010 · Linux Essentials

Onde os dados são armazenados

TópicoT14Objetivo4.3Peso3PáginasLinux Essentials (010) - Version 4.1

Resumo Conciso

Para o Linux "tudo é ficheiro" — programas, ficheiros regulares, diretórios, dispositivos de bloco/caracteres, sockets, partições, links. A árvore começa em / (FHS — Filesystem Hierarchy Standard). Alguns caminhos são discos reais (persistentes); outros são pseudo-sistemas de ficheiros (em RAM, refletem o estado vivo do kernel).

Lição 1 — Programas, configuração, kernel, dispositivos, memória

Programas e configuração

Binários distribuídos em 3 níveis:

Nível	Conteúdo	`bin` (todos)	`sbin` (admin)
`/`	Necessários em modo utilizador único	`/bin` (`ls`, `mv`, `mkdir`)	`/sbin` (`parted`, `ip`)
`/usr`	Maioria dos programas multiutilizador	`/usr/bin` (`free`, `sudo`, `man`)	`/usr/sbin` (`deluser`, `groupadd`)
`/usr/local`	Software compilado localmente (fora do gestor)	`/usr/local/bin`	`/usr/local/sbin`

Distros modernas substituem /bin e /sbin por links simbólicos para /usr/bin e /usr/sbin. /opt guarda apps opcionais de terceiros. Utilizadores comuns podem ter programas em ~/bin e ~/.local/bin. echo $PATH mostra os diretórios pesquisados; which git localiza um executável.

/etc — diretório principal de configuração (texto puro). Padrões de nomenclatura:
- Sem extensão / ad hoc: group, hostname, hosts, passwd, profile, shadow.
- …rc (run command): bash.bashrc, nanorc.
- .conf: resolv.conf (DNS), sysctl.conf (variáveis do kernel).
- *.d (modular): ex. logrotate.d, /etc/cron.d, /etc/apt/sources.list.d — permite que pacotes adicionem configurações sem mexer no ficheiro principal.
Dotfiles em ~ (ficheiros ocultos começados por .): .bash_history, .bash_logout, .bashrc (shells não-login), .profile (shells de login), .gitconfig, .ssh/, .emacs.d/.

Kernel e diretórios virtuais

/boot — kernel + ficheiros de arranque. Nomes incluem a versão (vmlinuz-4.9.0-9-amd64): 4 = versão, 9 = revisão principal, 0 = secundária, 9 = patch. Mantêm-se vários kernels por segurança (fallback).

Ficheiro	Conteúdo
`config-…`	Opções/módulos compilados no kernel
`initrd.img-…`	Imagem RAM inicial (rootfs temporário no boot)
`System-map-…` / `System.map`	Endereços de memória ↔ símbolos do kernel
`vmlinuz-…`	Kernel comprimido (`vm` = memória virtual; `z` = comprimido)
`grub/`	Configuração do GRUB2

O kernel é carregado numa área protegida da memória; lança o PID 1 (hoje quase sempre systemd; antigamente /sbin/init, hoje ligado a /lib/systemd/systemd). O kernel aloca recursos a todos os processos.
/proc — pseudo-filesystem em RAM com estado atual do kernel:
- /proc/cpuinfo (CPU), /proc/cmdline (parâmetros de boot), /proc/modules (módulos carregados), /proc/meminfo (memória).
- /proc/sys/ (configuração do kernel): subdiretórios abi debug dev fs kernel net user vm. Ex.: /proc/sys/net/ipv4/ip_forward (0/1 — router on/off); /proc/sys/kernel/pid_max (PID máximo). ⚠️ Alterar pode destabilizar o sistema.
/dev — ficheiros de dispositivo (nós):
- Bloco (b) — leitura/escrita em blocos: discos, partições (/dev/sda1), USBs, CD/DVD.
- Caracter (c) — sequencial, 1 char de cada vez: teclados, /dev/console, /dev/ttyS0, /dev/tty*.
- Especiais: /dev/zero (nulos), /dev/null (bit bucket), /dev/urandom (aleatórios).
/sys (sysfs) — desde kernel 2.6; informação sobre dispositivos em /dev, organizada por categoria. Ex.: cat /sys/class/net/enp0s3/address → MAC.

Memória

RAM física — chips com células, cada uma com endereço de memória hexadecimal. Volátil.
Swap — memória de troca em disco, usada quando a RAM esgota. Memória virtual = abstração da memória total visível às aplicações (RAM + swap).

bash

free          # em KiB por omissãofree -h       # legível (GiB/MiB)# Opções: -b bytes, -m MiB, -g GiB, -h humano

Colunas: total (instalada), used, free, shared (tmpfs), buff/cache (kernel), available (estimativa para novos processos). KiB = 1024 bytes; KB = 1000 bytes.

`top`	Vista dinâmica/interativa. Ordenação: `M` (memória), `N` (PID), `T` (tempo), `P` (%CPU); `R` inverte; `k` mata; `m` barra de mem; `W` guarda config em `~/.config/procps/toprc`.
`htop` / `atop`	Alternativas mais ricas (instalar via gestor de pacotes).
`ps`	Instantâneo estático. `-f` (full), `-uf` (árvore), `-v` (%MEM).
`pstree`	Hierarquia em árvore (visual).
`uptime`	Mostra load average dos últimos 1 / 5 / 15 min (processos à espera de CPU ou E/S).

/proc/<PID>/ — cada processo tem um subdiretório numerado com o seu PID. Ex.: /proc/1/cmdline → /sbin/init. cat /proc/1/cmdline; echo (o echo acrescenta nova-linha).

Logs e mensagens do sistema

Logs são essenciais para troubleshooting, segurança e estatísticas.
syslog (tradicional) ou derivados syslog-ng / rsyslog — daemon que recolhe mensagens e as guarda em /var/log. Alguns serviços (ex.: Apache HTTPD) têm os seus próprios logs.
O kernel usa um buffer de anel em memória (tamanho fixo; mensagens antigas desaparecem).

Ficheiros típicos em /var/log:

Ficheiro	Conteúdo
`auth.log`	Autenticação (logins, sudo)
`kern.log`	Mensagens do kernel
`syslog`	Informação do sistema
`messages`	Sistema + aplicações
`wtmp` (binário)	Logins bem-sucedidos → lê-se com `last`
`btmp` (binário)	Tentativas falhadas → `lastb`

Formato de mensagem: timestamp · hostname · programa · PID · descrição.
Alguns logs são binários — file /var/log/wtmp confirma o tipo; precisam de comando especial (last, lastb).
Rotação (logrotate) — move/renomeia/comprime (error.log.1, error.log.2.gz) e apaga logs velhos para não encher o disco.

Ler logs:

bash

less /var/log/messages       # paginadortail -f /var/log/messages    # seguir novas linhas em tempo realdmesg | grep boot            # buffer de anel do kernel + filtrodmesg | less

systemd — desde ~2015 substituiu o SysV Init (como init, PID 1) na maioria das distros. O systemd-journald é o respetivo logger em formato binário, lê-se com journalctl. Compatível com syslog.

bash

journalctl                   # diário inteirojournalctl -k                # ≡ dmesg (mensagens do kernel)journalctl --dmesg           # equivalente a -kjournalctl -b                # informações da inicialização atualjournalctl -u apache2.service# mensagens de uma unidade específicajournalctl -f                # seguir (≡ tail -f)

🧭 Exercícios Guiados (resolvidos)

Exercícios do manual (Lições 1 e 2) com solução oficial, passo a passo.

Guiado 1 — Localizar programas com `which` (Lição 1)

Enunciado: Use o comando which para descobrir a localização dos seguintes programas e indique se requer root.

Solução:

Programa	Comando	Caminho	Precisa de root?
`swapon`	`which swapon`	`/sbin/swapon`	✅ Sim
`kill`	`which kill`	`/bin/kill`	❌ Não
`cut`	`which cut`	`/usr/bin/cut`	❌ Não
`usermod`	`which usermod`	`/usr/sbin/usermod`	✅ Sim
`cron`	`which cron`	`/usr/sbin/cron`	✅ Sim
`ps`	`which ps`	`/bin/ps`	❌ Não

Regra prática: caminhos em sbin (qualquer nível) → ferramentas de administração → root.

Guiado 2 — Onde estão os ficheiros? `/etc` vs `~` (Lição 1)

Enunciado: Onde se encontram os ficheiros seguintes?

Solução:

Ficheiro	`/etc`	`~` (home)
`.bashrc`		✅
`bash.bashrc`	✅
`passwd`	✅
`.profile`		✅
`resolv.conf`	✅
`sysctl.conf`	✅

Mnemónica: dotfiles (com . à frente) são pessoais → ~; os outros são de sistema → /etc.

Guiado 3 — Elementos numéricos do kernel `vmlinuz-4.15.0-50-generic` (Lição 1)

Enunciado: Explique os elementos numéricos do ficheiro do kernel.

Solução:

Elemento	Significado
4	Versão do kernel
15	Revisão principal (major)
0	Revisão secundária (minor)
50	Número do patch

Guiado 4 — Listar discos e partições em `/dev` (Lição 1)

Enunciado: Qual comando usaria para listar todos os discos rígidos e partições em /dev?

Solução:

bash

ls /dev/sd*

O glob * expande para todos os dispositivos sd (SATA/SCSI) e respetivas partições (sda, sda1, sdb, sdb1…).

Guiado 5 — Analisar a saída de `top` (Lição 2)

Enunciado: Analise a lista de top e responda. (saída do manual com systemd PID 1, top PID 887 da carol, apache2 PID 444, etc.)

Solução passo a passo:

Quais processos foram iniciados pelo utilizador carol? → Apenas um: top.
Que diretório virtual de /proc visitar para dados do top? → /proc/887 (887 = PID do top).
Qual processo correu primeiro? Como descobriste? → systemd, porque tem PID 1.

Tabela — área de resumo vs. área de tarefas:

Informação sobre…	Área de resumo	Área de tarefas
Memória	✅	✅
Swap	✅	❌
PID	❌	✅
Tempo da CPU	✅	✅
Comandos	❌	✅

Guiado 6 — Comandos para ler registos binários (Lição 2)

Enunciado: Qual comando é usado para ler os registos binários seguintes?

Solução:

Ficheiro	Comando
`/var/log/wtmp`	`last`
`/var/log/btmp`	`lastb`
`/run/log/journal/.../system.journal`	`journalctl`

Guiado 7 — Descobrir info do sistema com `grep` (Lição 2)

Enunciado: Em combinação com grep, que comandos usaria para descobrir…?

Solução:

Informação	Comando
Data da última reinicialização (wtmp)	`last \| grep reboot`
Discos rígidos instalados (kern.log)	`less /var/log/kern.log` (ou `grep sd /var/log/kern.log`)
Último login (auth.log)	`less /var/log/auth.log` (ou `grep session /var/log/auth.log`)

Guiado 8 — Exibir o buffer de anel do kernel (Lição 2)

Enunciado: Quais dois comandos usaria para exibir o buffer de anel do kernel?

Solução:

bash

dmesg# e equivalente via systemd:journalctl -k        # ou journalctl --dmesg

Guiado 9 — A que log pertence cada mensagem? (Lição 2)

Enunciado: Indique o local a que pertencem as mensagens de log.

Solução:

Mensagem	Ficheiro
`dbus[…]: Successfully activated service 'org.freedesktop.nm_dispatcher'`	`/var/log/syslog` ✅
`kernel: […] usbhid: USB HID core driver`	`/var/log/kern.log` ✅ (e messages)
`sudo: pam_unix(sudo:session): session opened for user root by carol(uid=0)`	`/var/log/auth.log` ✅
`NetworkManager[…]: NetworkManager (version 1.6.2) is starting…`	`/var/log/messages` ✅

Guiado 10 — `journalctl` para unidades systemd (Lição 2)

Enunciado: Use journalctl para encontrar informações sobre as unidades.

Solução:

Unidade	Comando
ssh	`journalctl -u ssh.service`
networking	`journalctl -u networking.service`
rsyslog	`journalctl -u rsyslog.service`
cron	`journalctl -u cron.service`

🔬 Exercícios Exploratórios (prática no terminal)

Exercícios originais para praticar no terminal. Consolidam o objetivo 4.3 com comandos reais (ls /etc, ls /var/log, ps aux, top/htop, systemctl status, journalctl, ls /dev, cat /proc, lsmod, dmesg). Dica: precisa de sessão Linux (física, VM ou WSL). Soluções em <details>.

Exploratório 1 — Inventariar configurações em `/etc`

Lista o conteúdo de /etc e identifica: (a) ficheiros de configuração clássicos (passwd, hostname, fstab), (b) pelo menos dois ficheiros .conf e (c) um diretório *.d que confirma a abordagem modular.

bash

# Conteúdo do diretório /etcls /etc# Filtros por padrão de nomels /etc/*.conf | head           # ficheiros .confls -d /etc/*.d                  # diretórios modulares .d# Exemplo prático: configuração modular do apt (Debian/Ubuntu)ls /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.d

O que confirmar:

passwd, group, hostname, hosts, fstab, shadow, profile — clássicos sem extensão.
resolv.conf, sysctl.conf, logrotate.conf — terminados em .conf.
cron.d/, logrotate.d/, apt/sources.list.d/ — diretórios *.d onde pacotes deixam configurações isoladas.

Exploratório 2 — Mapear a estrutura de binários em 3 níveis

Confirma a divisão /, /usr, /usr/local listando os respetivos bin e sbin. Identifica para que serve cada um.

bash

# 3 níveis × {bin, sbin}ls /bin /sbinls /usr/bin /usr/sbinls /usr/local/bin /usr/local/sbin 2>/dev/null# Verificar se /bin e /sbin são symlinks (distros modernas)ls -ld /bin /sbin

Como interpretar:

Se ls -ld /bin mostrar -> /usr/bin (seta), confirma a tendência moderna de fundir os níveis.
Localiza um comando concreto e reflete sobre o porquê do seu nível:

bash

which parted shutdown        # esperado: /sbin ou /usr/sbin  → admin essencialwhich ls mkdir bash          # esperado: /bin ou /usr/bin    → todos os utilizadoreswhich free pstree man        # esperado: /usr/bin            → multiutilizador

Exploratório 3 — Instantâneo de processos com `ps` e `pstree`

Obtém todos os processos do sistema, identifica o PID 1 (init/systemd), o teu shell e a hierarquia até ele.

bash

# Todos os processos com cabeçalho completops auxps -ef# Árvore hierárquica (processos pai → filho)pstreepstree -p     # com PIDspstree -p $$  # árvore que leva ao teu shell atual# Confirmar quem é o PID 1ps -p 1 -o pid,ppid,commcat /proc/1/cmdline; echo

Leitura:

$$ = PID do shell atual; pstree -p $$ mostra como ele descende do PID 1.
ps -p 1 confirma se é systemd, init ou outro.
cat /proc/1/cmdline; echo revela o binário que iniciou a hierarquia (usa ; echo para acrescentar nova-linha — cmdline usa caracteres nulos como separadores).

Exploratório 4 — Explorar `top` em modo interativo

Inicia top e executa as seguintes ações sem o abandonar: ordenar por memória, ligar barras de progresso de memória, matar um processo e gravar a configuração.

bash

top

Dentro do top primeiona (por esta ordem):

M — ordenar por uso de memória (%MEM).
m (uma ou duas vezes) — alternar entre números e barras de progresso para memória física e swap.
k — mata processo: pede o PID e o sinal (ex.: 15 = SIGTERM, 9 = SIGKILL).
W (maiúsculo, i.e. Shift+W) — grava a config em ~/.config/procps/toprc.
q — sair.

bash

# Verificar o ficheiro de config criado (dotfile no home)ls -a ~/.config/procps/toprc

Nota: ~/.config/procps/toprc é um dotfile (cf. Lição 1) — só aparece com ls -a.

Exploratório 5 — Diagnosticar com `journalctl` e `systemctl`

Sem ler ficheiros de log diretamente, descobre: (a) erros do último boot, (b) estado do serviço SSH e (c) as últimas 20 linhas do diário de uma unidade à tua escolha.

bash

# (a) Apenas prioridade de ERRO ou superior, do boot atualjournalctl -b -p err# (b) Estado de um serviço (substitui 'ssh' por 'sshd' em distros Red Hat-like)systemctl status ssh.servicesystemctl status sshd.service# (c) Últimas 20 linhas do diário de uma unidade (ex.: cron)journalctl -u cron.service -n 20# Bónus: seguir em tempo real (≡ tail -f)journalctl -u cron.service -f

Como interpretar:

-b = "deste boot"; -p err filtra por prioridade (emerge/alert/crit/err/warning/notice/info/debug).
systemctl status mostra estado (active/inactive/failed), PID principal e últimas linhas de log.
-n N limita a N linhas mais recentes; útil porque o diário pode ser enorme.

Exploratório 6 — Buffer de anel do kernel e dispositivos em `/dev` e `/sys`

Usa dmesg para veres mensagens recentes do kernel, lista dispositivos de bloco em /dev e consulta o MAC de uma interface de rede em /sys.

bash

# Buffer de anel do kernel (últimas 20 linhas)dmesg | tail -n 20dmesg --since "10 min ago"   # alternativa temporal# Filtrar apenas dispositivos/armazenamento detetadodmesg | grep -iE 'sd|nvme|usb|tty'# Dispositivos de bloco vs. caracteres em /devls -l /dev/sd* 2>/dev/null      # 'b' no início → blocols -l /dev/tty* 2>/dev/null     # 'c' no início → caracter# MAC da placa de rede via /sys (substitui enp0s3 pelo teu ifname)ip link show                       # descobrir o nome da interfacecat /sys/class/net/enp0s3/address  # endereço MAC# Bónus: módulos do kernel carregadoslsmod | head

Ligações ao manual:

dmesg mostra o buffer de anel — quando ainda não havia syslog (boot).
/dev contém nós de dispositivo; a primeira letra (b/c) distingue bloco de caractere.
/sys/class/net/.../address exemplifica o sysfs: informação de hardware organizada por categoria.

Resumo Conciso

Lição 1 — Programas, configuração, kernel, dispositivos, memória

Programas e configuração

Kernel e diretórios virtuais

Memória

Logs e mensagens do sistema

🧭 Exercícios Guiados (resolvidos)

Guiado 1 — Localizar programas com which (Lição 1)

Guiado 2 — Onde estão os ficheiros? /etc vs ~ (Lição 1)

Guiado 3 — Elementos numéricos do kernel vmlinuz-4.15.0-50-generic (Lição 1)

Guiado 4 — Listar discos e partições em /dev (Lição 1)

Guiado 5 — Analisar a saída de top (Lição 2)

Guiado 6 — Comandos para ler registos binários (Lição 2)

Guiado 7 — Descobrir info do sistema com grep (Lição 2)

Guiado 8 — Exibir o buffer de anel do kernel (Lição 2)

Guiado 9 — A que log pertence cada mensagem? (Lição 2)

Guiado 10 — journalctl para unidades systemd (Lição 2)

🔬 Exercícios Exploratórios (prática no terminal)

Exploratório 1 — Inventariar configurações em /etc

Exploratório 2 — Mapear a estrutura de binários em 3 níveis

Exploratório 3 — Instantâneo de processos com ps e pstree

Exploratório 4 — Explorar top em modo interativo

Exploratório 5 — Diagnosticar com journalctl e systemctl

Exploratório 6 — Buffer de anel do kernel e dispositivos em /dev e /sys

Guiado 1 — Localizar programas com `which` (Lição 1)

Guiado 2 — Onde estão os ficheiros? `/etc` vs `~` (Lição 1)

Guiado 3 — Elementos numéricos do kernel `vmlinuz-4.15.0-50-generic` (Lição 1)

Guiado 4 — Listar discos e partições em `/dev` (Lição 1)

Guiado 5 — Analisar a saída de `top` (Lição 2)

Guiado 7 — Descobrir info do sistema com `grep` (Lição 2)

Guiado 10 — `journalctl` para unidades systemd (Lição 2)

Exploratório 1 — Inventariar configurações em `/etc`

Exploratório 3 — Instantâneo de processos com `ps` e `pstree`

Exploratório 4 — Explorar `top` em modo interativo

Exploratório 5 — Diagnosticar com `journalctl` e `systemctl`

Exploratório 6 — Buffer de anel do kernel e dispositivos em `/dev` e `/sys`