Cos'è Linux: kernel, distribuzioni e file system spiegati in modo semplice

Linux è il kernel di un sistema operativo open source, attorno al quale si costruiscono sistemi completi per server, desktop e dispositivi embedded. Quando si parla di «server Linux» non si intende un singolo programma, ma una distribuzione: il kernel insieme a utility, librerie, gestore dei pacchetti e sistema di init. In questo articolo spieghiamo che cos'è davvero Linux, come si incastrano le sue parti e perché ogni DevOps engineer ne ha bisogno.

Linux è un kernel, non tutto il sistema

In senso stretto, Linux è solo il kernel. Il kernel è il programma che parte per primo dopo il bootloader e resta in memoria finché il computer è acceso. Distribuisce il tempo del processore tra i processi, assegna la memoria, gestisce dischi e schede di rete tramite i driver e controlla i permessi di accesso.

I programmi normali non toccano direttamente l'hardware. Quando un editor salva un file, esegue una system call (open, write, close) e spetta al kernel decidere su quale blocco del disco scrivere i dati e se il processo ha il diritto di farlo. Questa separazione rende il sistema stabile: un programma che si blocca non fa crollare l'intero computer.

La versione del kernel si vede con un solo comando:

$ uname -r
6.8.0-45-generic

Il kernel fu creato nel 1991 da Linus Torvalds e da allora è sviluppato apertamente: il codice sorgente è distribuito con licenza GNU GPL versione 2, quindi chiunque può leggerlo, modificarlo e redistribuirlo alle stesse condizioni.

Che cos'è una distribuzione Linux

Il solo kernel non basta: servono una shell per digitare i comandi, utility per gestire i file, librerie e uno strumento per installare programmi. Gran parte delle utility di base (ls, cp, bash, grep) è stata scritta dal progetto GNU, per questo il sistema viene talvolta chiamato GNU/Linux. Il kernel insieme a questo insieme di strumenti, compilato e testato come un unico pacchetto, si chiama distribuzione.

Le distribuzioni si differenziano soprattutto per gestore dei pacchetti, politica di aggiornamento e pubblico di riferimento.

La distribuzione in uso si ricava dal file /etc/os-release:

$ cat /etc/os-release
PRETTY_NAME="Ubuntu 24.04.1 LTS"
NAME="Ubuntu"
VERSION_ID="24.04"
ID=ubuntu
ID_LIKE=debian

Per studiare e per i server si scelgono spesso Ubuntu LTS o Debian: hanno molta documentazione e i comandi trovati online funzionano quasi sempre senza modifiche.

Come è organizzato il sistema: kernel, shell e spazio utente

Linux si descrive bene a strati. In basso c'è l'hardware. Sopra di esso il kernel. Ancora più sopra lo spazio utente: servizi di sistema, librerie (ad esempio glibc) e programmi. Tra la persona e il sistema si trova la shell, di solito bash, che accetta i comandi e avvia i programmi.

• Kernel — processi, memoria, file system, rete e driver.
• Sistema di init — il primo processo, con PID 1; nella maggior parte delle distribuzioni moderne è systemd. Avvia gli altri servizi.
• Servizi (daemon) — server web, server SSH, cron, registrazione dei log.
• Shell e utility — gli strumenti con cui si lavora nel terminale.

Su un server di solito non c'è alcuna interfaccia grafica: l'amministratore si connette via SSH e lavora da riga di comando. Per questo imparare Linux significa soprattutto imparare il terminale.

File system Linux: tutto parte da /

In Linux non esistono unità C: e D:. C'è un unico albero di directory che parte dalla radice /. Tutti i dischi, le chiavette USB e le cartelle di rete vengono collegati (montati) in una directory di questo albero. Un altro principio: in Linux quasi tutto è rappresentato come file, cioè file regolari, directory, dispositivi e perfino le informazioni sui processi.

$ ls /
bin   dev  home  lib64  mnt  proc  run   srv  tmp  var
boot  etc  lib   media  opt  root  sbin  sys  usr

La disposizione delle directory è descritta dallo standard FHS (Filesystem Hierarchy Standard), quindi in qualsiasi distribuzione i file di configurazione si trovano più o meno negli stessi posti.

Percorsi assoluti e relativi

Un percorso assoluto inizia con / e non dipende da dove ci si trova: /var/log/syslog. Un percorso relativo parte dalla directory corrente: ../logs/app.log. Il punto . indica la directory corrente, i due punti .. la directory superiore, la tilde ~ la propria home.

$ pwd
/home/alice
$ cd /var/log
$ cd ..
$ pwd
/var
$ cd ~
$ pwd
/home/alice

/proc: il sistema come insieme di file

/proc non è salvato su disco: il kernel lo genera al volo. Ad esempio cat /proc/cpuinfo mostra i processori, cat /proc/meminfo la memoria, e ogni processo ha una directory /proc/<PID> con la sua riga di comando e i file aperti. Molte utility come ps e top leggono semplicemente questi file.

Mount

df -h mostra quali file system sono montati dove e quanto spazio resta:

$ df -h
Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sda2        40G   12G   26G  32% /
/dev/sda1       1.1G  6.1M  1.1G   1% /boot/efi
tmpfs           393M  1.2M  392M   1% /run

I punti di mount permanenti sono descritti in /etc/fstab, che il sistema legge all'avvio.

Come si avvia Linux: dall'accensione al prompt di login

Capire l'avvio aiuta quando un server «non torna su» dopo un riavvio. In forma semplificata la catena è questa:

1. Firmware (UEFI o BIOS) verifica l'hardware e trova il bootloader.
2. Bootloader GRUB mostra il menu e carica in memoria il kernel e l'immagine initramfs da /boot.
3. Kernel inizializza l'hardware e, con l'aiuto di initramfs, trova e monta il file system radice.
4. systemd viene avviato come processo con PID 1 e lancia i servizi nell'ordine giusto: rete, log, SSH, cron e gli altri.
5. Prompt di login compare in console o via SSH.

I messaggi del kernel durante l'avvio si leggono con sudo dmesg o journalctl -k, mentre i tempi delle singole fasi con systemd-analyze.

Utenti e permessi: la sicurezza integrata

Linux è fin dall'inizio un sistema multiutente. Ogni file ha un proprietario, un gruppo e i permessi di lettura, scrittura ed esecuzione. Un utente normale non può rovinare i file di sistema, e le operazioni amministrative si eseguono con sudo. Il superutente root può fare qualsiasi cosa, quindi lavorare sempre come root non è considerato una buona pratica.

$ ls -l /etc/passwd
-rw-r--r-- 1 root root 2847 Oct  1 10:12 /etc/passwd

La riga si legge così: è un file normale, il proprietario root può leggerlo e scriverlo, gli altri solo leggerlo.

Perché un DevOps engineer ha bisogno di Linux

Per un DevOps engineer Linux non è un argomento tra gli altri, ma l'ambiente in cui si svolge quasi tutto il lavoro. Lo incontra ogni giorno:

• Server. Server web, database e code girano nella grande maggioranza dei casi su Linux.
• Container. Docker usa i meccanismi del kernel Linux: namespaces e cgroups. Un container è un processo Linux isolato, e le immagini si basano su una distribuzione come Debian o Alpine.
• Cloud e Kubernetes. Le macchine virtuali in cloud e i nodi dei cluster sono anch'essi Linux.
• CI/CD. Le build delle pipeline vengono eseguite su runner Linux e gli script di build sono scritti in bash.
• Diagnostica. Quando un servizio cade, la risposta si cerca in journalctl, top, ss, df: senza questi strumenti un'analisi dell'incidente non è possibile.

Il minimo indispensabile: muoversi con sicurezza nel file system, capire i permessi, installare pacchetti, gestire i servizi con systemctl, leggere i log, lavorare con processi, rete e SSH, e scrivere semplici script bash.

Come iniziare a studiare Linux

Non serve installare Linux al posto del sistema principale. Ci sono diversi modi sicuri per provarlo:

• Macchina virtuale (VirtualBox, VMware) con Ubuntu Server — si può rompere tutto e ripristinare da uno snapshot.
• WSL su Windows — un ambiente Ubuntu completo nel terminale di Windows: wsl --install.
• Server cloud — l'opzione più vicina al lavoro reale, con connessione via SSH.
• Container Docker — docker run -it --rm ubuntu bash fornisce una shell in pochi secondi.

Cominci dalla navigazione (pwd, ls, cd), poi file e permessi, poi pacchetti, processi e servizi. L'aiuto integrato è sempre disponibile: man ls oppure ls --help.

Conclusioni

Linux è il kernel, mentre una distribuzione è il kernel insieme a utility, librerie, gestore dei pacchetti e systemd. Tutto il sistema è un unico albero di directory che parte dalla radice /: le configurazioni stanno in /etc, i log in /var/log, i programmi in /usr. Capire che cos'è Linux e come si avvia dà le basi per server, container e cloud. File system, avvio e amministrazione sono trattati nel corso con esercizi pratici.