自作シェルで学ぶLinuxシステムプログラミング―Pythonで150行の「シェル」を実装してLinuxのしくみを学ぼう

このコースでの Python のセットアップの方針を説明します。

Python の実行環境として Visual Studio Code の Dev Containers をセットアップします。

Python の動作確認として Hello World を実施します。

Dev Container に Python のフォーマッタである Black を導入します。

シェルとカーネルの概要を学習します。

シェルの枠組みとして、インタラクティブに入力を受け付けるループを実装します。

シェルのコマンドには内部コマンドと外部コマンドがあることを学び、内部コマンドの実装例を確認します。

自作シェルに内部コマンド（組み込みコマンド）を実装します。

外部コマンドとは何かと、PATH の検索について学びます。

外部コマンドの実装のため、自作シェルに PATH の検索処理を実装します。

プログラムの実行の流れと、使用するシステムコール（fork /execve）について学習します。

自作シェルに外部コマンドを実行する処理を実装します。

このセクションで学んだことのポイントをまとめます。

このセクションで実施することの概要を説明します。

Linux サーバとして、Amazon EC2 を起動して接続してみます。

Linux サーバに自作シェルをインストールして動作確認します。

Linux サーバに自作シェルをログインシェルとしたユーザを作成します。

SSH 接続した際に自作シェルが起動し、インタラクティブに操作できることを確認します。

sshd が execve によって自作シェルのプログラムを実行する様子を確認します。

このセクションで学んだことのポイントをまとめて、Amazon EC2 を片付けます。

このセクションからの実装内容について説明します。

シグナルの基本を学習します。

自作シェルにシグナルハンドリングを実装し、Ctrl + C の入力で終了しないようにします。

シグナルを送信する kill コマンドについて学習します。

シェルスクリプトの概要を学びます。

自作シェルが引数にファイル名を与えられた際にシェルスクリプトとして実行するよう実装します。

Linux における、スクリプトの先頭に記述する shebang の動作について学習します。

shebang を利用してシェルスクリプトを実行できるよう、自作シェルをコメントに対応させます。

標準入力・標準出力・標準エラー出力の概要と、リダイレクト・パイプの動作を確認します。

標準入出力をしっかり理解するための前提知識として、Linux におけるファイル操作の基本とファイルディスクリプタについて学習します。

標準入出力の意味を改めて学び、リダイレクトやパイプでのファイルディスクリプタの動作を確認します。

自作シェルへのリダイレクトの実装方針を説明します。

自作シェルにリダイレクトを実装します。

自作シェルの組み込みコマンドをリダイレクトに対応させます。

自作シェルへのパイプの実装方針を説明します。

自作シェルにパイプを実装します。

このセクションで学んだことのポイントをまとめます。

/dev/pts/0 などを理解する前提知識として、特殊なファイルシステムについて学習します。

ターミナルや擬似端末について学習し、シェルとのつながりを整理します。

ターミナルの表示を制御する ANSI エスケープシーケンスの概要を学習します。

自作シェルに ANSI エスケープシーケンスを使った clear コマンドを実装します。

自作シェルの実装の仕上げとして、プロンプトに色をつけてみます。

シェルを自作しながら学んだことをまとめます。

このコースを終えたあと、さらにステップアップする方向性を紹介します。