​

数値パーミッションの早見計算 ​

sudo：一時的にスーパーユーザー権限を取得 ​

4. Shell の基礎 ​

パイプとリダイレクト ​

環境変数 ​

Shell スクリプト入門 ​

5. 実践シナリオ ​

5.1 ログトラブルシューティング ​

5.2 プロセストラブルシューティング ​

5.3 ネットワーク診断 ​

5.4 ディスク容量のトラブルシューティング ​

まとめ ​

参考文献 ​

Linux 基礎

1. ファイルシステム：すべてはファイル

ディレクトリ構造の覚え方

パスの2つの書き方

2. 基本コマンド

最もよく使う10個のコマンド

コマンド組み合わせの芸術

3. パーミッションモデル

`ls -l` の出力を読む

3種類の権限操作

数値パーミッションの早見計算

sudo：一時的にスーパーユーザー権限を取得

4. Shell の基礎

パイプとリダイレクト

環境変数

Shell スクリプト入門

5. 実践シナリオ

5.1 ログトラブルシューティング

5.2 プロセストラブルシューティング

5.3 ネットワーク診断

5.4 ディスク容量のトラブルシューティング

まとめ

参考文献