Домашний каталог

Мефодий заметил, что в примерах этой и прошлых лекций, заходя с разных виртуальных консолей по очереди и одновременно, он всегда оказывался в одном и том же текущем каталоге: он все время обращался к своим файлам при помощи относительного пути и всегда находил нужные. Это не случайно - в Linux у каждого пользователя обязательно есть собственный каталог, который и становится текущим сразу после регистрации в системе - домашний каталог2). Для Мефодия домашним каталогом является "/home/methody".

Домашний каталог(home directory) - это каталог, предназначенный для хранения собственных данных пользователя Linux. Как правило, является текущим непосредственно после регистрации пользователя в системе. Полный путь к домашнему каталогу хранится в переменной окружения HOME.

Поскольку каждый пользователь располагает собственным каталогом и по умолчанию работает в нем, решается задача разделения файлов разных пользователей. Обычно доступ других пользователей к чужому домашнему каталогу ограничен: наиболее типична ситуация, когда пользователи могут читать содержимое файлов друг друга, но не имеют права их изменять или удалять.

Индексные дескрипторы

Поскольку благодаря жестким ссылкам у файла может быть несколько имен, понятно, что вся существенная информация о файле в файловой системе привязана не к имени. В файловых системах Linux вся информация, необходимая для работы с файлом, хранится в индексном дескрипторе. Для каждого файла существует индексный дескриптор: не только для обычных файлов, но и для каталогов1), файлов-дырок и т. д. Каждому файлу соответствует один индексный дескриптор.

Индексный дескриптор- это описание файла, в котором содержится:

тип файла (обычный файл, каталог, файл-дырка и т. д.);

права доступа к файлу;информация о том, кому принадлежит файл;отметки о времени создания, модификации, последнего доступа к файлу;размер файла;указатели на физические блоки на диске, принадлежащие этому файлу - в этих блоках хранится "содержимое" файла.

Все индексные дескрипторы пронумерованы, поэтому номер индексного дескриптора - это уникальный идентификатор файла в файловой системе - в отличие от имени файла (жесткой ссылки на него), которых может быть несколько. Узнать номер индексного дескриптора любого файла можно при помощи все той же утилиты ls с ключом -i:

[methody@localhost methody]$ ls -i ./text-hardlink examples/text 127705 examples/text 127705 ./text-hardlink

Пример 4.13. Информация об индексных дескрипторах файлов (html, txt)

Мефодий решил поинтересоваться номерами индексных дескрипторов файла "text" и жесткой ссылки на него "text-hardlink" - он обнаружил, что эти номера совпадают ("127705"), то есть этим двум именам соответствует один индексный дескриптор, т. е. один и тот же файл.

Все операции с файловой системой - создание, удаление и перемещение файлов - производятся на самом деле над индексными дескрипторами, а имена нужны только для того, чтобы пользователь мог легко ориентироваться в файловой системе. (Было бы очень неудобно запоминать многозначный номер каждого нужного файла или каталога.) Более того, имя (или имена) файла в его индексном дескрипторе не указаны. В файловой системе Ext2 имена файлов хранятся в каталогах: каждый каталог представляет собой список имен файлов и номеров их индексных дескрипторов. Жесткую ссылку (имя файла, хранящееся в каталоге) можно представлять как каталожную карточку, на которой указан номер индексного дескриптора - идентификатор файла.

Жесткая ссылка(hard link) - запись вида имя файла+номер индексного дескриптора в каталоге. Жесткие ссылки в Linux - основной способ обратиться к файлу по имени.

Информация о каталоге

Чтобы иметь возможность ориентироваться в файловой системе, нужно знать, что содержится в каждом каталоге. Запомнить всю структуру файловой системы невозможно и не нужно: в любой момент можно просмотреть содержимое любого каталога при помощи утилиты ls (сокращение от англ. "list" - "список"):

[methody@localhost methody]$ ls -filename-with- text [methody@localhost methody]$

Пример 4.4. Команда ls (html, txt)

Поданная без параметров, команда ls выводит список файлов и каталогов, содержащихся в текущем каталоге1). При помощи этой утилиты Мефодий обнаружил, что в его домашнем каталоге (который в данный момент является текущим) содержатся два файла, созданные в примере, приведенном в предыдущей лекции: "-filename-with-" и "text".

Утилита ls принимает один параметр: имя каталога, содержимое которого нужно вывести. Имя может быть задано любым доступным способом: в виде полного или относительного пути. Например, чтобы получить список файлов в своем домашнем каталоге, Мефодий мог бы использовать команды "ls /home/methody" и "ls ." - результат был бы аналогичным.

Кроме параметра, утилита ls "понимает" множество ключей, которые нужны главным образом для того, чтобы выводить дополнительную информацию о файлах в каталоге или выводить список файлов выборочно. Чтобы узнать обо всех возможностях ls, нужно, конечно же, прочесть руководство по этой утилите ("man ls").

Почитав руководство по ls, Мефодий решил изучить содержимое своей файловой системы и начал с корневого каталога:

[methody@localhost methody]$ ls -F / bin/ dev/ home/ mnt/ root/ swap/ tmp/ var/ boot/ etc/ lib/ proc/ sbin/ sys/ usr/ [methody@localhost methody]$

Пример 4.5. Команда ls -F (html, txt)

Мефодий использовал ключ -F, чтобы отличать файлы от каталогов. При наличии этого ключа ls в конце имени каждого каталога ставит символ "/", чтобы показать, что в нем может содержаться что-то еще. В выведенном списке нет ни одного файла - в корневом каталоге содержатся только подкаталоги.

Кроме того, Мефодий решил получить более подробную информацию о содержимом своего домашнего каталога:

[methody@localhost methody]$ ls -aF -filename-with- .bash_history .bashrc .lpoptions .rpmmacros Documents/ ./ .bash_logout .emacs .mutt/ .xemacs/ text ../ .bash_profile .i18n .pinerc .xsession.d/ tmp/ [methody@localhost methody]$

Пример 4.6. Команда ls -aF (html, txt)

Внезапно он обнаружил, что файлов в его домашнем каталоге не два, а гораздо больше. Дело в том, что утилита ls по умолчанию не выводит информацию об объектах, чье имя начинается с "." - в том числе о "." и "..". Для того чтобы посмотреть полный список содержимого каталога, и используется ключ "-a" (all)2). Как правило, с "." начинаются имена конфигурационных файлов и конфигурационных каталогов (вроде .bashrc, описанного в лекции 8), работа с которыми (т. е. настройка окружения, "рабочего места") не пересекается с работой над какой-нибудь прикладной задачей (хотя, конечно, эффективность работы зависит от хорошо настроенного окружения). Кроме того, подобных файлов в домашнем каталоге активно работающего пользователя со временем заводится немало (по одному на каждую приличную утилиту) и их присутствие в выдаче ls сильно загромождает выводимые данные.

Разберемся подробно в списке файлов в домашнем каталоге Мефодия. Начнем с весьма лаконичных имен "." и "..". Мефодий уже знает, что "." - это имя текущего каталога. Следующее имя в списке, ".." - это ссылка на родительский каталог. Родительский каталог - это тот каталог, в котором находится данный каталог. Родительским каталогом для "/home/methody" будет каталог "/home": он получается просто отбрасыванием последнего имени каталога в полном пути. Иначе можно сказать, что родительский каталог - это один шаг по дереву каталогов по направлению к корню. ".." - это сокращенный способ сослаться на родительский каталог: пока текущим каталогом является "/home/methody", относительный путь ".." (или, что то же самое, "./..") будет эквивалентен "/home". С использованием ".." можно строить сколь угодно длинные пути, такие как "../../usr/../var/log/../run/../../home"3).

Однако в действительности они применяются только при автоматической подстановке в программах, а во время работы пользователя необходимости в такого рода усложнениях не возникает.

Родительский каталог(parent directory) - это каталог, в котором содержится данный. Для корневого каталога родительским является он сам.

Ссылки на текущий и на родительский каталог обязательно присутствуют в каждом каталоге в Linux. Даже если каталог пуст, т. е. не содержит ни одного файла или подкаталога, команда "ls -a" выведет список из двух имен: "." и "..".

За ссылками на текущий и родительский каталоги следуют несколько файлов и каталогов, имена которых начинаются с ".". В них содержатся настройки командной оболочки (файлы, начинающиеся с ".bash") и других программ. В домашнем каталоге каждого пользователя Linux всегда присутствует несколько таких файлов. Использование этих файлов позволяет пользователям независимо друг от друга настраивать поведение командной оболочки и других программ - организовывать свое "рабочее место" в системе. Подробнее речь об этом пойдет в лекции 12.

Копирование и перемещение файлов

Для перемещения файлов и каталогов предназначена утилита mv (от англ. "move" - "перемещать"). У mv два обязательных параметра: первый - перемещаемый файл или каталог, второй - файл или каталог назначения. Имена файлов и каталогов могут быть заданы в любом допустимом виде: при помощи полного или относительного пути. Кроме того, mv позволяет перемещать не только один файл или каталог, а сразу несколько. За подробностями о допустимых параметрах и ключах следует обратиться к руководству по mv:

[methody@localhost methody]$ mv -- -filename-with- examples/ [methody@localhost methody]$ cd examples [methody@localhost examples]$ mv ../text . [methody@localhost examples]$ ls -filename-with- text [methody@localhost examples]$

Пример 4.10. Перемещение файлов (html, txt)

Мефодий сначала переместил в каталог "examples" файл "-filename-with-", а поскольку имя этого файла начинается с "-", ему потребовалось предварить его ключом "--", чтобы следующее слово было воспринято командной оболочкой как параметр (этот прием был описан в лекции 2). Затем он перешел в каталог "examples" и переместил из родительского каталога ("../") файл "text" в текущий каталог ("."). Теперь в каталоге "examples" находится два файла с примерами.

Перемещение файла внутри одной файловой системы в действительности равнозначно его переименованию: данные самого файла при этом остаются на тех же секторах диска, а изменяются каталоги, в которых произошло перемещение. Перемещение предполагает удаление ссылки на файл из того каталога, откуда он перемещен, и добавление ссылки на этот самый файл в тот каталог, куда он перемещен. В результате изменяется полное имя файла - полный путь, т. е. положение файла в файловой системе.

Иногда требуется создать копию файла: для большей сохранности данных, для того, чтобы создать модифицированную версию файла и т. п. В Linux для этого предназначена утилита cp (от англ. "copy" - "копировать"). Утилита cp требует присутствия двух обязательных параметров: первый - копируемый файл или каталог, второй - файл или каталог назначения. Как обычно, в именах файлов и каталогов можно использовать полные и относительные пути. Существует несколько вариантов комбинации файлов и каталогов в параметрах cp - о них можно прочесть в руководстве:

[methody@localhost examples]$ cp text text.bak [methody@localhost examples]$ ls -filename-with- text text.bak

Пример 4.11. Копирование файлов (html, txt)

Мефодий решил создать резервную копию файла "text", "text.bak" в том же каталоге, что и исходный файл. Для этой простейшей операции копирования достаточно передать cp в качестве двух параметров имя исходного файла и имя копии. По умолчанию cp, как и многие другие утилиты, будет работать с файлами в текущем каталоге.

Нужно иметь в виду, что в Linux утилита cp нередко настроена таким образом, что при попытке скопировать файл поверх уже существующего файла никакого предупреждения не выводится. В этом случае файл будет просто перезаписан, а данные, которые содержались в старой версии файла, безвозвратно потеряны. Поэтому при использовании cp следует всегда быть внимательным и проверять имена файлов, которые нужно скопировать.

Говоря о копировании, уместно вспомнить широко известное высказывание, приписываемое Уильяму Оккаму: "Не следует умножать сущности сверх необходимого". Созданная при помощи cp копия файла связана с оригиналом только в воспоминаниях пользователя, в файловой же системе исходный файл и его копия - две совершенно независимые и ничем не связанные единицы. Поэтому при наличии нескольких копий одного и того же файла в рамках одной файловой системы повышается вероятность запутаться в копиях или забыть о некоторых из них. Если задача состоит в том, чтобы обеспечить доступ к одному и тому же файлу из разных точек файловой системы, нужно использовать специально предназначенный для этого механизм файловой системы Linux - ссылки.

Перемещение по дереву каталогов

Пользователь может работать с файлами не только в своем домашнем каталоге, но и в других каталогах. В этом случае будет удобно сменить текущий каталог, т. е. "переместиться" в другую точку файловой системы. Для смены текущего каталога командной оболочки используется команда cd (от англ. "change directory" - "сменить каталог"). Команда cd принимает один параметр: имя каталога, в который нужно переместиться - сделать текущим. Как обычно, в качестве имени каталога можно использовать полный или относительный путь:

[methody@localhost methody]$ cd /home [methody@localhost home]$ ls methody shogun [methody@localhost home]$ cd methody [methody@localhost methody]$

Пример 4.7. Смена текущего каталога (html, txt)

Сначала Мефодий решил переместиться в каталог "/home" и посмотреть, что еще есть в этом каталоге, кроме его домашнего каталога. Он обнаружил каталог "shogun" и догадался, что это домашний каталог Гуревича, входное имя которого - "shogun". Кроме того, он заметил, что изменился вид приглашения командной строки (подсказки shell) - слово "methody" заменилось на "home". В приглашении командной строки часто указывается текущий каталог shell - чтобы пользователю легче было ориентироваться, в каком каталоге он "находится" в данный момент.

После этого Мефодий решил вернуться в свой домашний каталог, но в этом случае он использовал уже не полный, а относительный путь - "cd methody". Вводя эту команду, Мефодий не стал целиком набирать имя своего домашнего каталога, а набрал только первые буквы "me" и нажал клавишу Tab, как ему советовал Гуревич. Командная оболочка умеет достраивать имена файлов и каталогов: пользователю достаточно набрать несколько первых символов имени файла или каталога и нажать Tab. Если есть только один вариант завершения имени - оболочка закончит его сама, и пользователю не придется набирать оставшиеся символы. Достраивание - весьма существенное средство экономии усилий и повышения эффективности при работе с командной строкой. Современные командные оболочки умеют достраивать имена файлов и каталогов, а также имена команд. Достраивание наиболее развито в командном интерпретаторе zsh.

Те же самые перемещения - в родительский каталог и обратно - Мефодий мог бы осуществить, набирая значительно меньше символов. Для перемещения в родительский каталог ("/home") удобно воспользоваться ссылкой "..". Необходимость вернуться в домашний каталог из произвольной точки файловой системы возникает довольно часто, поэтому командная оболочка поддерживает обозначение домашнего каталога при помощи символа "~". Поэтому чтобы перейти в домашний каталог из любого другого, достаточно выполнить команду "cd ~". При исполнении команды символ "~" будет заменен командной оболочкой на полный путь к домашнему каталогу пользователя:

[methody@localhost methody]$ cd .. [methody@localhost home]$ cd ~ [methody@localhost methody]$ cd ~shogun [methody@localhost shogun]$ cd [methody@localhost methody]$

Пример 4.8. Переход в родительский и в домашний каталог (html, txt)

При помощи символа "~" можно ссылаться и на домашние каталоги других пользователей: "~имя пользователя". В примере 4.8 Мефодий перешел в домашний каталог Гуревича с помощью команды "cd ~shogun". Команда cd, поданная без параметров, эквивалентна команде "cd ~" и делает текущим каталогом домашний каталог пользователя.

Текущий каталог:

[methody@localhost methody]$ pwd /home/methody [methody@localhost methody]$

Пример 4.1. Текущий каталог: pwd

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ cat text File: info.info, Node: Help-Cross, Up: Cross-refs
The node reached by the cross reference in Info . . . [methody@localhost methody]$ cat /home/methody/text File: info.info, Node: Help-Cross, Up: Cross-refs
The node reached by the cross reference in Info . . .

Пример 4.2. Полный и относительный путь к файлу

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ basename /home/methody/text text [methody@localhost methody]$ basename text text [methody@localhost methody]$ dirname /home/methody/text /home/methody [methody@localhost methody]$ dirname ./text . [methody@localhost methody]$ dirname text .

Пример 4.3. Использование dirname и basename

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ ls -filename- with- text [methody@localhost methody]$

Пример 4.4. Команда ls

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ ls -F / bin/ dev/ home/ mnt/ root/ swap/ tmp/ var/ boot/ etc/ lib/ proc/ sbin/ sys/ usr/ [methody@localhost methody]$

Пример 4.5. Команда ls -F

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ ls -aF -filename-with- .bash_history .bashrc .lpoptions . rpmmacros Documents/ ./ .bash_logout .emacs .mutt/ .xemacs/ text ../ .bash_profile .i18n .pinerc .xsession.d/ tmp/ [methody@localhost methody]$

Пример 4.6. Команда ls -aF

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ cd /home [methody@localhost home]$ ls methody shogun [methody@localhost home]$ cd methody [methody@localhost methody]$

Пример 4.7. Смена текущего каталога

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ cd .. [methody@localhost home]$ cd ~ [methody@localhost methody]$ cd ~shogun [methody@localhost shogun]$ cd [methody@localhost methody]$

Пример 4.8. Переход в родительский и в домашний каталог

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ mkdir examples [methody@localhost methody]$ ls -F -filename-with- Documents/ examples/ text tmp/ [methody@localhost methody]$

Пример 4.9. Создание каталога

Закрыть окно

Пример 4.10. Перемещение файлов

Закрыть окно

[methody@localhost examples]$ cp text text.bak [methody@localhost examples]$ ls -filename-with- text text.bak

Пример 4.11. Копирование файлов

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ ln examples/text text-hardlink [methody@localhost methody]$ ls -lR ./: . . . drwxr-xr-x 3 methody methody 4096 Окт 16 04:45 examples -rw-r--r-- 2 methody methody 653 Окт 6 10:31 text-hardlink ./examples: итого 92 -rw-r--r-- 1 methody methody 84718 Окт 6 10:31 -filename-with- -rw-r--r-- 2 methody methody 653 Окт 6 10:31 text

Пример 4.12. Создание жестких ссылок

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ ls -i ./text-hardlink examples/text 127705 examples/text 127705 ./text-hardlink

Пример 4.13. Информация об индексных дескрипторах файлов

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ ln -s examples/text text-symlink [methody@localhost methody]$ ls -li
. . .
127699 drwxr-xr-x 2 methody methody 4096 Окт 4 17:12 examples 127705 -rw-r--r-- 2 methody methody 653 Сен 30 10:04 text-hardlink 3621 lrwxrwxrwx 1 methody methody 13 Окт 4 18:05 text-symlink -> examples/text [methody@localhost methody]$

Пример 4.14. Создание символьных ссылок

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ realpath text-symlink /home/methody/examples/text

Пример 4.15. Раскрытие символьных ссылок

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ rm examples/text [methody@localhost methody]$ ls -l text-hardlink -rw-r--r-- 1 methody methody 653 Сен 30 10:04 text-hardlink [methody@localhost methody]$ rm text-hardlink [methody@localhost methody]$ ls -l text-hardlink ls: text-hardlink: No such file or directory

Пример 4.16. Удаление файла

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ mkdir test [methody@localhost methody]$ rm test rm: невозможно удалить `test': Is a directory [methody@localhost methody]$ rmdir test [methody@localhost methody]$

Пример 4.17. Удаление каталога

Закрыть окно

Символьные ссылки

У жестких ссылок есть два существенных ограничения:

Жесткая ссылка может указывать только на файл, но не на каталог, потому что в противном случае в файловой системе могут возникнуть циклы - бесконечные пути.

Жесткая ссылка не может указывать на файл в другой файловой системе. Например, невозможно создать на жестком диске жесткую ссылку на файл, расположенный на дискете2). Чтобы избежать этих ограничений, были разработаны символьные ссылки. Cимвольная ссылка - это просто файл, в котором содержится имя другого файла. Cимвольные ссылки, как и жесткие, предоставляют возможность обращаться к одному и тому же файлу по разным именам. Кроме того, символьные ссылки могут указывать и на каталог, чего не позволяют жесткие ссылки. Символьные ссылки называются так потому, что содержат символы - путь к файлу или каталогу.

Cимвольная ссылка(symbolic link, файл-ссылка) - это файл особого типа ("l"), в котором содержится путь к другому файлу. Если на пути к файлу встречается cимвольная ссылка, система выполняет подстановку: исходный путь заменяется тем, что содержится в ссылке.

Cимвольную ссылку можно создать при помощи команды ln с ключом "-s" (сокращение от "symbolic"):

[methody@localhost methody]$ ln -s examples/text text-symlink [methody@localhost methody]$ ls -li

. . .

127699 drwxr-xr-x 2 methody methody 4096 Окт 4 17:12 examples 127705 -rw-r--r-- 2 methody methody 653 Сен 30 10:04 text-hardlink 3621 lrwxrwxrwx 1 methody methody 13 Окт 4 18:05 text-symlink -> examples/text [methody@localhost methody]$

Пример 4.14. Создание символьных ссылок (html, txt)

Теперь Мефодий решил создать в своем домашнем каталоге символьную ссылку на файл text и назвать ее text-symlink. Команда ls -li отобразила этот файл совсем не так, как остальные: стрелочка ("->") указывает, куда направлена ссылка. Кроме того, Мефодий обратил внимание, что номер индексного дескриптора (первое поле), размер и время создания файла text-symlink отличаются от text-hardlink, а также во втором поле (количество жестких ссылок на файл) text-symlink указано "1". Все эти признаки недвусмысленно свидетельствуют о том, что text-symlink и text - это разные файлы. Однако если выполнить команду cat text-symlink, то на экран будет выведено содержимое файла text.

Символьная ссылка вполне может содержать имя несуществующего файла. В этом случае ссылка будет существовать, но не будет "работать": например, если попробовать вывести содержимое такой "битой" ссылки при помощи команды cat, будет выдано сообщение об ошибке.

Узнать, куда указывает символьная ссылка, можно при помощи утилиты realpath:

[methody@localhost methody]$ realpath text-symlink /home/methody/examples/text

Пример 4.15. Раскрытие символьных ссылок (html, txt)

Создание каталогов

Пользователь, конечно, не должен хранить все свои файлы в одном каталоге. В домашнем каталоге, как и в любом другом, можно создавать сколько угодно подкаталогов, в них - свои подкаталоги и т. д. Иными словами, пользователю принадлежит фрагмент (поддерево) файловой системы, корнем которого является его домашний каталог.

Чтобы организовать такое поддерево, потребуется создать каталоги внутри домашнего. Для этого используется утилита mkdir. Она применяется с одним обязательным параметром: именем создаваемого каталога. По умолчанию каталог будет создан в текущем каталоге:

[methody@localhost methody]$ mkdir examples [methody@localhost methody]$ ls -F -filename-with- Documents/ examples/ text tmp/ [methody@localhost methody]$

Пример 4.9. Создание каталога (html, txt)

Мефодий решил навести порядок в своем домашнем каталоге и поместить все файлы с примерами и упражнениями в отдельный подкаталог - "examples". Теперь, создав каталог, нужно переместить в него все файлы с примерами.

Текущий каталог

Файловая система не только систематизирует данные, но и является основой метафоры "рабочего места" в Linux. Каждая выполняемая программа "работает" в строго определенном каталоге файловой системы. Такой каталог называется текущим каталогом. Можно представлять, что программа во время работы "находится" именно в этом каталоге, это ее "рабочее место". В зависимости от текущего каталога поведение программы может меняться: зачастую программа будет по умолчанию работать с файлами, расположенными именно в текущем каталоге - до них она "дотянется" в первую очередь. Текущий каталог есть у любой программы, в том числе и у командной оболочки (shell) пользователя. Поскольку взаимодействие пользователя с системой обязательно опосредовано командной оболочкой, можно говорить о том, что пользователь "находится" в том каталоге, который в данный момент является текущим каталогом его командной оболочки.

Все команды, отдаваемые пользователем при помощи shell, наследуют текущий каталог shell, т. е. "работают" в том же каталоге. По этой причине пользователю важно знать текущий каталог shell. Для этого служит утилита pwd:

[methody@localhost methody]$ pwd /home/methody [methody@localhost methody]$

Пример 4.1. Текущий каталог: pwd (html, txt)

Команда pwd (print working directory) возвращает полный путь текущего каталога командной оболочки - естественно, именно той командной оболочки, при помощи которой была выполнена команда pwd. В данном случае Мефодий узнал, что в этот момент (на данной виртуальной консоли) текущим является каталог "/home/methody".

Почти все утилиты, с которыми работал Мефодий в предыдущих лекциях, по умолчанию читают и создают файлы в текущем каталоге. Так, Мефодий обращался к файлам, не используя никаких путей, просто по имени. Например, задействовал утилиту cat, чтобы вывести на экран содержимое файла "text":

[methody@localhost methody]$ cat text File: info.info, Node: Help-Cross, Up: Cross-refs

The node reached by the cross reference in Info . . . [methody@localhost methody]$ cat /home/methody/text File: info.info, Node: Help-Cross, Up: Cross-refs

The node reached by the cross reference in Info . . .

Пример 4.2. Полный и относительный путь к файлу (html, txt)

В действительности, командная оболочка, прежде чем передавать параметр "text" (имя файла) утилите cat, подставляет значение текущего каталога - получается полный путь к этому файлу в файловой системе: "/home/methody/text". Содержимое данного файла утилита cat выведет на экран.1) Набирая только имя файла без пути к текущему каталогу, Мефодий воспользовался относительным путем к этому файлу.

Относительный путь(relative path) - путь к объекту файловой системы, не начинающийся в корневом каталоге. Для каждого процесса Linux определен текущий каталог, с которого система начинает относительный путь при выполнении файловых операций.

Относительный путь строится точно так же, как и полный - перечислением через "/" всех названий каталогов, встретившихся при движении к искомому каталогу или файлу. Между полным и относительным путем есть только одно существенное различие: относительный путь начинается от текущего каталога, в то время как полный путь всегда начинается от корневого каталога. Относительный путь любого файла или каталога в файловой системе может иметь любую конфигурацию: чтобы добраться до искомого файла, можно двигаться как по направлению к корневому каталогу, так и от него (см. раздел "Перемещение по дереву каталогов"). Linux различает полный и oтносительный пути очень просто: если имя объекта начинается на "/" - это полный путь, в любом другом случае - относительный.

Отделить путь к файлу от его имени можно с помощью команд dirname и basename соответственно:

[methody@localhost methody]$ basename /home/methody/text text [methody@localhost methody]$ basename text text [methody@localhost methody]$ dirname /home/methody/text /home/methody [methody@localhost methody]$ dirname ./text . [methody@localhost methody]$ dirname text .

Пример 4.3. Использование dirname и basename (html, txt)

Мефодий заметил, что для "text" и "./text" dirname выдает одинаковый результат: ".", что понятно: как было сказано выше, эти формы пути эквивалентны, а при автоматической обработке результатов dirname гораздо лучше получить ".", чем пустую строку.

Удаление файлов и каталогов

В Linux для удаления файлов предназначена утилита rm (сокращение от англ. "remove" - "удалять"):

Пример 4.16. Удаление файла (html, txt)

Разобравшись в ссылках, Мефодий решил удалить файл text в каталоге examples. После этого файл text-hardlink в домашнем каталоге Мефодия, который является жесткой ссылкой на удаленный файл text, продолжает благополучно существовать. Единственное отличие, которое заметил Мефодий - количество жестких ссылок на этот файл теперь уменьшилось с "2" до "1" - действительно, text-hardlink - теперь единственное имя этого файла. Получается, что Мефодий удалил только одно из имен этого файла (жесткую ссылку) - сам же файл остался нетронутым.

Однако если Мефодий удалит и жесткую ссылку text-hardlink, у этого файла больше не останется ни одного имени, он станет недоступным пользователю файловой системы и будет уничтожен.

Утилита rm предназначена именно для удаления жестких ссылок, а не самих файлов. В Linux, чтобы полностью удалить файл, требуется последовательно удалить все жесткие ссылки на него. При этом все жесткие ссылки на файл (его имена) равноправны - среди них нет "главной", с исчезновением которой исчезнет файл. Пока есть хоть одна ссылка, файл продолжает существовать. Впрочем, у большинства файлов в Linux есть только одно имя (одна жесткая ссылка на файл), поэтому команда rm имя файла в большинстве случаев успешно удаляет файл.

Как уже говорилось, символьные ссылки - это отдельные файлы, поэтому после того, как Мефодий удалил файл text, text-symlink, который ссылался на этот файл, продолжает существовать, однако теперь это - "битая ссылка", поэтому его также можно удалить командой rm.

Мефодий решил создать каталог для разных упражнений - test, а потом решил обойтись одним каталогом examples. Однако команда rm не сработала, заявив, что test - это каталог:

Пример 4.17. Удаление каталога (html, txt)

Для удаления каталогов предназначена другая утилита - rmdir (от англ. "remove directory"). Впрочем, rmdir согласится удалить каталог только в том случае, если он пуст: в нем нет никаких файлов и подкаталогов. Удалить каталог вместе со всем его содержимым можно командой rm с ключом "-r" (recursive). Команда rm -r каталог - очень удобный способ потерять в одночасье все файлы: она рекурсивно1) обходит весь каталог, удаляя все, что попадется: файлы, подкаталоги, символьные ссылки... а ключ "-f" (force) делает ее работу еще неотвратимее, так как подавляет запросы вида "удалить защищенный от записи файл", так что rm работает безмолвно и безостановочно.

Помните: если вы удалили файл, значит, он уже не нужен, и не подлежит восстановлению!

В Linux не предусмотрено процедуры восстановления удаленных файлов и каталогов. Поэтому стоит быть очень внимательным, отдавая команду rm и, тем более, rm -r: нет никакой гарантии, что случайно удаленные данные удастся восстановить. Узнав об этом, Мефодий не огорчился, но подумал, что впредь будет удалять только действительно ненужные файлы, а все сомнительное - перемещать с помощью mv в подкаталог ~/tmp, где оно не будет мешать, и где можно периодически наводить порядок.

5)

Не сразу понятно, что этот путь приводит все туда же, в "/home".

6)

Каталоги в Linux – тоже файлы особого типа, см. раздел "Система файлов: каталоги".

7)

Причина этого ограничения в том, что номер индексного дескриптора уникален только в рамках одной файловой системы. В разных файловых системах могут оказаться два разных файла с одинаковым номером индексного дескриптора. В результате будет невозможно установить, на какой из них указывает жесткая ссылка.

8)

"Рекурсивно" по отношению к каталогам обозначает, что действие будет произведено над самим каталогом, его подкаталогами, подкаталогами его подкаталогов и т. д.

Жесткие ссылки

Каждый файл представляет собой область данных на жестком диске компьютера или на другом носителе информации, которую можно найти по имени. В файловой системе Linux содержимое файла связывается с его именем при помощи жестких ссылок. Создание файла с помощью любой программы означает, что будет создана жесткая ссылка - имя файла, и открыта новая область данных на диске. Причем количество ссылок на одну и ту же область данных (файл) не ограничено, т. е. у файла может быть несколько имен.

Пользователь Linux может добавить файлу еще одно имя (создать еще одну жесткую ссылку на файл) при помощи утилиты ln (от англ. "link" - "соединять, связывать"). Первый параметр - это имя файла, на который нужно создать ссылку, второй - имя новой ссылки. По умолчанию ссылка будет создана в текущем каталоге:

Пример 4.12. Создание жестких ссылок (html, txt)

Мефодий создал в своем домашнем каталоге жесткую ссылку с именем "text-hardlink" на файл "text", который находится в подкаталоге "examples". Выведя подробный список файлов текущего каталога и его подкаталогов ("ls -lR"), Мефодий обратил внимание, что у файлов "text" и "text-hardlink" совпадают и размер ("653"), и время создания. Это его совершенно не удивило, поскольку он знает, что теперь "/home/methody/text-hardlink" и "/home/methody/examples/text" - это два имени одного и того же файла. В подробном описании, выведенном командой "ls -l", Мефодию остались непонятны только два первых поля. Как объяснил Гуревич, первое "слово", состоящее из знаков "-drwx", - это обозначение прав доступа к файлу, о которых речь пойдет в лекции 6. А следующее за ним число - количество жестких ссылок на данный файл или каталог. У "text" и "text-hardlink" стоит число "2" - у этого файла два имени.

Доступ к одному и тому же файлу при помощи нескольких имен может понадобиться в следующих случаях:

Одна и та же программа известна под несколькими именами.Доступ пользователей к некоторым каталогам в системе может быть ограничен из соображений безопасности. Однако если все же нужно организовать доступ пользователей к файлу, который находится в таком каталоге, можно создать жесткую ссылку на этот файл в другом каталоге.Современные файловые системы даже на домашних персональных компьютерах могут насчитывать до нескольких десятков тысяч файлов и тысячи каталогов. Обычно у таких файловых систем сложная многоуровневая иерархическая организация - в результате пути ко многим файлам становятся очень длинными. Чтобы организовать более удобный доступ к файлу, который находится очень "глубоко" в иерархии каталогов, также можно использовать жесткую ссылку в более доступном каталоге.Полное имя некоторых программ может быть весьма длинным (например, i586-alt-linux-gcc-3.3), к таким программам удобнее обращаться при помощи сокращенного имени (жесткой ссылки) - gcc-3.3.

Чтение, запись и использование

Видов доступа в файловой системе Linux три. Доступ на чтение (read) разрешает получать информацию из объекта, доступ на запись (write) – изменять информацию в объекте, а доступ на использование (execute) – выполнить операцию, специфичную для данного типа объектов. Доступ к объекту можно изменить командой chmod (change mode, сменить режим (доступа)). В простых случаях формат этой команды таков: chmod доступ объект, где объект – это имя файла, каталога и т. п., а доступ описывает вид доступа, который необходимо разрешить или запретить. Значение "+r" разрешает доступ к объекту на чтение (read), "-r" – запрещает. Аналогично "+w", "-w", "+x" и "-x" разрешают и запрещают доступ на запись (write) и использование (execute).

Доступ к файлу

Доступ к файлу на чтение и запись – довольно очевидные понятия:

[methody@localhost methody]$ date > tmpfile [methody@localhost methody]$ cat tmpfile Срд Сен 22 14:52:03 MSD 2004 [methody@localhost methody]$ chmod -r tmpfile [methody@localhost methody]$ cat tmpfile cat: tmpfile: Permission denied [methody@localhost methody]$ date -u > tmpfile [methody@localhost methody]$ chmod +r tmpfile; chmod -w tmpfile [methody@localhost methody]$ cal > tmpfile -bash: tmpfile: Permission denied [methody@localhost methody]$ cat tmpfile Срд Сен 22 10:52:35 UTC 2004 [methody@localhost methody]$ rm tmpfile rm: удалить защищенный от записи обычный файл `tmpfile'? y

Пример 5.10. Что можно и что нельзя делать с файлом, доступ к которому ограничен (html, txt)

Следует заметить, что Мефодию известна операция перенаправления вывода – ">", с помощью которой он создает файлы в своем домашнем каталоге. Добавление "> файл" в командную строку приводит к тому, что все, что было бы выведено на экран терминала1), попадает в файл. Мефодий создает файл, проверяет, можно ли из него читать, командой cat, запрещает доступ на чтение и снова проверяет: на этот раз cat сообщает об отказе в доступе ("Permission denied"). Тем не менее, записать в этот файл, перенаправив выдачу date -u оказывается возможным, потому что доступ на запись не закрыт. Если же закрыть доступ на запись, а доступ на чтение открыть (Мефодий сделал это в одной командной строке, разделив команды символом ";"), невозможным станет изменение этого файла: попытка перенаправить вывод программы cal окажется неудачной, а чтение снова заработает. Сработает и удаление этого файла, хотя rm на всякий случай предупредит о том, что файл защищен от записи.

Доступ к файлу на использование означает возможность запустить этот файл в качестве программы, выполнить его. Например, все файлы из каталога /bin (в том числе /bin/ls, /bin/rm, /bin/cat, /bin/echo и /bin/date) – исполняемые, т. е. доступны для использования, и оттого их можно применять в командной строке в качестве команд. В общем случае необходимо указать путь к программе, например, /bin/ls, однако программы, находящиеся в каталогах, перечисленных в переменной окружения PATH, можно вызывать просто по имени: ls (подробнее о переменных окружения рассказано в лекции 8).

Доступ к файлу и каталогу

Но довольно насилия. Пора Мефодию задуматься и о другой стороне работы с Linux: о правах и свободах. Для начала – о свободах. Таблица процессов содержит список важнейших объектов системы – процессов. Однако не менее важны и объекты другого класса, те, что доступны в файловой системе: файлы, каталоги и специальные файлы (символьные ссылки, устройства и т. п.). По отношению к объектам файловой системы процессы выступают в роли действующих субъектов: именно процессы пользуются файлами, создают, удаляют и изменяют их. Факт использования файла процессом называется доступом к файлу, а способ воспользоваться файлом (каталогом, ссылкой и т. д.) – видом доступа.

Доступ к каталогу

В отличие от файла, новый каталог создается (с помощью mkdir) доступным и для чтения, и для записи, и для использования. Суть всех трех видов доступа к каталогу менее очевидна, чем суть доступа к файлу. Вкратце она такова: доступ по чтению – это возможность просмотреть содержимое каталога (список файлов), доступ по записи – это возможность изменить содержимое каталога, а доступ для использования – возможность воспользоваться этим содержимым: во-первых, сделать этот каталог текущим, а во-вторых, обратиться за доступом к содержащемуся в нем файлу:

[methody@localhost methody]$ mkdir dir [methody@localhost methody]$ date > dir/smallfile [methody@localhost methody]$ /bin/ls dir smallfile [methody@localhost methody]$ cd dir [methody@localhost dir]$ pwd /home/methody/dir [methody@localhost dir]$ cd [methody@localhost methody]$ pwd /home/methody [methody@localhost methody]$ cat dir/smallfile Срд Сен 22 13:15:20 MSD 2004

Пример 5.13. Доступ к каталогу на чтение и использование (html, txt)

Мефодий создал каталог dir и файл smallfile в нем. При смене текущего каталога bash автоматически изменил строку-подсказку: как было сказано в лекции 4, последнее слово этой подсказки – имя текущего каталога. Описанная в той же лекции команда pwd (print work directory) подтверждает это. Команда cd без параметров, как ей это и полагается, делает текущим домашний каталог пользователя:

[methody@localhost methody]$ chmod -x dir [methody@localhost methody]$ ls dir ls: dir/smallfile: Permission denied [methody@localhost methody]$ alias ls alias ls='ls --color=auto' [methody@localhost methody]$ /bin/ls dir smallfile [methody@localhost methody]$ cd dir -bash: cd: dir: Permission denied [methody@localhost methody]$ cat dir/smallfile cat: dir/smallfile: Permission denied

Пример 5.14. Доступ к каталогу на чтение без использования (html, txt)

Мефодий запретил доступ на использование каталога, ожидая, что просмотреть его содержимое с помощью ls будет можно, а сделать его текущим и добыть содержимое находящегося в нем файла – нельзя. Неожиданно команда ls выдала ошибку. Проницательный Мефодий заметил, что имя файла – smallfile – команда ls все-таки добыла, но ей зачем-то понадобился и сам файл. Гуревич посоветовал посмотреть, что выдаст команда alias ls. Оказывается, вместо простого ls умный bash подставляет специфичную для Linux команду ls --color=auto, которая раскрашивает имена файлов в разные цвета в зависимости от их типа. Для того чтобы определить тип файла (например, запускаемый ли он) необходимо получить к нему доступ, а этого-то как раз нельзя сделать, когда невозможно использовать каталог. Если явно вызывать утилиту ls (/bin/ls ), поведение каталога становится вполне предсказуемым. Подробнее о том, чем занимается команда alias (о сокращениях), рассказывается в лекции 8:

[methody@localhost methody]$ chmod +x dir; chmod -r dir [methody@localhost methody]$ /bin/ls dir /bin/ls: dir: Permission denied [methody@localhost methody]$ cat dir/smallfile Срд Сен 22 13:15:20 MSD 2004 [methody@localhost methody]$ cd dir [methody@localhost dir]$ /bin/ls ls: .: Permission denied [methody@localhost dir]$ cd [methody@localhost methody]$

Пример 5.15. Доступ к каталогу на использование без чтения (html, txt)

Если каталог, доступный для чтения, но недоступный для использования, требуется редко, то каталог, доступный для использования, но недоступный для чтения, может пригодиться. Как видно из примера, получить список файлов, находящихся в таком каталоге, не удастся, но получить доступ к самим файлам, зная их имена – можно. Мефодий тут же захотел положить в созданный каталог какой-нибудь нужный, но очень секретный файл, чтобы имя этого файла никто, кроме близких друзей, не знал. Поразмыслив, Мефодий отказался от этой затеи: во-первых, не без оснований подозревая, что администратор (суперпользователь) все равно сможет просмотреть содержимое такого каталога, а во-вторых, потому что нужного, но очень секретного файла под рукой не оказалось:

[methody@localhost methody]$ rm -rf dir rm: невозможно открыть каталог `dir': Permission denied [methody@localhost methody]$ chmod -R +rwx dir [methody@localhost methody]$ rm -rf dir

Пример 5.16. Рекурсивное удаление каталога (html, txt)

Потеряв интерес к секретным файлам, Мефодий решил удалить каталог dir. Из лекции 4 он знает, что это можно сделать не с помощью rmdir, а с помощью rm с ключом "-r" (recursive). Но сходу воспользоваться rm не удалось: чтение-то из каталога невозможно, и потому неизвестно, какие файлы там надо удалять. Поэтому сначала надо разрешить все виды доступа к dir. На всякий случай (а вдруг внутри dir попадется такой же нечитаемый подкаталог?) Мефодий выполняет рекурсивный вариант chmod – с ключом "-R" ("R" здесь большое, а не маленькое, потому что "-r" уже занято: означает запрет чтения). Команда chmod -R +rwx dir делает все файлы и каталоги в dir доступными для чтения, записи и использования; при этом все файлы становятся исполняемыми, но кого это тревожит, если следующей командой будет rm?

C STIME TTY TIME CMD

[methody@localhost methody]$ ps -f UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 13:58 tty3 00:00:00 -bash methody 3624 3590 0 14:01 tty3 00:00:00 ps -f

Пример 5.1. Просмотр таблицы собственных процессов

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ cat > loop while true; do true; done ^D [methody@localhost methody]$ sh loop ^C [methody@localhost methody]$

Пример 5.2. Создание бесконечно выполняющегося сценария

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ sh loop& [1] 3634 [methody@localhost methody]$ ps -f UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 13:58 tty3 00:00:00 -bash methody 3634 3590 99 14:03 tty3 00:00:02 sh loop methody 3635 3590 0 14:03 tty3 00:00:00 ps -f

Пример 5.3. Запуск фонового процесса

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ bash loop& [2] 3639 [methody@localhost methody]$ top 14:06:50 up 3:41, 5 users, load average: 1,31, 0,76, 0,42 4 processes: 1 sleeping, 3 running, 0 zombie, 0 stopped CPU states: 99,4% user, 0,5% system, 0,0% nice, 0,0% iowait, 0,0% idle Mem: 514604k av, 310620k used, 203984k free, 0k shrd, 47996k buff 117560k active, 148388k inactive Swap: 1048280k av, 0k used, 1048280k free 184340k cached PID USER PRI NI SIZE RSS SHARE STAT %CPU %MEM TIME COMMAND 3639 methody 20 0 1260 1260 1044 R 50,3 0,2 0:12 bash 3634 methody 18 0 980 980 844 R 49,1 0,1 3:06 sh 3641 methody 9 0 1060 1060 872 R 0,1 0,2 0:00 top 3590 methody 9 0 1652 1652 1264 S 0,0 0,3 0:00 bash

Пример 5.4. Разделение времени между процессами

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ fg bash loop ^C

Пример 5.5. Перевод фонового процесса в активное состояние с помощью команды fg (foreground)

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ sh loop ^Z [1]+ Stopped sh loop [methody@localhost methody]$ bg [1]+ sh loop & [methody@localhost methody]$ fg sh loop ^C [methody@localhost methody]$

Пример 5.6. Перевод процесса в фон с помощью "^Z" и bg

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ sh sh-2.05b$ sh loop & bash loop & [1] 3652 [2] 3653 sh-2.05b$ ps -fH UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 13:58 tty3 00:00:00 -bash methody 3634 3590 87 14:03 tty3 00:14:18 sh loop methody 3651 3590 0 14:19 tty3 00:00:00 sh methody 3652 3651 34 14:19 tty3 00:00:01 sh loop methody 3653 3651 35 14:19 tty3 00:00:01 bash loop methody 3654 3651 0 14:19 tty3 00:00:00 ps -fH

Пример 5.7. Запуск множества фоновых процессов

Закрыть окно

sh-2.05b$ kill 3634 [1]+ Terminated sh loop sh-2.05b$ ps -fH UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 13:58 tty3 00:00:00 -bash methody 3651 3590 0 14:19 tty3 00:00:00 sh methody 3652 3651 34 14:19 tty3 00:01:10 sh loop methody 3653 3651 34 14:19 tty3 00:01:10 bash loop methody 3658 3651 0 14:23 tty3 00:00:00 ps -fH

Пример 5.8. Принудительное завершение процесса с помощью kill

Закрыть окно

sh-2.05b$ exit [methody@localhost methody]$ ps -fH UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 15:17 tty3 00:00:00 -bash methody 3663 3590 0 15:23 tty3 00:00:00 ps -fH methody 3652 1 42 15:22 tty3 00:00:38 bash loop methody 3653 1 42 15:22 tty3 00:00:40 sh loop [methody@localhost methody]$ kill -HUP 3652 3653 [methody@localhost methody]$ ps PID TTY TIME CMD 3590 tty3 00:00:00 bash 3664 tty3 00:00:00 ps

Пример 5.9. Завершение процесса естественным путем с помощью сигнала "Hang Up"

Закрыть окно

Пример 5.10. Что можно и что нельзя делать с файлом, доступ к которому ограничен

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ cat > script echo 'Hello, Methody!' ^D [methody@localhost methody]$ ./script -bash: ./script: Permission denied [methody@localhost methody]$ sh script Hello, Methody! [methody@localhost methody]$ chmod +x script [methody@localhost methody]$ ./script Hello, Methody!

Пример 5.11. Создание простейшего исполняемого сценария

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ cat > to.sort #!/bin/ sort some unsorted lines [methody@localhost methody]$ sort to.sort #!/bin/sort lines some unsorted [methody@localhost methody]$ chmod +x to.sort [methody@localhost methody]$ ./to.sort #!/bin/sort lines some unsorted

Пример 5.12. Создание sort-сценария

Закрыть окно

Пример 5.13. Доступ к каталогу на чтение и использование

Закрыть окно

Пример 5.14. Доступ к каталогу на чтение без использования

Закрыть окно

Пример 5.15. Доступ к каталогу на использование без чтения

Закрыть окно

[methody@localhost methody]$ rm - rf dir rm: невозможно открыть каталог `dir': Permission denied [methody@localhost methody]$ chmod -R +rwx dir [methody@localhost methody]$ rm -rf dir

Пример 5.16. Рекурсивное удаление каталога

Закрыть окно

Процессы

Как уже упоминалось в лекции 1, загрузка Linux завершается тем, что на всех виртуальных консолях (на самом деле – на всех терминалах системы), предназначенных для работы пользователей, запускается программа getty. Программа выводит приглашение и ожидает активности пользователя, который может захотеть работать именно на этом терминале. Введенное входное имя getty передает программе login, которая вводит пароль и определяет, разрешено ли работать в системе с этим входным именем и этим паролем. Если login приходит к выводу, что работать можно, она запускает стартовый командный интерпретатор, посредством которого пользователь и управляет системой.

Выполняющаяся программа называется в Linux процессом. Все процессы система регистрирует в таблице процессов, присваивая каждому уникальный номер – идентификатор процесса (process identificator, PID). Манипулируя процессами, система имеет дело именно с их идентификаторами, другого способа отличить один процесс от другого, по большому счету, нет. Для просмотра своих процессов можно воспользоваться утилитой ps ("process status"):

[methody@localhost methody]$ ps -f UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 13:58 tty3 00:00:00 -bash methody 3624 3590 0 14:01 tty3 00:00:00 ps -f

Пример 5.1. Просмотр таблицы собственных процессов (html, txt)

Здесь Мефодий вызвал ps с ключом "-f" ("full"), чтобы добыть побольше информации. Представлены оба принадлежащих ему процесса: стартовый командный интерпретатор, bash, и выполняющийся ps. Оба процесса запущены с терминала tty3 (третьей системной консоли) и имеют идентификаторы 3590 и 3624 соответственно. В поле PPID ("parent process identificator") указан идентификатор родительского процесса, т. е. процесса, породившего данный. Для ps это – bash, а для bash, очевидно, login, так как именно он запускает стартовый shell. В выдаче не оказалось строки для этого login, равно как и для большинства других процессов системы, так как они не принадлежат пользователю methody.

Процесс - выполняющаяся программа в Linux. Каждый процесс имеет уникальный идентификатор процесса, PID. Процессы получают доступ к ресурсам системы (оперативной памяти, файлам, внешним устройствам и т. п.) и могут изменять их содержимое. Доступ регулируется с помощью идентификатора пользователя и идентификатора группы, которые система присваивает каждому процессу.

Сценарий

Исполняемые файлы в Linux бывают двух видов. Первый – это файлы в собственно исполняемом (executable) формате. Как правило, такие файлы – результат компиляции программ, написанных на классических языках программирования вроде Си. Попытка прочитать такой файл с помощью, например, cat не приведет ни к чему полезному: на экране начнут появляться разнообразные бессмысленные символы, в том числе управляющие. Это так называемые машинные коды – язык, понятный только компьютеру. В Linux используется несколько форматов исполняемых файлов, состоящих из машинных кодов и служебной информации, необходимой операционной системе для запуска программы: согласно этой информации, ядро Linux выделяет для запускаемой программы оперативную память, загружает программу из файла и передает ей управление. Большинство утилит Linux – программы именно такого, "двоичного" формата.

Второй вид исполняемых файлов – сценарии. Сценарий – это текстовый файл, предназначенный для обработки какой-нибудь утилитой. Чаще всего такая утилита – это интерпретатор некоторого языка программирования, а содержимое такого файла – программа на этом языке. Мефодий уже написал один сценарий для sh: бесконечно выполняющуюся программу loop. Поскольку к тому времени он еще не знал, как пользоваться chmod, ему всякий раз приходилось явно указывать интерпретатор (sh или bash), а сценарий передавать ему в виде параметра (см. примеры в разделе "Процессы").

сценарий исполняемый - текстовый файл. Для выполнения сценария требуется программа-интерпретатор, путь к которой может быть указан в начале сценария в виде "#!путь_к_интерпретатору". Если интерпретатор не задан, им считается /bin/sh.

Если же сделать файл исполняемым, то ту же самую процедуру – запуск интерпретатора и передачу ему сценария в качестве параметра командной строки – будет выполнять система:

Пример 5.11. Создание простейшего исполняемого сценария (html, txt)

С первого раза Мефодию не удалось запустить сценарий script, потому что по умолчанию файл создается доступным для записи и чтения, но не для использования. После chmod +x файл стал исполняемым. Поскольку домашний каталог Мефодия не входил в PATH, пришлось использовать путь до созданного сценария, благо он оказался недлинным: "текущий_каталог/имя_сценария", т. е. ./script.

Если системе не дать специального указания, то в качестве интерпретатора она запускает стандартный shell – /bin/sh. Однако есть возможность написать сценарий для любой утилиты, в том числе и написанной самостоятельно. Для этого первыми двумя байтами сценария должны быть символы "#!", тогда всю его первую строку, начиная с третьего байта, система воспримет как команду обработки. Исполнение такого сценария приведет к запуску указанной после "#!" команды, последним параметром которой будет имя самого файла сценария:

[methody@localhost methody]$ cat > to.sort #!/bin/sort some unsorted lines [methody@localhost methody]$ sort to.sort #!/bin/sort lines some unsorted [methody@localhost methody]$ chmod +x to.sort [methody@localhost methody]$ ./to.sort #!/bin/sort lines some unsorted

Пример 5.12. Создание sort-сценария (html, txt)

Утилита sort сортирует – расставляет в алфавитном, обратном алфавитном или другом порядке – строки передаваемого ей файла. То же самое произойдет, если сделать этот файл исполняемым, вписав в начало /bin/sort в качестве интерпретатора, а затем выполнить получившийся сценарий: запустится утилита sort, а сценарий (файл с неотсортированными строками) будет передан ей в качестве параметра. Оформлять файлы, которые необходимо отсортировать, в виде sort-сценариев довольно бессмысленно – Мефодий просто хотел еще раз убедиться, что сценарий можно написать для чего угодно.

Сигналы

Чтобы завершить работу фонового процесса с помощью "^C", Мефодию пришлось сначала сделать его активным. Это не всегда возможно и не всегда удобно. На самом деле, "^C" – это не волшебная кнопка-убийца, а предварительно установленный символ (с ascii-кодом 3), при получении которого с терминала Linux передаст активному процессу сигнал 2 (по имени INT, от "interrupt" – "прервать").

Сигнал – это способность процессов обмениваться стандартными короткими сообщениями непосредственно с помощью системы. Сообщение-сигнал не содержит никакой информации, кроме номера сигнала (для удобства вместо номера можно использовать предопределенное системой имя). Для того чтобы передать сигнал, процессу достаточно задействовать системный вызов kill(), а для того чтобы принять сигнал, не нужно ничего. Если процессу необходимо как-то по-особенному реагировать на сигнал, он может зарегистрировать обработчик, а если обработчика нет, за него отреагирует система. Как правило, это приводит к немедленному завершению процесса, получившего сигнал. Обработчик сигнала запускается асинхронно, немедленно после получения сигнала, что бы процесс в это время ни делал.

Сигнал - короткое сообщение, посылаемое системой или процессом другому процессу. Обрабатывается асинхронно специальной подпрограммой-обработчиком. Если процесс не обрабатывает сигнал самостоятельно, это делает система.

Два сигнала – 9 (KILL) и 19 (STOP) – всегда обрабатывает система. Первый из них нужен для того, чтобы убить процесс наверняка (отсюда и название). Сигнал STOP приостанавливает процесс: в таком состоянии процесс не удаляется из таблицы процессов, но и не выполняется до тех пор, пока не получит сигнал 18 (CONT) – после чего продолжит работу. В Linux сигнал STOP можно передать активному процессу с помощью управляющего символа "^Z":

[methody@localhost methody]$ sh loop ^Z [1]+ Stopped sh loop [methody@localhost methody]$ bg [1]+ sh loop & [methody@localhost methody]$ fg sh loop ^C [methody@localhost methody]$

Пример 5.6. Перевод процесса в фон с помощью "^Z" и bg (html, txt)

Мефодий сначала запустил вечный цикл в качестве активного процесса, затем передал ему сигнал STOP с помощью "^Z", после чего дал команду bg (back ground), запускающую в фоне последний остановленный процесс. Затем он снова перевел этот процесс в активный режим, и, наконец, убил его.

Передавать сигналы из командной строки можно любым процессам с помощью команды kill -сигнал PID или просто kill PID, которая передает сигнал 15 (TERM):

[methody@localhost methody]$ sh sh-2.05b$ sh loop & bash loop & [1] 3652 [2] 3653 sh-2.05b$ ps -fH UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 13:58 tty3 00:00:00 -bash methody 3634 3590 87 14:03 tty3 00:14:18 sh loop methody 3651 3590 0 14:19 tty3 00:00:00 sh methody 3652 3651 34 14:19 tty3 00:00:01 sh loop methody 3653 3651 35 14:19 tty3 00:00:01 bash loop methody 3654 3651 0 14:19 tty3 00:00:00 ps -fH

Пример 5.7. Запуск множества фоновых процессов (html, txt)

Мефодий решил запустить несколько процессов, а потом выборочно поубивать их. Для этого он, вдобавок к уже висящему в фоне sh loop, запустил в качестве активного процесса новый командный интерпретатор, sh (при этом изменилось приглашение командной строки). Из этого sh он запустил в фоне еще один sh loop и новый bash loop. Сделал он это одной командной строкой (при этом команды разделяются символом "&", т. е. "И"; выходит, что запускается и та, и другая команда). В ps он использовал новый ключ – "-H" ("Hierarchy", "иерархия"), который добавляет в выдачу ps отступы, показывающие отношения "родитель–потомок" между процессами:

sh-2.05b$ kill 3634 [1]+ Terminated sh loop sh-2.05b$ ps -fH UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 13:58 tty3 00:00:00 -bash methody 3651 3590 0 14:19 tty3 00:00:00 sh methody 3652 3651 34 14:19 tty3 00:01:10 sh loop methody 3653 3651 34 14:19 tty3 00:01:10 bash loop methody 3658 3651 0 14:23 tty3 00:00:00 ps -fH

Пример 5.8. Принудительное завершение процесса с помощью kill (html, txt)

Мефодий принялся убивать! Для начала он остановил работу давно запущенного sh, выполнявшего сценарий с вечным циклом (PID

3634). Как видно из предыдущего примера, этот процесс за 16 минут работы системы "съел" не менее 14 минут процессорного времени, и конечно, ничего полезного не сделал. Сигнал о том, что процесс-потомок "умер", дошел до обработчика в стартовом bash (PID

3590), и на терминал было выведено сообщение "[1]+ Terminated sh loop", после чего стартовый bash продолжил ждать завершения активного процесса – sh (PID

3651):

sh-2.05b$ exit [methody@localhost methody]$ ps -fH UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 15:17 tty3 00:00:00 -bash methody 3663 3590 0 15:23 tty3 00:00:00 ps -fH methody 3652 1 42 15:22 tty3 00:00:38 bash loop methody 3653 1 42 15:22 tty3 00:00:40 sh loop [methody@localhost methody]$ kill -HUP 3652 3653 [methody@localhost methody]$ ps PID TTY TIME CMD 3590 tty3 00:00:00 bash 3664 tty3 00:00:00 ps

Пример 5.9. Завершение процесса естественным путем с помощью сигнала "Hang Up" (html, txt)

Ждать ему оставалось недолго. Этот sh завершился естественным путем, от команды exit, оставив после себя двух "детей-сирот" (PID

3652 и 3653), которые тотчас же усыновил "отец всех процессов" – init (PID

1). Когда Мефодий расправился и с ними – с помощью сигнала 1 (HUP, то есть "Hang UP", "повесить"1)) – некому было даже сообщить об их кончине (если бы процесс-родитель был жив, на связанный с ним терминал вывелось бы что-нибудь вроде "[1]+ Hangup sh loop").

Запуск дочерних процессов

Запуск одного процесса вместо другого организован в Linux с помощью системного вызова exec(). Старый процесс из памяти удаляется навсегда, вместо него загружается новый, при этом настройка окружения не меняется, даже PID остается прежним. Вернуться к выполнению старого процесса невозможно, разве что запустить его снова с помощью того же exec() (от "execute" – "исполнить"). Кстати, имя файла (программы), из которого запускается процесс, и собственное имя процесса (в таблице процессов) могут и не совпадать. Собственное имя процесса – это такой же параметр командной строки, как и те, что передаются ему пользователем: для exec() требуется и путь к файлу, и полная командная строка, нулевой (стартовый) элемент которой – как раз название команды1).

Вот откуда "-" в начале имени стартового командного интерпретатора (-bash): его "подсунула" программа login, чтобы была возможность отличать его от других запущенных тем же пользователем оболочек.

Для работы командного интерпретатора одного exec() недостаточно. В самом деле, shell не просто запускает утилиту, а дожидается ее завершения, обрабатывает результаты ее работы и продолжает диалог с пользователем. Для этого в Linux служит системный вызов fork() ("вилка, развилка"), применение которого приводит к возникновению еще одного, дочернего, процесса – точной копии породившего его родительского. Дочерний процесс ничем не отличается от родительского: имеет такое же окружение, те же стандартный ввод и стандартный вывод, одинаковое содержимое памяти и продолжает работу с той же самой точки (возврат из fork()). Отличий два: во-первых, эти процессы имеют разные PID, под которыми они зарегистрированы в таблице процессов, а во-вторых, различается возвращаемое значение fork(): родительский процесс получает в качестве результата fork() идентификатор процесса-потомка, а процесс-потомок получает "0".

Дальнейшие действия shell при запуске какой-либо программы очевидны. Shell-потомок немедленно вызывает эту программу с помощью exec(), а shell-родитель дожидается завершения работы процесса-потомка (PID которого ему известен) с помощью еще одного системного вызова, wait(). Дождавшись и проанализировав результат команды, shell продолжает работу:

[methody@localhost methody]$ cat > loop while true; do true; done ^D [methody@localhost methody]$ sh loop ^C [methody@localhost methody]$

Пример 5.2. Создание бесконечно выполняющегося сценария (html, txt)

По совету Гуревича Мефодий создал сценарий для sh (или bash, на таком уровне их команды совпадают), который ничего не делает. Точнее было бы сказать, что этот сценарий делает ничего, бесконечно повторяя в цикле команду, вся работа которой состоит в том, что она завершается без ошибок (в лекции 7 говорится о том, что "> файл" в командной строке просто перенаправляет стандартный вывод команды в файл). Запустив этот сценарий с помощью команды вида sh имя_сценария, Мефодий ничего не увидел, но услышал, как загудел вентилятор охлаждения центрального процессора: машина трудилась! Управляющий символ "^C", как обычно, привел к завершению активного процесса, и командный интерпретатор продолжил работу.

Если бы в описанной выше ситуации родительский процесс не ждал, пока дочерний завершится, а сразу продолжал работать, получилось бы, что оба процесса выполняются параллельно: пока запущенный процесс что-то делает, пользователь продолжает командовать оболочкой. Для того чтобы запустить процесс параллельно, в shell достаточно добавить "&" в конец командной строки:

[methody@localhost methody]$ sh loop& [1] 3634 [methody@localhost methody]$ ps -f UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD methody 3590 1850 0 13:58 tty3 00:00:00 -bash methody 3634 3590 99 14:03 tty3 00:00:02 sh loop methody 3635 3590 0 14:03 tty3 00:00:00 ps -f

Пример 5.3. Запуск фонового процесса (html, txt)

В результате стартовый командный интерпретатор (PID 3590) оказался родителем сразу двух процессов: sh, выполняющего сценарий loop, и ps.

Процесс, запускаемый параллельно, называется фоновым (background). Фоновые процессы не имеют возможности вводить данные с того же терминала, что и породивший их shell (только из файла), зато выводить данные на этот терминал могут (правда, когда на одном и том же терминале вперемежку появляются сообщения от нескольких фоновых процессов, начинается неразбериха). При каждом терминале в каждый момент времени может быть не больше одного активного (foreground) процесса, которому разрешено вводить данные с этого терминала. На время, пока команда (например, cat) работает в активном режиме, породивший ее командный интерпретатор "уходит в фон", и там, в фоне, выполняет свой wait().

активный процесс, foreground process - процесс, имеющий возможность вводить данные с терминала. В каждый момент у каждого терминала может быть не более одного активного процесса.

Фоновый процесс, background process - процесс, не имеющий возможности вводить данные с терминала. Пользователь может запустить любое, но не превосходящее заранее заданного в системе, число фоновых процессов.

Стоит заметить, что параллельность работы процессов в Linux – дискретная. Здесь и сейчас выполняться может столько процессов, сколько центральных процессоров есть в компьютере (например, один). Дав этому одному процессу немного поработать, система запоминает все, что необходимо ему для работы, приостанавливает его, и запускает следующий процесс, потом следующий и так далее. Возникает очередь процессов, ожидающих выполнения. Только что поработавший процесс помещается в конец этой очереди, а следующий выбирается из ее начала. Когда очередь вновь доходит до того, первого процесса, система вспоминает необходимые для его выполнения данные (они называются контекстом процесса), и он продолжает работать как ни в чем не бывало. Такая схема разделения времени между процессами называется псевдопараллелизмом.

В выдаче ps, которую получил Мефодий, можно заметить, что PID стартовой оболочки равен 3590, а PID запущенных из-под него команд (одной фоновой и одной активной) – 3634 и 3635. Это значит, что за время, прошедшее с момента входа Мефодия в систему до момента запуска sh loop&, в системе было запущено еще 3634-3590=44 процесса. Что ж, в Linux могут одновременно работать несколько пользователей, да и самой системе иногда случается запустить какую-нибудь утилиту (например, выполняя действия по расписанию). А вот sh и ps получили соседние PID, значит, пока Мефодий нажимал Enter и набирал ps -f, никаких других процессов не запускалось.

В действительности далеко не всем процессам, зарегистрированным в системе, на самом деле необходимо давать поработать наравне с другими. Большинству процессов работать прямо сейчас не нужно: они ожидают какого-нибудь события, которое им необходимо обработать. Чаще всего процессы ждут завершения операции ввода-вывода. Чтобы посмотреть, как потребляются ресурсы системы, можно использовать утилиту top. Но сначала Мефодий решил запустить еще один бесконечный сценарий (ему было интересно, как два процесса конкурируют за ресурсы):

[methody@localhost methody]$ bash loop& [2] 3639 [methody@localhost methody]$ top 14:06:50 up 3:41, 5 users, load average: 1,31, 0,76, 0,42 4 processes: 1 sleeping, 3 running, 0 zombie, 0 stopped CPU states: 99,4% user, 0,5% system, 0,0% nice, 0,0% iowait, 0,0% idle Mem: 514604k av, 310620k used, 203984k free, 0k shrd, 47996k buff 117560k active, 148388k inactive Swap: 1048280k av, 0k used, 1048280k free 184340k cached PID USER PRI NI SIZE RSS SHARE STAT %CPU %MEM TIME COMMAND 3639 methody 20 0 1260 1260 1044 R 50,3 0,2 0:12 bash 3634 methody 18 0 980 980 844 R 49,1 0,1 3:06 sh 3641 methody 9 0 1060 1060 872 R 0,1 0,2 0:00 top 3590 methody 9 0 1652 1652 1264 S 0,0 0,3 0:00 bash

Пример 5.4. Разделение времени между процессами (html, txt)

Оказалось, что дерутся даже не два процесса, а три: sh (первый из запущенных интерпретаторов loop), bash (второй) и сам top. Правда, по сведениям из поля %CPU, львиную долю процессорного времени отобрали sh и bash (они без устали вычисляют!), а top довольствуется десятой долей процента (а то и меньшей: ошибки округления). Стартовый bash вообще не хочет работать, он спит (значение "S", Sleep, поля STAT, status): ждет завершения активного процесса, top.

Увидев такое разнообразие информации, Мефодий кинулся читать руководство по top, однако скоро понял, что без знания архитектуры Linux большая его часть не имеет смысла. Впрочем, некоторая часть все же понятна: объем оперативной памяти (всей, используемой и свободной), время работы машины, объем памяти, занимаемой процессами, и т. п.

Последний процесс, запущенный из оболочки в фоне, можно из этой оболочки сделать активным при помощи команды fg ("foreground" – "передний план"):

[methody@localhost methody]$ fg bash loop ^C

Пример 5.5. Перевод фонового процесса в активное состояние с помощью команды fg (foreground) (html, txt)

Услужливый bash даже написал командную строку, которой был запущен этот процесс: "bash loop". Мефодий решил "убить" его с помощью управляющего символа "^C". Теперь последним запущенным в фоне процессом стал sh, выполняющий сценарий loop.