Когда производительность приложения падает под нагрузкой, когда возникают непонятные лаги, или когда глубокие системные вызовы ведут себя непредсказуемо, как разработчики могут заглянуть под капот работающей системы без перезагрузки и перекомпиляции ядра? Ответ для современных Linux-систем лежит в использовании технологий на базе eBPF.

Почему именно bpftrace?

Давайте отложим историю экосистемы eBPF и сосредоточимся на практической стороне. bpftrace в экосистеме eBPF — это аналогия awk для трассировки ядра. Инструмент позволяет создавать мощные скрипты для трассировки событий ядра практически в реальном времени без чрезмерных накладных расходов.

Классические инструменты вроде strace или perf имеют ограничения:

• strace существенно замедляет систему при интенсивном использовании
• perf даёт данные в агрегированном виде, не подходит для детального исследования конкретных системных вызовов

Сборка пакетов из AUR для многих пользователей Arch Linux превращается в перекур: запустил makepkg, налил кофе, проверил прогресс... и снова налил кофе. Для разработчиков, регулярно обновляющих зависимости или собирающих кастомные версии ПО, такие паузы становятся критичными. Разберем методики, которые помогут превратить часовую компиляцию в 10-минутный спринт без апгрейда железа.

Анатомия тормозов: откуда берутся задержки

Прежде чем оптимизировать сборку, стоит понять узкие места процесса. При стандартной настройке makepkg:

1. Не использует кэш объектных файлов между сборками ("холодный старт" каждый раз)
2. Ограничивает параллелизацию (-j$(nproc) часто неактивно)
3. Не учитывает архитектурные особенности CPU
4. Работает с субоптимальными флагами компилятора

Эксперимент с пакетом linux-zen (ядро 6.8.9):

$ time makepkg -sri
Реальное время: 47 минут 12 секунд

Turbo-режим для makepkg

Шаг 1: Параллелизация на стероидах

Отредактируем /etc/makepkg.conf:

В эпоху контейнеризации и распределённых систем, мониторинг ресурсов стал критически важен даже для локальных рабочих станций. В то время как htop десятилетиями был стандартом для просмотра процессов, современные альтернативы предлагают функциональность, адаптированную к реалиям 2020-х. Один из таких инструментов — btop++, сочетающий информативность старожилов вроде glances с интерактивностью htop и визуальной ясностью веб-панелей.

Почему btop?

Архитектура btop++ построена вокруг трёх принципов, решающих проблемы классических мониторинговых утилит:

1. Асинхронный рендеринг через Ncurses с использованием отдельных потоков для обновления различных секций (CPU, память, сеть), исключая мерцание экрана при частых обновлениях
2. Нативный сбор метрик без зависимости от /proc — прямое чтение sysfs и cgroups/v2 для работы с современными системами контроля ресурсов
3. GL-ускоренный интерфейс (опционально) для отрисовки графиков нагрузки с частотой до 60 FPS

Традиционные swap-разделы на диске часто становятся узким местом в системах с ограниченной оперативной памятью. Запись страниц памяти на медленные носители не только увеличивает задержки, но и изнашивает SSD. ZRAM предлагает принципиально иной подход: сжатие данных непосредственно в оперативной памяти, что в среднем дает 2-3x коэффициент уменьшения объема данных. В Arch Linux эту технологию можно эффективно использовать через systemd-zram-generator, обеспечив заметный прирост производительности при работе с ресурсоемкими задачами.

Архитектура ZRAM: за кулисами сжатия

ZRAM создает блочное устройство в памяти, используя модуль ядра zram. Все данные, записываемые на это устройство, прозрачно сжимаются алгоритмами вроде LZ4 или ZSTD. При активации в качестве swap-раздела система начинает использовать сжатый кеш для редко используемых страниц памяти, сокращая необходимость обращения к диску.

Ключевые отличия от традиционного swap:

Представьте себе сценарий: вам нужно протестировать сетевую топологию с тремя узлами, запустить изолированный прокси-сервер для отладки или воспроизвести условия production-среды на локальной машине. Классическое решение — разворачивать виртуальные машины или Docker-контейнеры. Но есть более легковесная альтернатива, незаслуженно обделенная вниманием: сетевые пространства имен Linux.

Сетевые пространства имен (network namespaces) — механизм ядра Linux, обеспечивающий полную изоляцию сетевого стека: интерфейсы, таблицы маршрутизации, правила iptables и даже сокеты существуют независимо в каждом пространстве. В отличие от контейнеров, здесь нет изоляции процессов или файловой системы — только чистый сетевой уровень.

# Создание нового сетевого пространства
sudo ip netns add lab-env

# Вывод списка пространств
ip netns list

Сокращение времени загрузки системы — не просто академическое упражнение. Для разработчиков, работающих с физическими серверами, встраиваемыми системами или просто ценящих скорость отклика, каждые 500 мс имеют значение. В Arch Linux, где контроль над системой практически неограничен, инструменты systemd предоставляют детализированный аппарат для оптимизации. Рассмотрим не только рутинное использование systemd-analyze, но и методы тонкой настройки зависимостей, анализа критических цепочек и работы с параметрами ядра.

Анализируем исходное состояние

Начнем с базовой диагностики. Команда systemd-analyze time покажет общее время загрузки ядра (kernel) и пользовательского пространства (userspace). Но настоящая информация скрывается в деталях:

Система inotify в ядре Linux предоставляет механизм для отслеживания изменений в файловой системе в реальном времени. Для разработчиков это открывает возможности создания реактивных скриптов, автоматизирующих задачи вроде пересборки проектов, запуска тестов или синхронизации конфигов. Разберём практическое применение утилиты inotifywait из пакета inotify-tools в Arch Linux.

Установка и базовый мониторинг

Установите пакет через pacman:

sudo pacman -S inotify-tools

Проверим отслеживание изменений в директории проектов:

inotifywait -m -r -e modify,create,delete ~/projects/

Флаги:

• -m: непрерывный мониторинг (не завершать после первого события)
• -r: рекурсивный обход поддиректорий
• -e: фильтр событий (здесь: модификация, создание, удаление)

При изменении файла вывод будет содержать путь, тип события и имя файла:

Современные приложения в Linux часто представляют собой сложные системы, взаимодействующие с ядром через сотни системных вызовов. Когда возникает проблема — от непонятного зависания до неожиданных ошибок ввода-вывода — strace становится настоящим швейцарским ножом в руках разработчика. Этот инструмент трассировки системных вызовов позволяет заглянуть под капот любого процесса, не требуя перезапуска или перекомпиляции кода.

Базовое использование: наблюдаем за системной активностью

Установка strace в Arch Linux тривиальна:
sudo pacman -S strace

Для начала исследуем простейший случай — выполнение команды ls с трассировкой:

strace -ff -o ls_trace.log ls /nonexistent

Флаг -ff обеспечивает запись в отдельные файлы для каждого порожденного потока, а -o направляет вывод в указанный файл. В полученном журнале сразу видим попытку доступа к несуществующему файлу:

Создание надежных systemd-сервисов — это не просто добавление ExecStart в unit-файл. Современные стандарты безопасности требуют минимизации поверхности атаки через изоляцию процессов и контроль разрешений. Разберем, как превратить типичный сервисный файл в форт Нокс, сохранив функциональность.

От стандартного сервиса к песочнице

Исходный конфиг для демона на Python:

[Service]
ExecStart=/usr/bin/python3 /opt/myapp/main.py
User=appuser

Добавим базовую изоляцию:

Разработчики, работающие с GPU-интенсивными задачами — от тренировки нейросетей до рендеринга — нередко сталкиваются с противоречивым поведением графических адаптеров в Linux. Типичный сценарий: после обновления ядра CUDA-приложения перестают видеть GPU, батарея ноутбука разряжается за час из-за активной дискретной видеокарты, или Xorg отказывается стартовать из-за конфликта драйверов. Эти проблемы часто коренятся в тонкостях управления драйверами и их интеграции с системой.

Выбор и настройка драйверов: между open-source и проприетарными решениями

В Arch Linux установка драйверов NVIDIA кажется простой:

sudo pacman -S nvidia nvidia-utils nvidia-settings

Но уже здесь начинаются подводные камни:

• Для ядер linux-lts требуется пакет nvidia-lts;
• Карты Turing (RTX 20xx+) часто нуждаются в флаге nvidia-drm.modeset=1 для корректной работы с Wayland;
• Для CUDA 12.x+ необходимо явно установить cuda и cudnn из AUR.

Проверка активного драйвера: