Изменение текста

В командном режиме нельзя вводить символы в текст с клавиатуры, но изменить текст при этом можно, например, удаляя символы. Чтобы удалить отдельный символ (тот, на котором стоит курсор), достаточно нажать "x" в командном режиме, а чтобы удалить сразу целую строку (естественно, текущую, то есть ту, в которой находится курсор) – "dd". "d" – это сокращение от "delete", удалить, а "dd" – характерный прием Vi: удвоение команды означает, что ее нужно применить к текущей строке.

Из командной строки Vi можно выполнить операцию поиска и замены: для простой строки или для регулярного выражения. Причем синтаксис команды поиска и замены полностью воспроизводит синтаксис потокового редактора sed, о котором уже шла речь в лекции 7:

Это файл для примеров. Пример 1. Моя первая строка в vi... ~ ~ ~ :s/.$/.../

Пример 9.5. Замена по шаблону в Vi (html, txt)

Мефодий хотел заменить в своем файле точки в концах строки многоточиями. Для этого в командном режиме он нажал ":" (вызов командной строки Vi), где набрал команду "s" (сокращение от "substitute", заменить), за которой следует уже знакомое по "sed" выражение "/что_заменить/на_что_заменить/". Только результат получился совсем не тот, какого ожидал Мефодий: заменился на многоточие восклицательный знак последней строки. Не учел он следующего: по умолчанию шаблоны для поиска и замены – это регулярные выражения, то есть "." означает вовсе не точку, а "любой символ". Имея в виду точку, следовало написать "\.". "$", как и ожидал Мефодий, это конец строки. В момент выполнения команды поиска курсор находился в последней строке, в первом совпадении после курсора и была произведена замена.

Форматирование текста – это расстановка символов конца строки, пробелов и табуляций таким образом, чтобы текст хорошо смотрелся на экране терминала. Форматирование вручную крайне неэффективно. В Vim автоматическое форматирование текста (если редактируется программа на каком-либо языке программирования, то с учетом правил этого языка) может происходить прямо в режиме вставки, в режиме вставки же можно изменять отступ текущей строки (по командам "^D" и "^T"). Для выравнивания текста по центру, правому или левому краю команды ":center", ":left" и ":right" соответственно. Эти команды, как и большинство команд командной строки, можно применять к диапазону строк способом, описанным ниже.

Режим ввода не богат специальными командами изменения текста, что и понятно: он предназначен для ввода. Однако в Vim (но не в Vi!) есть некоторые удобства, упрощающие и сам процесс набора. Если слово, которое нужно ввести, уже встречалось в тексте, можно набрать только первые буквы и нажать "^P" ("previous") – Vim попробует сам завершить его. Если Vim не угадал и предложил не то слово, можно продолжить перебирать варианты. Команда "^N" ("next") подставляет слова, которые встречаются ниже по тексту. Подробнее об этой функции можно узнать из руководства по команде ":help ins-completion".

Иногда пользователь, изменив текст, тут же хочет вернуть все обратно. Для этого в Vi предусмотрена команда отмены последнего изменения: "u" в командном режиме (от "undo", отменить). Каким бы сложным, масштабным (и разрушительным) ни было изменение, совершенное последней командой, "u" вернет текст в исходное состояние. Впрочем, саму отмену тоже можно отменить. В классическом Vi доступна отмена только последней выполненной команды, а в Vim отменить можно сколько угодно последних команд, а также повторить их командой "^R".

Это файл для примеров. Пример 1. Моя первая строка в vi... ~ ~ ~ :s/.$/.../

Пример 9.5. Замена по шаблону в Vi

В Emacs есть множество команд, позволяющих пользователю выполнять меньше действий при редактировании текста. Если пользователь осознает, что набрал что-то неправильно, он может разом удалить последнее слово (M-Del) или предложение (C-x Del). Можно уничтожать и вперед: до конца слова (M-d) и предложения (M-k). Emacs хранит не только последний удаленный фрагмент, но и все предыдущие, формируя список удалений. Только что уничтоженный текст можно вставить командой C-y. После этого его можно заменить предыдущим уничтоженным фрагментом – M-y. Можно двигаться и далее назад по списку удалений, повторяя M-y.

Хорошо продуманы команды для перестановки частей текста вокруг точки: двух знаков (C-t), слов (M-t), строк (C-x C-t). Команда M-t не перемещает знаки препинания между словами, поэтому "потеха, дело" превратится в "дело, потеха".

Прямо из Emacs можно вызвать программу проверки орфографии ("M-x ispell-buffer") или даже включить проверку "на лету", когда неправильно написанные слова выделяются другим цветом ("M-x flyspell-mode"). Можно проверить написание отдельного слова, в котором находится точка ("M-x $") или завершить недописанное слово, основываясь на орфографическом словаре ("M-x Tab").

В Emacs так много специальных команд для изменения текста, что команды поиска и замены бывают нужны не так часто. Произвести замену строки всюду в буфере можно по команде "M-x replace-string что заменить Enter на_что_заменить Enter", а для замены регулярного выражения существует аналогичная команда "M-x replace-regexp".

Если нужно заменить строку только в некоторых случаях, пригодится команда M-%, запрашивающая подтверждение о замене при каждой найденной строке. Аналогичная команда для регулярных выражений – C-M-%.

Любые изменения в тексте можно отменить командой C-_ (нужно нажать Ctrl, Shift и "-").

Команды Emacs

Если в вашей системе установлен Emacs, то вы можете его запустить, набрав emacs в командной строке любого терминала. Как и Vim, Emacs использует весь экран терминала, хотя интерфейс у него более богатый: вверху экрана находится строка с пунктами меню, под ней – окно для отображения и редактирования текста, которое заканчивается строкой режима, отображаются сведения о происходящем в окне. В самом низу экрана – строка минибуфера, используемая для диалога с пользователем, в частности для отображения и редактирования вводимых команд.

Vi и вслед за ним Vim – это многорежимные редакторы, когда команды вводятся в одном режиме, а текст – в другом, что позволяет использовать в качестве командных любые клавиши. В Emacs нет специального командного режима, но использован тот факт, что с клавиатуры можно вводить не только печатные, но и некоторые управляющие символы. Для этого используются несколько управляющих клавиш терминала (прежде всего Ctrl и Alt), нажатые в сочетании с различными текстовыми символами. Чтобы ввести такой символ, нужно нажать управляющую клавишу (например, Ctrl) и, удерживая ее, нажать клавишу с одним из печатных символов (например, "x"). Кроме того, в Emacs используется управляющая клавиша Meta. На тех терминалах, где она отсутствует, ее функции обычно передаются клавише Alt. На "настоящих" терминалах обычно не бывает ни Meta, ни Alt; из клавиатурных модификаторов присутствуют только Ctrl и Shift. Тогда на помощь приходит старая добрая ESC: нажатие ESC, а после нее – печатного символа (того же "x") эквивалентно "Meta x".

Команд в редакторе Emacs чрезвычайно много, доступных управляющих символов на всех не хватает, поэтому чтобы вызвать команду Emacs, обычно требуется ввести ключ, начинающийся с управляющего символа, за которым следует комбинация из управляющих или обычных символов, просто полное имя команды. Последовательность символов, достаточная для вызова команды, называется законченным ключом, а если введенных символов недостаточно для однозначного определения команды, это – префиксный ключ.

Общее правило здесь таково: чем чаще команда, тем короче вызывающий ее ключ, и наоборот. Для лаконичной записи длинных клавиатурных комбинаций в сообществе пользователей Emacs сложилась особая традиция сокращенных обозначений. Клавишу Ctrl обозначают заглавной буквой "C", Meta – "M"2). Сочетания с командной клавишей обозначаются дефисом, например, запись С-h обозначает, что нужно, удерживая Ctrl, нажать "h". C-h – это префиксный ключ для команд справочной системы Emacs. Начинающему пользователю стоит выполнить команды "C-h ?" (набрать C-h и затем нажать "?") – справка по командам помощи, "C-h t" – интерактивный учебник для начинающих пользователей Emacs, и "C-h i" – полное руководство по Emacs (в формате info). С ключа C-x начинаются основные команды Emacs, в частности, для работы с файлами и буферами. Чтобы завершить работу Emacs, нужно ввести "C-x C-c".

У любой команды Emacs есть собственное имя. По этому имени можно вызвать команду, даже если она не привязана ни к какому клавиатурному ключу. Для вызова команд по имени используется префиксный ключ M-x. Например, посмотреть справку о помощи в Emacs можно командой "M-x help-for-help".

Лучше, чем Emacs?

Заголовок этого раздела сформулирован таким провокационным образом не случайно: любому пользователю похожей на UNIX операционной системы (к таким системам относится и Linux) необходим текстовый редактор. Выбор очень многих пользователей падает на один из двух наиболее популярных и, как следствие, наиболее универсальных (реализованных и работающих везде) текстовых редактора: Vi (или одну из его версий, чаще всего Vim) и Emacs. Оба эти редактора появились около тридцати лет назад, но почтенный возраст им на пользу: огромное количество по всему миру разработчиков все эти годы занималось их отладкой, локализацией и расширением.

Vim и Emacs образуют альтернативную пару не только по исторической случайности: оба редактора претендуют на роль универсального средства для работы с текстом на любых естественных и искусственных языках. И действительно, трудно назвать сравнимый с ними по возможностям текстовый редактор, да еще и настолько нетребовательный к интерфейсу: и Vim, и Emacs будут работать на любом терминале. Однако ограниченные возможности интерфейса терминала требуют от программ надежного способа отделения команд редактора от вводимого текста. В Vi и Emacs эта задача решена по-разному – отсюда и большая часть различий в стиле работы с этими редакторами, и традиционный спор приверженцев этих редакторов о том, какой из них лучше.

Настройка Emacs

Коротко говоря, в Emacs можно настроить все: связи между ключами и командами редактора, определить макрокоманды, написать собственные расширения. Есть возможность изменять настройки Emacs как в процессе работы, так и при помощи конфигурационного файла .emacsrc.

Настройка Vi и Vim

Вид и поведение Vi и Vim можно существенно изменить при помощи настроек, приспособив редактор именно к своим вкусам и привычкам. Прямо во время работы редактора можно менять настройки из командной строки Vi при помощи команды ":set имя_настройки". Кроме того, можно сделать настройку постоянной, вписав все нужные значения в конфигурационный файл .vimrc (или .exrc – для Vi) в домашнем каталоге пользователя. При каждом запуске Vim/Vi читает этот файл и исполняет все содержащиеся в нем команды. Объем лекции не позволяет подробно остановиться на настройке Vi, читатель может заняться изучением этого вопроса сам: все необходимые сведения есть в руководствах. Чтобы оценить возможности настройки, можно выполнить в Vim (но не в Vi!) команду ":options", по которой будет выведен список всех доступных опций с кратким описанием их смысла.

Перемещение по тексту

При редактировании в тексте всегда есть точка, в которой пользователь "находится" в данный момент: вводимые с клавиатуры символы появятся именно здесь, удаляться символы будут тоже отсюда, к этой точке будут применяться команды редактора и т. п. Обычно эта точка обозначается курсором, а в последней (информационной) строке экрана Vim указывает номера текущей строки и колонки (номер символа в строке), в которых находится курсор.

Для того чтобы выполнять редактирование текста, по нему необходимо перемещаться, т. е. перемещать курсор. Самый очевидный способ это делать – воспользоваться клавишами со стрелками. Нажатие на одну из этих клавиш обычно заставляет курсор перемещаться на один символ влево/вправо или на одну строку вверх/вниз. Трудно придумать более неэффективный и медленный способ перемещения, если нужно попасть на другой конец объемого текста, и даже простое перемещение к началу или концу строки может занять несколько секунд.

Заметим, что в процессе редактирования текста обычно возникает необходимость перемещаться не в произвольную точку, а в некоторые ключевые: Содержание и конец строки, слова, предложения, абзаца, выражения, заключенного в скобки, целого текста. Особенно это заметно, если требуется редактировать структурированный текст: программу (например, сценарий), конфигурационный файл и т. п. В Vi для каждого такого перемещения предусмотрены специальные команды, обычно состоящие в нажатии одной клавиши в командном режиме. Используя их, можно не только нажав одну кнопку переместиться на любое расстояние в тексте, но и двигаться по структурным элементам, переходя к предыдущему/следующему слову, предложению, абзацу, скобке и т. д.2)

Итак, передвинуть курсор на начало текущей строки можно командой "0", на первый непробельный символ в строке – "^", в конец строки – "$".3)

Абзацами Vi считает фрагменты текста, разделенные пустой строкой, к началу предыдущего/следующего абзаца можно попасть командами "{" и "}" соответственно. Очень распространенная задача – необходимость попасть в самый конец файла: для этого служит команда "G" ("Go"), в самое начало – "gg".

Передвинуть курсор вперед на начало следующего слова можно командой "w" (от "word", слово), на начало предыдущего – "b" (от "backward", назад). К началу предыдущего/следующего предложений можно переместиться командами "(" и ")" соответственно. Нужно учитывать, что границы слов и предложений Vi находит по формальным признакам (руководствуясь специально определенными регулярными выражениями), поэтому решение Vi может иногда не совпадать с представлениями пользователя о границах слов и предложений. Однако пользователь всегда властен изменить соответствующие регулярные выражения, подробности – в документации по Vim.

В Vim никогда не следует вручную повторять одну и ту же команду: если нужно перейти на три слова вперед, не следует трижды нажимать "w" – для повторения команды используется множитель . Множитель – это любое число, набранное перед командой Vi: команда будет повторена соответствующее число раз. Например, "3w" – означает "трижды переместить курсор на слово вперед", иначе говоря, переместить курсор на три слова вперед. Обратите внимание, что множители могут применяться не только с командами перемещения, но и с любыми

командами Vi. Аналогично можно переместить курсор на 10 абзацев вперед командой "10}".

Множитель. Число, предшествующее команде Vim и означающее, что данную команду следует выполнить указанное число раз.

Не сразу очевидно, что поиск шаблона в тексте (строки или регулярного выражения) – это тоже команда перемещения. Как и любое перемещение, поиск осуществляется в командном режиме: прежде всего, нужно нажать "/": в последней строке появится символ "/". Далее следует ввести шаблон для поиска – он будет отображаться в этой строке, его можно редактировать. Обычно Vi настроен таким образом, что шаблон для поиска интерпретируется как регулярное выражение, где ряд символов имеет специальное значение, эту настройку можно отключить (":set nomagic"). После того, как введен шаблон, следует нажать Enter – курсор переместится к ближайшему (далее по тексту) совпадению с шаблоном. Поиск в обратном направлении (к предыдущему совпадению) следует начинать с команды "?".

Совсем просто перейти к следующему употреблению в тексте того слова, на котором стоит курсор: для этого нужно просто нажать "*" в командном режиме. Аналогичная команда поиска слова в обратном направлении – "#". Можно специально отметить в тексте точку и затем в любой момент возвращаться к ней, как к закладке. Одну закладку определяет сам Vi – "``", место в тексте, где было сделано последнее изменение. Подробно об этих и других командах перемещения можно прочесть в руководстве по Vim по команде ":help usr_03.txt".

Начало работы

# ~ ~ ~ ~ ~

Пример 9.1. Начало работы с Vi

Закрыть окно

methody@oblomov:~ $ vi textfile Это файл для примеров. Пример 1. ~ ~ ~ ~ ~ "textfile" 2L, 33C 1,1 Весь

Пример 9.2. Vim в командном режиме

Закрыть окно

Это файл для примеров. Пример 1. Моя первая строка в vi! ~ ~ ~ ~ -- ВСТАВКА -- 3,24 Весь

Пример 9.3. Vim в режиме вставки

Закрыть окно

Это файл для примеров. Пример 1. Моя первая строка в vi! ~ ~ ~ ~ "textfile" 3L, 57C записано 3,24 Весь

Пример 9.4. Запись файла

Закрыть окно

Это файл для примеров. Пример 1. Моя первая строка в vi... ~ ~ ~ :s/.$/.../

Пример 9.5. Замена по шаблону в Vi

Закрыть окно

Это файл для примеров. Пример 1. Моя #vi... ~ ~ ~ -- ВСТАВКА -- 3,5 Весь

Пример 9.6. Команда замены в Vi

Закрыть окно

Это файл для примеров. Пример 1. Моя новая строка для vi... первая строка в ~ ~ 4,1 Весь

Пример 9.7. Вставка удаленного фрагмента

Закрыть окно

Это файл для примеров. ~ ~ ~ 3 fewer lines

Пример 9.8. Удаление диапазона по шаблону. Выполнена команда ":/Пример 1/,$dEnter".

Закрыть окно

File Edit Options Buffers Tools Operate Mark Regexp Immediate Subdir Help /home/methody/bin: итого 24 drwxr-xr-x 2 methody methody 4096 Дек 2 15:21 . drwx------ 10 methody methody 4096 Дек 2 15:21 .. -rwxr-xr-x 1 methody methody 26 Ноя 9 21:34 loop -rwxr-xr-x 1 methody methody 23 Ноя 9 21:34 script -rwxr-xr-x 1 methody methody 32 Ноя 9 21:34 to.sort -rwxr-xr-x 1 methody methody 44 Ноя 9 21:34 two -RRR:%%-F1 bin (Dired by name)--L5--C51--All--Reading directory /home/methody/bin/...done

Пример 9.9. Emacs. Режим dired

Закрыть окно

Просто текстовые редакторы

И в Vim, и в Emacs интегрировано множество средств для автоматизации процесса редактирования. Эти редакторы становятся удобны в том случае, если прежде чем делать что-то вручную, пользователь обращается к руководству и находит в нем способ выполнить свою задачу максимально быстро и с минимальными затратами ручного труда. Однако если пользователя не устраивает такой принцип работы (когда нужно часто читать документацию и думать, как организовать так, чтобы "ручную" работу выполнял компьютер), Vim и Emacs будут не самым лучшим выбором. Для обычного редактирования текста вручную лучше выбрать один из текстовых редакторов с простым и привычным интерфейсом: в дистрибутивах Linux можно найти огромное количество таких текстовых редакторов с большими или меньшими возможностями: mcedit, joe, pico (часть почтовой программы pine) – всех не перечислить. Есть редакторы, которые предназначены для работы не в терминале, а в графической среде (например, nedit), у тех же Vim и Emacs есть графические варианты (GVim и Emacs-X11 или XEmacs), в которых доступны дополнительные возможности графического пользовательского интерфейса: меню, иконки и пр.

5)

Если используется не Vim, или настройка showmode по умолчанию запрещена, сообщения может и не быть.

6)

Если Vim пришел в непонятное для вас состояние, нажмите ESC, чтобы вернуться в командный режим (иногда требуется нажать ESC дважды).

7)

В действительности содержимое буфера хранится в специальном временном файле (swap file). Если сеанс работы в редакторе по какой-то причине прервался, то этот временный файл не будет удален, и при следующей попытке продолжить незаконченную работу с файлом Vi предложит провести процедуру восстановления – на случай, если во временном файле остались несохраненные изменения.

8)

Прежде чем начинать экспериментировать с перемещением, нужно перейти в командный режим.

9)

Символами "^" и "$" в Linux повсеместно обозначаются начало и конец строки, в частности, в регулярных выражениях.

10)

Обратите внимание, что в Emacs понятие "режим" имеет совершенно иной смысл, чем в Vi!

11)

За свои длинные команды из разных комбинаций управляющих клавиш название Emacs получило шуточную расшифровку: Escape-Meta-Alt-Control-Shift.

Работа с файлами

Редактируя текст в Vi, пользователь работает не непосредственно с файлом, а с буфером. Если открывается уже существующий файл, Vi копирует его содержимое в буфер и отображает буфер на экране. Все изменения, которые производит пользователь, происходят именно в содержимом буфера – открытый файл пока остается неизменным. Если же Vi вызван без параметра, то создается пустой буфер, который пока не связан ни с каким файлом1).

Чтобы записать сделанные изменения в файл, используется команда ":wEnter" (чтобы ее отдать, нужно сначала перейти в командный режим). О том, что "w" – это сокращение от англ. "write", "записать", можно узнать, нажав Tab после ":w" – и Vim дополнит эту команду до "write". Подобным образом можно поступить с большинством команд в командной строке Vim – в этом редакторе очень последовательно соблюдается принцип аббревиативности. Мефодий выполнил "write" и получил такое информационное сообщение:

Это файл для примеров. Пример 1. Моя первая строка в vi! ~ ~ ~ ~ "textfile" 3L, 57C записано 3,24 Весь

Пример 9.4. Запись файла (html, txt)

Мефодий не указал, куда именно записать содержимое буфера, и по умолчанию оно было записано в тот файл, который он и открывал для редактирования: "textfile". Однако команде "write" можно указать любое имя файла в качестве параметра – и тогда содержимое буфера будет записано в этот файл, а если такого файла нет, то он будет создан. Параметр "write" обязательно потребуется, если текст в буфере еще не записан ни в каком файле.

Наиболее важна для новичка команда выхода из Vi – ":qEnter" (сокращение от "quit"). Пользователь, запустивший редактор в первый раз, нередко сталкивается с тем, что никак не может его закрыть: не работает ни один из привычных способов завершения программы, даже "^C" Vi обрабатывает по-своему*. И ":w", и ":q" – команды режима командной строки; в этот режим Vi переводится из командного режима с помощью ":", набираемого в начале команды.

Однако если в буфере есть изменения, которые еще не записаны ни в каком файле, то Vi откажется выполнять команду ":q", предложив сначала сохранить эти изменения. Если вы не хотите сохранять изменения, нужно настоять на своем желании выйти из Vi, добавив к команде выхода восклицательный знак: ":q!". В этом случае все несохраненные изменения будут выброшены. Восклицательный знак можно добавить в конце любой файловой команды в командной строке Vi – в этом случае Vi будет без возражений выполнять команды.

В Vi предпринято множество усилий для экономии сил и времени пользователя, командующего редактором. Поэтому можно одним разом записать текст и выйти из редактора: командой ":wq" или аналогичной командой ":x", просто нажав "ZZ" в командном режиме.

Работа с фрагментами текста

Любая команда перемещения определяет две точки в тексте: ту, в которой был курсор до перемещения, и ту, в которую он переместился в результате данной команды. Расположенный между этими двумя точками отрезок текста однозначно задается командой перемещения. Например, команда ")" захватывает текст от текущего положения курсора до начала следующего предложения. Vi позволяет применить к этому фрагменту любую команду редактирования – так устроены гнездовые команды. Гнездовая команда состоит из действия и следующего за ним перемещения. Перемещение задает фрагмент текста, а действие определяет, что с этим фрагментом сделать. Например, команда "d)" удалит весь текст от текущей позиции курсора до начала следующего предложения. Наиболее полезные действия – "d" ("delete"), "c" ("change"), ">" и "<" (сдвинуть), "y" (запомнить) и "gq" (отформатировать).

Гнездовая команда. Команда редактора Vi, позволяющая применить указанное действие к указанному отрезку текста. Отрезок задается стандартной командой перемещения по тексту.

Очень часто возникает необходимость заменить фрагмент в тексте: слово, предложение, строку и т. д. Это можно сделать в два действия: сначала удалить часть текста, затем перейти в режим вставки и вставить замену. Vi предоставляет возможность упростить эту операцию, сведя два действия к одному: заменить. Гнездовая команда "c" предназначена именно для этого. Например, команда "cw" (буквально: "change word") заменит текст от курсора до начала следующего слова (так можно заменить одно слово), "c)" заменит текст от курсора до начала следующего предложения.

Мефодий не забыл, что команды перемещения можно использовать с множителями, и попробовал заменить сразу три слова в своем файле на другие: для этого он в командном режиме подогнал курсор в начало слова "первая" и набрал "c3w " ("заменить фрагмент отсюда до начала третьего слова", буквально: "change 3 words"). Результат этой команды выглядел так:

Это файл для примеров. Пример 1. Моя #vi... ~ ~ ~ -- ВСТАВКА -- 3,5 Весь

Пример 9.6. Команда замены в Vi (html, txt)

В примере знак "#" обозначает позицию курсора: как видно, Vi удалил три слова, попавшие в зону действия команды и сразу перешел в режим вставки. Мефодию осталось только набрать что-то взамен.

Перестановка частей – типичная задача, возникающая в процессе редактирования. Для перестановки требуется удалить фрагмент в одном месте текста и вставить его же в другом. Для решения первой части задачи в Vi нет специальных средств, потому что любая команда удаления ("d", "c", "x" и др.) сохраняет удаленный текст в специальном регистре. Для вставки последнего удаленного фрагмента служит команда "p" в командном режиме (от "put", положить). При помощи этой команды Мефодий может вставить только что удаленные им командой "c3w" три слова:

Это файл для примеров. Пример 1. Моя новая строка для vi... первая строка в ~ ~ 4,1 Весь

Пример 9.7. Вставка удаленного фрагмента (html, txt)

Для того чтобы скопировать фрагмент текста, служит команда "y" (от "yank" – забрать, сдернуть): она не удаляет текст, а просто сохраняет его в том же регистре, что и команды удаления. Команду "y" можно использовать в гнездовых командах, например, "y5w" сохранит в регистре фрагмент текста от курсора до начала пятого слова. Вставить скопированный фрагмент можно все той же командой "p". Однако таким способом можно вставлять только текст, удаленный или скопированный последним, для хранения нескольких разных фрагментов текста следует использовать именованные регистры (см. подробнее в руководстве по Vim).

Для того чтобы применить команду к нескольким строкам текста, не обязательно подгонять к ним курсор. В командной строке Vi любой команде может предшествовать указание диапазона в тексте, к которому следует эту команду применить. Команды с указанием диапазона выглядят так: ":начало,конец}команда", где начало и конец – это адреса начальной и конечной строк диапазона (т. е. фрагмента текста), а команда – это команда режима командной строки, такая как ":w" или ":r". Многие команды командного режима (в частности, "d" и "y") доступны также и в командной строке. В качестве адреса можно использовать номера строк в файле (команда ":1,5y" будет означать "скопировать в регистр строки с первой по пятую"), есть специальные обозначения для текущей строки ("."), последней строки ("$") и всего файла ("%"). Указать границу диапазона можно и при помощи шаблона: граничной будет считаться та строка, в которой обнаружится шаблон.

Последним свойством Мефодий воспользовался, чтобы удалить плоды своих экспериментов: он выполнил команду ":/Пример 1/,$d" (от строки "Пример 1" до конца файла – удалить):

Это файл для примеров. ~ ~ ~ 3 fewer lines

Пример 9.8. Удаление диапазона по шаблону. Выполнена команда ":/Пример 1/,$dEnter". (html, txt)

Режимы

В Vi проблема разделения команд редактору и вводимого текста решена при помощи режимов: в командном режиме нажатие на любую клавишу – это команда редактору, в режиме вставки нажатие на клавишу приводит к вставке соответствующего символа в редактируемый текст. Поэтому при работе с Vi пользователю всегда нужно обращать внимание на то, в каком режиме находится редактор.

Режимы Vi. Состояния редактора Vi, в которых он по-разному обрабатывает нажатия клавиш. Различают три режима Vi: командный (нажатие любой клавиши считается командой и немедленно исполняется), вставки (нажатие клавиши-печатного символа приводит к вставке этого символа в текст) и командной строки (для ввода длинных команд, отображаемых на экране; ввод завершается Enter).

Редактор Vi всегда начинает работу в командном режиме. В этом режиме есть два способа отдавать команды редактору. Во-первых, нажатие практически на любую клавишу редактор воспринимает как команду. В Vim, даже в режиме Vi-совместимости, командное значение определено для всех латинских букв (в верхнем и нижнем регистрах), цифр, знаков препинания и большинства других печатных символов. При нажатии на эти клавиши вводимые команды нигде не отображаются – они просто исполняются.1)

Во-вторых, у Vi есть своя командная строка: чтобы ее вызвать, нужно ввести в командном режиме ":". В результате в начале последней строки экрана появится двоеточие – это приглашение командной строки. Здесь вводятся более сложные команды Vi, которые включают в себя целые слова (например, имена файлов), причем текст набираемой команды, конечно, отображается. Команды передаются Vi клавишей Enter. В современных версиях Vim с командной строкой можно работать так же, как и в shell: редактировать ее, достраивать команды клавишей Tab, пользоваться историей команд.

Главная команда командной строки Vim – вызов подсистемы помощи "help Enter". Двоеточие переводит Vim в режим командной строки, "help" – собственно команда, Enter передает команду. help можно вызывать с аргументом: названием команды или настройки Vim. Vim очень хорошо документирован, поэтому по команде ":help объект" можно получить информацию о любом свойстве Vim, например, команда ":help i" выведет сведения о значении клавиши "i" в командном режиме Vi.

Команда ":set имя_настройки" позволяет настраивать Vim прямо в процессе работы с ним. Например, отдав команду ":set wrap" пользователь тем самым включает настройку "wrap", что заставляет редактор переносить слишком длинные строки, не умещающиеся в ширину терминала. Выключить эту настройку можно командой ":set nowrap", так что концы длинных строк исчезнут за правым краем экрана.

Наконец, чтобы ввести текст, нужно перейти из командного режима в режим вставки, нажав клавишу "i" (от "insert" – "вставка"). В этот момент в последней строке появится сообщение о том, что редактор находится в режиме вставки: "--INSERT--" или "--ВСТАВКА--"2), в зависимости от установленного языка системных сообщений.

В режиме вставки можно вводить текст, завершая строку нажатием Enter. Однако нужно помнить, что в некоторых (ортодоксальных) версиях Vi в режиме ввода не работают никакие команды перемещения по тексту – здесь можно только набирать. Если вы заметили, что ошиблись в наборе – не нужно сразу перемещать курсор и пытаться исправить ошибку: гораздо удобнее будет внести все исправления потом, в командном режиме, где доступно множество специальных команд быстрого перемещения и замены текста. Чтобы перейти из режима вставки обратно в командный режим, нужно нажать ESC.3)

Мефодий начал упражняться с Vim на файле примеров:

methody@oblomov:~ $ vi textfile Это файл для примеров. Пример 1. ~ ~ ~ ~ ~ "textfile" 2L, 33C 1,1 Весь

Пример 9.2. Vim в командном режиме (html, txt)

Vim начал работу, как и положено – в командном режиме. В последней строке содержатся некоторые полезные сведения об открытом файле: его имя, общее количество строк ("2L"), символов ("33С"), позиция курсора ("1,1" – номер_строки,номер_символа). "Весь" обозначает, что все содержимое файла уместилось на экране терминала. Теперь Мефодий нажмет "i" и введет немного текста:

Это файл для примеров. Пример 1. Моя первая строка в vi! ~ ~ ~ ~ -- ВСТАВКА -- 3,24 Весь

Пример 9.3. Vim в режиме вставки (html, txt)

Теперь Vim работает в режиме вставки: в последней строке появилось информационное сообщение об этом. Набрав текст, Мефодий может вернуться в командный режим, нажав ESC (подсказка "--ВСТАВКА--" при этом исчезнет из последней строки).

На самом деле, из командного режима можно перейти в режим ввода несколькими командами. Разница между ними заключается в том, в какой точке начнется ввод символов. Например, по командам "O" и "o" ("open") можно вводить текст с новой строки (до или после текущей), по команде "I" – с начала строки, команды "a" и "A" ("append") ведают добавлением символов (после курсора или в конец строки) и т. п.

Тексты на разных языках

Главное свойство, которое сделало Emacs таким популярным и многофункциональным редактором – это заложенная в нем с самого начала принципиальная расширяемость. Emacs почти полностью написан на специально созданном для него языке программирования Emacs Lisp, и у любого пользователя есть возможность запрограммировать необходимые именно ему функции и подключить их в качестве модуля к Emacs. При этом сам Emacs никак изменять не требуется. Сообщество программистов не замедлило воспользоваться расширяемостью Emacs, и к настоящему времени важнейшее достоинство этого редактора состоит именно в свободно распространяемых пакетах расширений, содержащих инструменты для решения самых разнообразных задач, связанных с редактированием текста.

Современный Emacs – это не просто текстовый редактор, а интегрированная среда для работы в системе. Основная идея сообщества разработчиков и пользователей Emacs состоит в том, что Emacs позволяет работать с любыми данными, которые могут быть представлены как текст (в лекции 7 обсуждалось, что таким образом можно представить очень многое в системе). Естественно, список содержащихся в каталоге файлов, программа на каком-либо языке программирования или электронное письмо – это тексты, которые сильно различаются по структуре и по тому, что от них нужно пользователю. В Emacs для работы с текстами разного типа используются режимы.1)

Режим Emacs. Комплекс команд и настроек Emacs, предназначенных для работы с текстом определенной структуры, например содержимым каталога, программой на Си и. т. п.

Каждый буфер в Emacs находится в одном из основных режимов. Основной режим – это набор функций и настроек Emacs, приспособленных для редактирования текста определенного вида. Каждый основной режим по-своему переопределяет некоторые управляющие символы, так что наиболее доступными становятся команды, чаще всего именно для работы с текстом данного типа. Команды, специфичные для текущего основного режима, обычно начинаются с управляющего символа C-c. Некоторое представление о возможностях Emacs может дать весьма неполный список тех текстов, для которых существуют основные режимы:

список файлов в каталоге;программы на самых разных языках программирования, от Си до самых экзотических;тексты в различных форматах разметки: XML, HTML, TeX;словари;электронная почта (режим позволяет не только читать и писать письма, но и отправлять и получать их);календарь;дневник и личное расписание;многое другое.

Когда требуется много и быстро работать с текстом на каком-либо искусственном языке (языке программирования, разметки и пр.), возможно, Emacs – это лучший выбор.

Не хуже в Emacs развиты и средства работы с текстами на разных естественных языках с самыми экзотическими письменностями. Просто для оценки возможностей Emacs в этой области можно выполнить команду "C-h h", по которой будет выведен файл, изображающий приветствие на разных языках.

Vi и лучше, чем Vi

В любой системе Linux, даже при самой минимальной конфигурации, всегда присутствует текстовый редактор, поскольку в любой – даже самой катастрофической – ситуации у пользователя должна быть возможность отредактировать конфигурационные файлы, чтобы привести систему в рабочее состояние. По сложившейся традиции текстовым редактором, который обязательно запустится из любой командной строки Linux, является Vi2). Однако верно и обратное: если вы работаете в незнакомой системе Linux или произошел сбой, в результате которого доступна только очень небольшая часть системы, нельзя быть уверенным, что найдется хоть какой-нибудь другой текстовый редактор, кроме Vi. Поэтому каждому пользователю Linux нужны хотя бы основные навыки работы в Vi. При первом знакомстве c Vi работа обычно не ладится: очень уж он непривычен, его нельзя с удобством использовать, запомнив только две-три простейшие команды редактирования. Cтоит понять основные принципы работы в Vi и потратить некоторое время на его освоение, тогда в нем откроется мощный инструмент, позволяющий очень эффективно работать с текстом.

Под именем Vi, на самом деле, может скрываться несколько разных программ: с момента появления Vim в операционной системе UNIX (а это произошло около 30 лет назад) этот редактор стал чем-то вроде стандарта. К настоящему времени существует ряд программ, либо в точности повторяющих вид и поведение "классического" Vi (например, nvi), либо очень похожих на него, но со значительно расширенными возможностями (Vim, elvis). Наибольшей популярностью пользуется Vim, возможности которого огромны – для их описания потребовалось почти сто тысяч строк документации. Когда пользователь Linux набирает в командной строке Vim, скорее всего, будет запущена "облегченная" версия Vi, которая настроена таким образом, чтобы максимально воспроизводить поведение классического редактора Vim. Естественно, в таком режиме часть возможностей Vi недоступна. Все свойства, которыми Vi отличается от Vim, обязательно снабжены в руководстве по Vi указанием "not in vi". В дальнейшем изложении под Vi мы будем понимать именно Vim в режиме совместимости, все возможности, недоступные в этом режиме, будут оговариваться. Чтобы вызвать Vim в полнофункциональном режиме, достаточно набрать команду Vim.

Популярность Vi не случайна: этот текстовый редактор позволяет не только производить простые операции редактирования текстовых файлов – он хорошо приспособлен и для максимально быстрого и эффективного решения ряда смежных с редактированием задач. Среди самых важных его возможностей – инструменты для работы с текстами на различных языках программирования и в различных форматах разметки. Vim умеет подсвечивать разными цветами синтаксические конструкции языка программирования или разметки3), автоматически выставлять отступы, что облегчает восприятие структуры документа. Кроме того, в Vim есть специальные средства для организации цикла отладки программы: компиляция–правка исходного текста–компиляция... Подробнее об этих и прочих возможностях Vim можно узнать из руководств по Vim. Объем данной лекции позволяет описать только самое начало работы с Vi; более подробное введение в этот текстовый редактор можно найти в книге Курячий:2004.

Задача текстовых редакторов

После основных утилит для работы с файлами и текстом первая программа, которая понадобится любому пользователю Linux – это текстовый редактор (для краткости – просто редактор). Из предыдущих лекций и собственных экспериментов Мефодию уже стало понятно, какое значительное место занимают в системе Linux данные в текстовом формате, т. е. состоящие из символов, которые могут быть отображены на экране терминала и которые может прочесть человек. Однако пока Мефодий мог работать с текстом только последовательно, строка за строкой; даже имея дело с файлом, он не мог вернуться и отредактировать уже переданные системе строки. Именно для того, чтобы работать с текстовым файлом как со страницей, по которой можно перемещаться и редактировать текст в любой точке, и нужны текстовые редакторы.1)

Текстовый редактор потребуется пользователю Linux в первую очередь для того, чтобы изменить настройки системы или своего окружения, например, shell – при этом нужно будет редактировать конфигурационные файлы, которые всегда представлены в текстовом формате (см. лекции 8 и 12). Но и собственные задачи пользователя могут потребовать редактирования текстовых файлов: например, сценарии и программы, электронные письма, а также заметки для себя, которые пишет Мефодий —все это данные в текстовом формате. Текстовые данные, полученные при помощи стандартных утилит, тоже бывает удобно сохранять в файлах и редактировать.

Не стоит путать текстовые редакторы и текстовые процессоры. Текстовые процессоры, например OpenOffice Writer или Microsoft Word, предназначены для создания документов, в которых, помимо собственно текста, содержится и различная метаинформация (информация об оформлении): размещение текста на странице, шрифт и т. п. Поскольку в текстовом формате не предусмотрено средств для сохранения информации об оформлении (там есть только символы и строки), текстовые процессоры используют собственные форматы для хранения данных. Текст, в котором нет никакой метаинформации об оформлении, называют "plain text" (только текст, "плоский", простой текст).

Однако при помощи текстовых редакторов можно работать не только с форматом plain text. Различная метаинформация (об оформлении, способе использования текста, например, в качестве ссылки и пр.) может быть записана и в виде обычных символов (т. е. в текстовом формате), но со специальным соглашением, что эти символы нужно интерпретировать особым образом: как инструкции по обработке текста, а не как текст. Такие инструкции называются разметкой. Таким образом устроен, например, формат HTML. Для того чтобы обработать разметку HTML и в соответствии с ней отобразить текст, нужна специальная программа – броузер, но редактировать файлы HTML и прочие форматы разметки можно и при помощи текстового редактора. Кроме того, программы на любых языках программирования и сценарии (программы на shell) тоже представляют собой текстовые файлы. Многие текстовые редакторы ориентированы на работу не только с "плоским" текстом, но и с текстом в различных форматах. Для этого придумана масса усовершенствований, уменьшающих количество символов, которые нужно вводить вручную: специальные команды, клавиатурные сокращения и автодополнение ключевых слов и конструкций.

Важнейшее условие для текстового редактора в Linux – возможность работать в терминале, так как это основной способ управления системой. Поэтому и ввод данных, и редактирование должны полностью осуществляться средствами терминала, т. е. алфавитно-цифровыми и некоторыми функциональными клавишами. Поскольку функциональных клавиш, на которые можно рассчитывать на любом терминале, совсем немного, а команд, которые нужно отдавать редактору, – очень много, требуется способ вводить любые команды ограниченными средствами терминала. Это условие, равно как и требование удобства при работе с разнообразными структурированными текстами, выполнено в двух "главных" текстовых редакторах Linux – Vi и Emacs, о которых в основном и будет идти речь в этой лекции.

Запуск Vi

Чтобы начать сеанс редактирования в Vi, достаточно выполнить команду Vi на любом терминале. Чтобы открыть для редактирования уже существующий файл, путь к этому файлу нужно указать в качестве параметра: "vi путь_к_файлу". Как и всякая уважающая себя программа UNIX, Vim может быть запущен с множеством модифицирующих его поведение ключей, которые подробно описаны в руководстве. Вызванный без параметра, редактор откроет пустой буфер – чистый лист для создания нового текста. В центре экрана при этом может появиться краткое приветственное сообщение, где указаны версия программы и команды для получения помощи и выхода из редактора (что нетривиально). Однако такое сообщение может и не появиться – это зависит от версии Vi, установленной в системе.

Для отображения текста и работы с ним Vi использует весь экран терминала – только последняя строка предназначена для диалога с пользователем: вывода информационных сообщений и ввода команд. Пока буфер не заполнен текстом, в начале каждой строки экрана отображается символ "~", обозначающий, что в этом месте буфера нет ничего, даже пустой строки. Общий вид экрана в начале работы будет примерно такой:

# ~ ~ ~ ~ ~

Пример 9.1. Начало работы с Vi (html, txt)

Символ "#" обозначает курсор. На экране терминала умещается больше строк, но в примерах мы будем для компактности изображать только необходимый минимум.

Чему служат демоны?

Как правило, системная служба организована так. Во время начальной загрузки запускается в фоновом режиме программа, которая на протяжении работы системы находится в таблице процессов, однако большей частью бездействует, ожидая, когда ее о чем-нибудь попросят. Для того чтобы попросить эту программу об услуге, которую она предоставляет, используются утилиты, взаимодействующие с ней по специальному протоколу. По аналогии с сократовским "даймонионом", который незримо присутствует, по своей инициативе не делает ничего, не дает совершать плохое и способствует хорошему, такую программу стали называть "daemon". Не знакомые с творчеством Платона программисты-любители частенько переименовывали ее в "demon" (демон); к сожалению, именно в такой, слегка инфернальной форме, daemon и вошел в русскоязычную терминологию. Выходит, что в Linux услуги пользователям предоставляют... демоны!

Демон. Запускаемая в фоне программа, длительное время пребывающая в таблице процессов. Обычно демон активизируется по запросу пользовательской программы, по сетевому запросу или по наступлению какого-либо системного события.

В ранних версиях UNIX все, что нужно было запускать при старте системы, вписывалось в inittab. Было довольно удобно в одном файле указывать, какие именно демоны должны работать в системе, и в каком порядке их запускать. Само поведение демона при запуске явно рассчитано на использование в inittab по методу "wait": классический демон запускается интерактивно, проверяя правильность конфигурационных файлов и прочие условия работы, а затем самостоятельно уходит в фон (попросту делая fork() и завершая родительский процесс). Таким образом, init ждет, пока демон работает интерактивно, а когда служба, возглавляемая этим демоном, готова к работе, переходит к следующей строке inittab. Однако часто бывает так, что автор демона знать не знает, какие именно условия разработчики той или иной версии Linux сочтут пригодными для запуска. Для этого ими создается стартовый сценарий, в котором запрограммирована логика запуска и останова службы. Кроме того, если на каждом из уровней выполнения запускается много различных служб, попытка записывать их запуск в inittab делает его громоздким и совсем неочевидным.

Гуревич посоветовал Мефодию отложить на время изучение загрузки системы, а сначала посмотреть, как управлять стартовыми сценариями.

Действия ядра Linux в процессе начальной загрузки

Итак, досистемная загрузка проходит в три этапа.

Загрузчик из ПЗУ определяет, с каких устройств можно грузиться и, возможно, предлагает пользователю выбрать одно из них. Он загружает с выбранного устройства первичный загрузчик и передает ему управление.Первичный загрузчик определяет (а чаще всего - знает), где находится вторичный загрузчик - большая и довольно интеллектуальная программа. Ему это сделать проще, чем программе из ПЗУ: во-первых, потому что для каждого устройства первичный загрузчик свой, а во-вторых, потому что его можно легко изменять при изменении настроек загружаемой системы. В схеме, предлагаемой LILO и GRUB, первичный загрузчик не вступает в разговоры с пользователем, а немедленно загружает вторичный и передает ему управление.Вторичный загрузчик достаточно умен, чтобы знать, где находится ядро системы (возможно, не одно), предложить пользователю несколько вариантов загрузки на выбор, и даже, в случае GRUB, разрешает задавать собственные варианты загрузки. Его задача - загрузить в память ядро и все необходимое для старта системы (иногда - модули, иногда - стартовый виртуальный диск), настроить все это и передать управление ядру.

Ядро - это и мозг, и сердце Linux. Все действия, которые нельзя доверить отдельной подзадаче (процессу) системы, выполняются ядром. Доступом к оперативной памяти, сети, дисковым и прочим внешним устройствам заведует ядро. Ядро запускает и регистрирует процессы, управляет разделением времени между ними. Ядро реализует разграничение прав и вообще определяет политику безопасности, обойти которую, не обращаясь к нему, нельзя просто потому, что в Linux больше никто не предоставляет подобных услуг.

Ядро работает в специальном режиме, так называемом "режиме супервизора", позволяющем ему иметь доступ сразу ко всей оперативной памяти и аппаратной таблице задач. Процессы запускаются в "режиме пользователя": каждый жестко привязан ядром к одной записи таблицы задач, в которой, в числе прочих данных, указано, к какой именно части оперативной памяти этот процесс имеет доступ. Ядро постоянно находится в памяти, выполняя системные вызовы - запросы от процессов на выполнение этих подпрограмм.

Ядро. Набор подпрограмм, используемых для организации доступа к ресурсам компьютера, для обеспечения запуска и взаимодействия процессов, для проведения политики безопасности системы и для других действий, которые могут выполняться только в режиме полного доступа (т.н. "режиме супервизора").

Функции ядра после того, как ему передано управление, и до того, как оно начнет работать в штатном режиме, выполняя системные вызовы, сводятся к следующему.

Сначала ядро определяет аппаратное окружение. Одно и то же ядро может быть успешно загружено и работать на разных компьютерах одинаковой архитектуры, но с разным набором внешних устройств. Задача ядра - определить список внешних устройств, составляющих компьютер, на котором оно оказалось, классифицировать их (определить диски, терминалы, сетевые устройства и т.п.) и, если надо, настроить. При этом на системную консоль (обычно первая виртуальная консоль Linux) выводятся диагностические сообщения (впоследствии их можно просмотреть утилитой dmesg).

Затем ядро запускает несколько процессов ядра. Процесс ядра - это часть ядра Linux, зарегистрированная в таблице процессов. Такому процессу можно послать сигнал и вообще пользоваться средствами межпроцессного взаимодействия, на него распространяется политика планировщика задач, однако никакой задаче в режиме пользователя он не соответствует - это просто еще одна ипостась ядра. Команда ps -ef показывает процессы ядра в квадратных скобках, кроме того, в Linux принято (но не обязательно), чтобы имена таких процессов начинались на "k": [kswapd], [keventd] и т.п.

Далее ядро подключает (монтирует) корневую файловую систему в соответствии с переданными параметрами (в наших примерах - root=/dev/hda5). Подключение это происходит в режиме "только для чтения" (read-only): если целостность файловой системы нарушена, данный режим позволит, не усугубляя положения, прочитать и запустить утилиту fsck (file system check). Позже, в процессе загрузки, корневая файловая система подключится на запись.

Наконец, ядро запускает из файла /sbin/init первый настоящий процесс. Идентификатор процесса (PID) у него равен единице, он - первый в таблице процессов, даже несмотря на то, что до него там были зарегистрированы процессы ядра. Процесс init - очень старое изобретение, он чуть ли не старше самой истории UNIX, и с давних пор его идентификатор равен 1.

Досистемная загрузка

Программа login, регистрирующая пользователей в системе, запускается только тогда, когда сама система уже приведена в полную готовность и работает в обычном режиме. Происходит это далеко не сразу после включения компьютера: Linux - довольно сложная система, объекты которой попадают в оперативную память не сами собой, а в процессе загрузки. Сама загрузка - процесс ступенчатый: поведение компьютера на различных этапах загрузки определяется разными людьми - от разработчиков аппаратной составляющей до системного администратора. Предъявляемые к системе требования гибкости, возможности изменять ее настройку в зависимости от аппаратной составляющей, необходимость решать разные задачи с помощью одного и того же компьютера тоже делают процесс загрузки ступенчатым: сначала определяется профиль будущей системы, а затем этот профиль реализуется.

Начальный этап вообще не зависит от того, какая операционная система установлена на компьютере, для некоторых этапов в каждой операционной системе предлагаются свои решения - по большей части, взаимозаменяемые. Эту стадию (начальную) назовем досистемной загрузкой. Начиная с определенного этапа, загрузка компьютера уже управляется самой Linux, используются утилиты, сценарии и т.п. Эту стадию (завершающую) назовем системной загрузкой.

Досистемная загрузка Linux

Несмотря на то, что досистемная загрузка не зависит от типа операционной системы, которая начинает работу после, большинство систем предоставляют собственные средства по ее организации. В Linux наиболее популярны подсистемы загрузки LILO (LInux LOader) и GRUB (GRand Unified Bootloader). Обе эти подсистемы имеют текстовый и графический варианты интерфейса, предоставляющего пользователю возможность выбрать определенный заранее настроенный тип загрузки.

Операционная система Linux

Подсистема загрузки GRUB устроена более сложно. Она также имеет первичный загрузчик, который записывается в первый сектор диска или раздела, и вторичный загрузчик, располагающийся в файловой системе. Однако карта размещения в GRUB обычно используется только для так называемого "полуторного" загрузчика ("stage 1.5") - по сути дела, драйвера одной определенной файловой системы. Процедура загрузки при этом выглядит так. Первичный загрузчик загружает полуторный по записанной в него карте размещения. Эта карта может быть очень простой, так как обычно полуторный загрузчик размещается непосредственно после первичного в нескольких секторах2) подряд, или в ином специально отведенном месте вне файловой системы. Полуторный загрузчик умеет распознавать одну файловую систему и находить там вторичный уже по имени (обычно /boot/grub/stage2). Наконец, вторичный загрузчик, пользуясь возможностями полуторного, читает из файла /boot/grub/menu.lst меню, в котором пользователь может выбирать варианты загрузки так же, как и в LILO. Таким образом, обновление и перенастройка установленного GRUB не требует пересчета карт размещения и изменения чего-то, кроме файлов в каталоге /boot/grub.

По требованию Мефодия Гуревич установил на двухсистемную машину GRUB. При этом файл /boot/grub/menu.lst получился таким:

Пример 10.3. Настройка GRUB на двухсистемной машине (html, txt)

Разница между lilo.conf только в синтаксисе, да еще в том, что жесткие диски и разделы на них GRUB именует по-своему, в виде (hdномер_диска,номер_раздела), причем нумеровать начинает с нуля. Метки ("title") тоже нумеруются с нуля, так что запись default 0 означает, что по истечении тайм-аута будет загружена самая первая конфигурация (по имени "linux-up").

Изучая руководство по GRUB, Мефодий обнаружил гораздо более важное отличие от LILO. Оказывается, в GRUB не только параметры, но и сами файлы (ядро, стартовый виртуальный диск и т.п.) распознаются и загружаются в процессе работы. Вместо пунктов меню можно выбрать режим командной строки, подозрительно похожий на bash, в котором можно заставить GRUB загрузить какое-нибудь другое, не предписанное конфигурацией, ядро, посмотреть содержимое каталогов файловой системы, распознаваемой полуторным загрузчиком, и даже содержимое этих файлов, невзирая ни на какие права доступа: система-то еще не загружена. Мало того, можно по-своему перенастроить загрузчик и записать результаты настройки. Так и не успев насладиться неожиданной свободой, Мефодий в один прекрасный день обнаружил, что выход в командную строку защищен паролем.

LILO

Подсистема загрузки LILO использует и для первичного, и для вторичного загрузчика схему с картой размещения. Это делает работу с LILO занятием, требующем повышенной аккуратности, так как изменение процедуры загрузки не атомарно: сначала пользователь изменяет ядро или его модули, потом - редактирует файл /etc/lilo.conf, в котором содержатся сведения обо всех вариантах загрузки компьютера, а затем - запускает команду lilo, которая собирает таблицы размещения для всех указанных ядер и вторичного загрузчика и записывает первичный и вторичный загрузчик вместе с картами в указанное место диска. Первичный загрузчик LILO (он называется LI) можно записывать и в MBR, и в начало раздела Linux.

Простейший файл lilo.conf может выглядеть так:

boot=/dev/hda map=/boot/map image=/boot/vmlinuz-up root=/dev/hda1

Пример 10.1. Простейшая настройка LILO: пример файла lilo.conf (html, txt)

Такая настройка LILO определяет только один вариант загрузки: первичный загрузчик записывается в начало первого жесткого диска (строчка boot=/dev/hda), карту размещения утилита lilo записывает в файл /boot/map, ядро добывается из файла /boot/vmlinuz-up, а запись root=/dev/hda1 указывает ядру, что корневая файловая система находится на первом разделе первого диска.

Одна из машин, за которыми случалось работать Мефодию, использовалась иногда для запуска единственной программы, написанной для MS-DOS. Исходные тексты этой программы давно потерялись, автор - тоже, поэтому на машине пришлось устанавливать и MS-DOS и Linux. В результате lilo.conf оказался таким:

[root@localhost root]# cat /etc/lilo.conf boot=/dev/hda map=/boot/map default=linux-up prompt timeout=50 image=/boot/vmlinuz-up label=linux-up root=/dev/hda5 initrd=/boot/initrd-up.img read-only image=/boot/vmlinuz-up label=failsafe root=/dev/hda5 initrd=/boot/initrd-up.img vga=normal append=" failsafe noapic nolapic acpi=off" read-only other=/dev/hda1 label=dos other=/dev/fd0 label=floppy unsafe

Пример 10.2. Настройка LILO на двухсистемной машине (html, txt)

Здесь Linux была установлена на пятый раздел диска (о нумерации разделов в IBM-совместимых компьютерах будет рассказано в лекции 11), а на первом находится MS-DOS. Кроме загрузки MS-DOS предусмотрено два варианта загрузки Linux и еще один - любой операционной системы с дискеты. Каждый вариант загрузки помечен строкой label=вариант. При старте LILO выводит простейшее1) окошко, в котором перечислены все метки (в данном случае - "linux-up", "failsafe", "dos" и "floppy"). Пользователь с помощью "стрелочек" выбирает нужный ему вариант и нажимает Enter. При необходимости пользователь может вручную дописать несколько параметров, они передадутся ядру системы. Если пользователь ничего не трогает, то по истечении тайм-аута выбирается метка, указанная в поле default.

Еще несколько пояснений. Метки linux-up и failsafe в примере используют одно и то же ядро (vmlinuz-up), но во втором случае перенастраивается режим графической карты и добавляются параметры, отключающие поддержку необязательных для загрузки аппаратных расширений (многопроцессорность, автоматическое управление электропитанием и т.п.). Строчку, стоящую после append=, пользователь мог бы ввести и самостоятельно, это и есть параметры ядра. Поле initrd= указывает, в каком файле находится стартовый виртуальный диск (ему посвящен раздел "Стартовый виртуальный диск и модули" этой лекции), а внушающая некоторые опасения надпись "unsafe" (для метки floppy) означает всего лишь, что дискета - съемное устройство, поэтому бессмысленно во время запуска lilo проверять правильность ее загрузочного сектора и составлять карту.

Наконец, записи вида other=устройство говорят о том, что LILO неизвестен тип операционной системы, находящейся на этом устройстве, а значит, загрузить ядро невозможно. Зато ожидается, что в первом секторе устройства будет обнаружен еще один первичный загрузчик, LILO загрузит его и передаст управление по цепочке. Так и загружается MS-DOS на этой машине: первичный загрузчик берется (по метке dos) из начала первого раздела первого диска.

Останов системы

Как уже говорилось, операция, обратная загрузке системы - останов - устроена в Linux как специальный уровень выполнения: 0 - если требуется выключить систему, и 6 - если требуется перезагрузка. Соответствующие каталоги rc0.d и rc6.d будут состоять почти сплошь из ссылок вида K*, но как минимум один сценарий, killall, будет запущен с параметром "start". Этот сценарий остановит все процессы, которые не были остановлены K-сценариями: программы пользователей, демоны, запущенные администратором вручную, и т.п.

Нечего и говорить, что отключение электропитания в разгар работы системы - операция очень рискованная. Даже в самом удачном случае при повторной загрузке rc.sysinit увидит, что файловые системы не были размонтированы, и станет проверять их целостность. В не самом удачном случае эта целостность будет нарушена: некоторые открытые на запись и не закрытые файлы окажутся в странном, недописанном состоянии, появятся индексные дескрипторы, не связанные ни с каким каталогом и т.п. Как правило, такие ошибки исправляются программой восстановления файловых систем fsck: с одной стороны, за счет дополнительных свойств файловой системы (журнализация, сводящая вероятность порчи к минимуму, логически упорядоченная запись и т.п.), с другой - за счет некоторых предположений, которые делает сама утилита fsck. Однако надеяться на нее нельзя: очень редко, но бывают неразрешимые противоречия в лишенной цельности файловой системе, и тогда fsck обращается за помощью к администратору, требуя подтверждения действий (например, для удаления испорченного файла, который точно раньше был), или выполняя эти рискованные действия автоматически. В первом случае все время взаимодействия с администратором система будет работать в однопользовательском режиме, причем администратору предстоит разбираться с тем, что получилось; а во втором есть нешуточная вероятность того, что система испортится, а замечено это будет слишком поздно.

Останов системы может занимать больше времени, чем загрузка: например, процессы, выполняющие системный вызов (скажем, чтения с дискеты), не завершаются по сигналу TERM сразу, а получив его, могут некоторое время заниматься обработкой (дописыванием в файл и т.п.). Остановка службы, особенно сетевой, тоже может длиться долго: например, когда требуется сообщить о закрытии сервиса каждому клиенту. Однако только в этом случае можно быть уверенным, что все процессы завершились нормально, и что после перезагрузки они продолжат нормально работать.

В экстренных случаях (например, когда при сбое электропитания демон, обслуживающий устройство бесперебойного снабжения, сообщает, что ресурсы на исходе) безопаснее все-таки быстро поостанавливать процессы, чем дожидаться отключения питания на работающей системе. Для этого можно послать всем процессам сначала TERM, а короткое время спустя - KILL. Для обработки таких ситуаций в inittab есть методы, начинающиеся со слова "power", а в /etc/rc.d - специальный сценарий rc.powerfail. На самый крайний случай существуют команды halt и reboot с ключом -f, однако их почти мгновенное действие практически эквивалентно внезапному отключению питания, и использовать их не рекомендуется.

Для останова или перезагрузки системы можно выполнять команды init 0 и init 6. Они вполне справятся с оповещением и остановкой активных программ, что займет минуту-две. А вот с пользователями, работающими в системе, все сложнее. Как правило, для завершения работы требуется хотя бы минут пять, а лучше - десять. Поэтому вежливые администраторы пользуются утилитой shutdown, которая запускается за несколько минут до времени перезагрузки, каждую минуту предупреждая пользователей о грядущем событии, после чего уже запускают init:

[root@localhost root]# shutdown -r +3 "Sorry, we need to reboot" Broadcast message from root (ttyS0) (Sun Nov 28 14:05:41 2004): Sorry, we need to reboot The system is going DOWN to maintenance mode in 3 minutes! . . . Broadcast message from root (ttyS0) (Sun Nov 28 14:06:41 2004): Sorry, we need to reboot The system is going DOWN to maintenance mode in 2 minutes! . . . Broadcast message from root (ttyS0) (Sun Nov 28 14:07:41 2004): Sorry, we need to reboot The system is going DOWN to maintenance mode in 1 minute! . . . Broadcast message from root (ttyS0) (Sun Nov 28 14:08:41 2004): Sorry, we need to reboot The system is going down to maintenance mode NOW! INIT: Switching to runlevel: 6 . . .

Пример 10.12. Использование shutdown (html, txt)

Остается заметить, что у shutdown есть обязательный параметр - время начала останова (в примере он равен "+3", то есть "через три минуты"), и необязательный - "-r" (reboot, перезагрузка) или "-h" (halt, останов). Без необязательных параметров выполняется переход на первый уровень выполнения, причем запускается стартовый командный интерпретатор суперпользователя, а после его завершения система вновь переходит на уровень выполнения по умолчанию (используется, например, для профилактических действий в системе). Нажатие Ctrl+Alt+Del или кнопки выключения питания (в системах, где эта кнопка ничего не выключает, а лишь посылает соответствующий аппаратный сигнал) приводит к запуску именно shutdown -r или shutdown -h.

4)

Т.е. на нулевой дорожке нулевого цилиндра, начиная с сектора 2. Эта область диска часто не используется под файловые системы (см. лекцию 11).

5)

Не надо вручную пересобирать ядро, даже если в учебнике по Linux рекомендуется это сделать!

6)

Этим он скорее похож на динамическую библиотеку.

7)

Mingetty - упрощенный аналог getty, работающий только на виртуальных консолях.

8)

Понятно, что Ctrl+Alt+Del - это не reset, а обычное сочетание клавиш. Для удобства пользователя его специально распознает клавиатурный драйвер, а ядро сообщает об этом init-у.

9)

В некоторых дистрибутивах Linux такая команда может называться invoke-rc.d, а команда, аналогичная описанному ниже chkconfig - update-rc.d.

10)

В некоторых дистрибутивах - в каталоге /etc/.

11)

Не путать с диспетчером окон, описанным в лекции 15.

Отец всех процессов

Если в параметрах не указано иное, ядро считает, что init называется /sbin/init. В стартовом виртуальном диске это обычно некоторый простейший сценарий, а в полноценной системе у init другая задача: он запускает все процессы. Если процессы запускает не он сам, то это делают его потомки, так что все процессы Linux, кроме ядерных, происходят от init, как весь род людской - от Адама.

Первым делом init разбирает собственный конфигурационный файл - /etc/inittab. Файл этот имеет довольно простую структуру: каждая строка (если она не комментарий) имеет вид "id:уровни:действие:процесс", где id - это некоторая двух- или однобуквенная метка, уровни - это слово, каждая буква которого соответствует уровню выполнения (об уровнях выполнения будет рассказано далее), действие - это способ запуска процесса. Например, запись 4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4 означает, что меткой "4" помечен запуск /sbin/mingetty tty4 3) на уровнях выполнения 2, 3, 4 и 5 по алгоритму "respawn" (запустить в фоне, а когда процесс завершится, запустить заново). Помимо "respawn", существуют методы "once" (запустить в фоне однократно), "wait" (запустить интерактивно, при этом никаких других действий не выполняется, пока процесс не завершится) и множество других, включая даже "ctrlaltdel" - процесс, запускаемый, когда пользователь нажимает на консоли Ctrl+Alt+Del 4).

Наконец-то Мефодий до конца понял, отчего getty ведет себя так непохоже на остальные процессы: не просто запускает из-под себя login, а дожидается окончания его работы, отсутствуя при этом в таблице процессов. На самом деле дожидается не getty, а init, используя метод "respawn": порождается (в фоне) процесс getty с определенным PID, а init бездействует до тех пор, пока существует процесс с этим PID: getty, login, стартовый командный интерпретатор или программа, запущенная из него с помощью exec(); когда же процесс, наконец, умирает, порождается новый getty.

Простейшая настройка LILO: пример файла

boot=/dev/hda map=/boot/map image=/boot/vmlinuz-up root=/dev/hda1

Пример 10.1. Простейшая настройка LILO: пример файла lilo.conf

Закрыть окно

Пример 10.2. Настройка LILO на двухсистемной машине

Закрыть окно

[root@localhost root]# cat /boot/grub/menu.lst default 0 timeout 50 title linux-up kernel (hd0,4)/boot/vmlinuz-up root=/dev/hda5 initrd (hd0,4)/boot/initrd-up.img title failsafe kernel (hd0,4)/boot/vmlinuz-up root=/dev/hda5 failsafe noapic nolapic acpi=off initrd (hd0,4)/boot/initrd-up.img title floppy root (fd0) chainloader +1 title dos root (hd0,0) chainloader +1

Пример 10.3. Настройка GRUB на двухсистемной машине

Закрыть окно

# lsmod Module Size Used by Not tainted usb-uhci 21676 0 (unused) usbcore 58464 1 [usb-uhci] af_packet 12392 1 (autoclean) pcnet32 15140 1 (autoclean) mii 2544 0 (autoclean) [pcnet32] crc32 2880 0 (autoclean) [pcnet32] floppy 48568 0 (autoclean) subfs 4296 4 (autoclean) ac 1792 0 rtc 6236 0 (autoclean) ext3 62288 2 jbd 37852 2 [ext3]

Пример 10.4. Получение списка загруженных модулей

Закрыть окно

[root@localhost root]# ls -lg /boot drwxr-xr-x 2 root 4096 Nov 20 21:08 grub -rw------- 1 root 205374 Nov 9 01:33 initrd-2.4.26-std-up.img lrwxrwxrwx 1 root 29 Nov 9 01:33 initrd-up.img -> initrd-2.4.26-std-up.img -rw------- 1 root 45056 Nov 20 19:07 map -rw-r--r-- 1 root 935892 Aug 3 21:59 vmlinuz-2.4.26-std-up lrwxrwxrwx 1 root 26 Nov 9 01:33 vmlinuz-up -> vmlinuz-2.4.26-std-up

Пример 10.5. Размеры и наименование файлов с ядром и стартовым виртуальным диском

Закрыть окно

[root@localhost root]# lsmod > old [root@localhost root]# /etc/rc.d/init.d/ sound stop Saving OSS mixer settings: [ DONE ] Unloading sound module (es1371): [ DONE ] [root@localhost root]# lsmod > nosound [root@localhost root]# service sound start Loading sound module (es1371): [ DONE ] Loading OSS mixer settings: [ DONE ] [root@localhost root]# lsmod > new [root@localhost root]# diff3 old new nosound ====3 1:2,5c 2:2,5c es1371 25608 0 ac97_codec 11880 0 [es1371] soundcore 3652 4 [es1371] gameport 1628 0 [es1371] 3:1a

Пример 10.6. Перезапуск звуковой подсистемы

Закрыть окно

[root@localhost root]# grep initdefault /etc/inittab id:3:initdefault: [root@localhost root]# runlevel N 3

Пример 10.7. Задание и просмотр уровня выполнения

Закрыть окно

[root@localhost root]# ls -F /etc/rc.d init.d/ rc.powerfail* rc0.d/ rc2.d/ rc4.d/ rc6.d/ rc* rc.sysinit* rc1.d/ rc3.d/ rc5.d/ scripts/ [root@localhost root]# ls /etc/rc2. d K10power K75netfs S15random S31klogd S37gpm S54sshd K44rawdevices K95kudzu S30sound S32hotplug S40crond S98splash K50xinetd S10network S30syslogd S35keytable S41anacron S99local [root@localhost root]# ls -l /etc/rc2.d/ K75netfs lrwxrwxrwx 1 root root 15 Nov 9 01:16 /etc/rc2.d/K75netfs -> ../init.d/netfs

Пример 10.8. Содержимое каталогов /etc/rc.d и /etc/rc.d/rc2.d

Закрыть окно

[root@localhost root]# grep chkconfig /etc/init.d/netfs # chkconfig: 345 25 75 [root@localhost root]# chkconfig --list netfs netfs 0:off 1:off 2:off 3:on 4:on 5:on 6:off [root@localhost root]# ls /etc/rc.d/rc*.d/*netfs /etc/rc.d/rc0.d/K75netfs /etc/rc.d/rc3.d/S25netfs /etc/rc.d/rc6.d/K75netfs /etc/rc.d/rc1.d/K75netfs /etc/rc.d/rc4.d/S25netfs /etc/rc.d/rc2.d/K75netfs /etc/rc.d/rc5.d/S25netfs

Пример 10.9. Управление порядком выполнения стартовых сценариев

Закрыть окно

[root@localhost root]# grep rc /etc/inittab si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2 l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3 l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4 l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5 l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6 [root@localhost root]# grep initdefault /etc/inittab id:5:initdefault:

Пример 10.10. Стартовые сценарии в /etc/inittab

Закрыть окно

[root@localhost root]# ls /etc/rc.d/rc5.d/ K10acpid S10network S30syslogd S37gpm S50xinetd K20nfs S13portmap S31klogd S40crond S54sshd K65apmd S15random S32hotplug S41anacron S56rawdevices K86nfslock S25netfs S35keytable S44xfs S64power S05kudzu S30sound S36update_wms S45dm S98splash

Пример 10.11. Профиль системы на уровне выполнения 5

Закрыть окно

Пример 10.12. Использование shutdown

Закрыть окно

Схема ".d"

Итак, существует способ единообразно и гибко управлять запуском и остановкой каждой системной службы в отдельности (или включением и выключением одного свойства системы). Однако задача целиком организовать загрузку системы, от запуска init до полноценной работы, этим еще не исчерпывается. Первая из возникающих задач такова: чаще всего нужно загружать не все из размещенных в /etc/rc.d/init.d сценариев, потому что некоторые из установленных в системе служб администратор решил не использовать. Удалять оттуда не используемые при загрузке сценарии - значит, лишать администратора возможности запускать эти сценарии вручную.

Создателям ранних версий UNIX пришла в голову простая мысль: написать один большой сценарий по имени /etc/rc, в который и заносить только нужные для запуска команды вида /etc/init.d/сценарий start. Можно даже занести туда все имеющиеся стартовые сценарии, но строки, запускающие те, что не используются, закомментировать. Такая (монолитная) схема имела существенный недостаток: добавление и удаление службы в систему (например, добавление и удаление пакета, содержащего исполняемые файлы службы) требовало редактирования этого файла. Если учесть, что порядок запуска служб весьма важен (например, бессмысленно запускать сетевые демоны до активизации сетевых настроек), становится ясно, что автоматическое изменение такого файла не может гарантировать нормальную загрузку системы, а значит, недопустимо.

На помощь пришла тактика, известная как "схема .d". Суть ее в следующем. Пусть некоторый процесс управляется конфигурационным файлом, содержимое которого зависит от наличия и активации других служб системы (таким процессом может быть демон централизованной журнализации syslogd, ведущий журнал всех событий системы, или сетевой метадемон inetd, принимающий сетевые запросы и превращающий сетевой поток данных в обыкновенный посимвольный ввод-вывод). Тогда, чтобы избежать постоянного редактирования конфигурационного файла, его превращают в каталог (например, вдобавок к файлу /etc/syslog.conf заводится каталог /etc/syslog.d). Каждый файл в таком каталоге соответствует настройке одной службы: при добавлении ее в систему файл появляется, при удалении - исчезает. Остается только обучить тот же syslog читать настройки не только из одного syslog.conf, но и из всех файлов в syslog.d, и задача решена.

На случай запускаемых сценариев схема ".d" распространяется с двумя дополнениями. Во-первых, как уже было сказано, стартовые сценарии можно запускать, а можно и не запускать. Поэтому сам init.d на роль ".d"-каталога не годится. Впрочем, достаточно организовать еще один каталог, скажем, rc.d, и создать там ссылки (для наглядности лучше символьные) на те сценарии из init.d, которые планируется запускать при старте системы. Общий стартовый сценарий rc как раз и будет заниматься запуском стартовых сценариев из rc.d.

Во-вторых, необходимо обеспечить строгий порядок запуска этих сценариев. Теоретически это совсем просто: отсортировать их по алфавиту, как это далает ls, и запускать подряд. Практически же такое требование накладывает ограничение на имя ссылки в ".d"-каталоге, поэтому принято, чтобы в начале имени стояло двузначное число. Тогда, запуская подряд все сценарии, отсортированные по алфавиту, rc будет в первую очередь руководствоваться этим номером, а уж потом - названием службы, которое после него стоит.

Стартовый сценарий системной службы

Стартовый сценарий - программа (обычно написанная на shell), управляющая включением или выключением какого-нибудь свойства системы. Это может быть запуск и остановка HTTP-сервера, активизация и деактивизация сетевых настроек, загрузка модулей и настройка звуковой подсистемы и т.п. Простейший стартовый сценарий обязан принимать один параметр, значение которого может быть словом "start" для запуска (включения) и "stop" для остановки (выключения). Если в определенном дистрибутиве Linux принято решение, что стартовые сценарии должны понимать и другие параметры, например "restart" (обычно "stop"+"start", но не всегда) и "status" (для опроса состояния), это требование распространяется на все стартовые сценарии. Единообразие позволяет, например, без труда запускать и останавливать демоны, не выясняя, каков PID останавливаемого процесса и какой именно сигнал ему следует послать. Достаточно запуск написать так, чтобы PID процесса откладывался в специальный файл (обычно /var/run/имя_службы), а в остановку вписать что-то вроде kill -правильный_сигнал `cat /var/run/имя_службы`.

Все стартовые сценарии служб, которыми может воспользоваться система, принято хранить в каталоге /etc/rc.d/init.d (в некоторых дистрибутивах, для совместимости со старыми версиями UNIX, используется /etc/init.d, иногда это просто символьная ссылка на /etc/rc.d/init.d). Запустить или остановить службу можно, просто вызвав соответствующий сценарий с параметром "start" или "stop". Часто ту же самую задачу выполняет и специальная команда service, которая проверяет, есть ли указанный стартовый сценарий, и запускает его1):

[root@localhost root]# lsmod > old [root@localhost root]# /etc/rc.d/init.d/sound stop Saving OSS mixer settings: [ DONE ] Unloading sound module (es1371): [ DONE ] [root@localhost root]# lsmod > nosound [root@localhost root]# service sound start Loading sound module (es1371): [ DONE ] Loading OSS mixer settings: [ DONE ] [root@localhost root]# lsmod > new [root@localhost root]# diff3 old new nosound ====3 1:2,5c 2:2,5c es1371 25608 0 ac97_codec 11880 0 [es1371] soundcore 3652 4 [es1371] gameport 1628 0 [es1371] 3:1a

Пример 10.6. Перезапуск звуковой подсистемы (html, txt)

Здесь Мефодий сначала остановил, а потом снова активизировал звуковую подсистему. Остановка привела к выгрузке звуковых модулей, а повторный запуск - к загрузке, полностью аналогичной исходной. В этом Мефодий убедился, сравнив с помощью утилиты diff3 три списка модулей: old (до остановки звуковой подсистемы), new (после повторного запуска) и nosound (между остановкой и повторным запуском). Файлы old и new одинаковы, а от nosound оба отличаются тем, что со второй строки по пятую содержат названия тех самых модулей ядра (в том числе gameport, отвечающий за джойстик).

Стартовый виртуальный диск и модули ядра

Пересборка ядра в наше время требуется очень редко. Во-первых, в Linux поддерживается несметное количество различных внешних устройств, драйверы которых (особенно похожих, но разных) вполне могут помешать друг другу работать, если их использовать одновременно. Пришлось бы собирать множество разных ядер, без возможности указать пользователю, какое из них подходит для его компьютера. Во-вторых, выяснением того, какой именно драйвер необходим найденному устройству, занимаются сейчас специальные программы, в распоряжении которых есть целые базы данных - ядру такую работу выполнять неудобно, да и незачем. Это делает процедуру пересборки ядра почти что обязательной (пока не загружено базовое ядро, непонятно, какие драйверы добавлять в профильное). А в-третьих, пересборка ядра требует весьма высокой квалификации. Этот процесс нельзя ни автоматизировать, ни упростить. Утилита linuxconf, устроенная именно для этого на основе окон и меню, дает на выходе работоспособное ядро в трех случаях: (1) в руках профессионала, (2) при четком следовании полной инструкции и (3) по случайности1).

Совсем другие времена настали, когда изобрели и активно внедрили в Linux загружаемые модули ядра. Модуль ядра - это часть ядра Linux, которую можно добавлять и удалять во время работы системы. Модуль ядра - не процесс, он работает в режиме супервизора и в таблице процессов не регистрируется: это набор подпрограмм для работы с определенным устройством, которые добавляются к возможностям ядра2). При загрузке в память модуль компонуется с ядром, образуя с ним одно целое. Просмотреть список загруженных модулей можно командой lsmod, а подгрузить модуль в память, добавив его к ядру, и удалить его оттуда - командами insmod и rmmod соответственно.

Пример 10.4. Получение списка загруженных модулей (html, txt)

Изменилось и базовое ядро: теперь оно включает в себя только устройства, необходимые для загрузки системы: главным образом диски и графическую консоль. Остальные устройства определятся уже самой системой - тогда можно будет и распознать экзотическую аппаратуру, и модуль для нее подгрузить. Однако полностью перевести драйверы всех внешних устройств в модули мешает следующее соображение: что, если загрузка системы происходит именно с того устройства, чей модуль еще не загружен в ядро, например, с дискового массива (RAID)? Вторичный загрузчик и ядро можно, недолго думая, разместить на другом носителе (например, на лазерном диске) или добыть с дискового массива средствами BIOS (карты размещения позволяют не обращать внимания на логическую структуру RAID). Но как добыть модуль работы с RAID, тот самый, что распознает эту логическую структуру?

Модуль ядра. Необязательная часть ядра, расширяющая его функциональность. Модуль можно загрузить в память или удалить оттуда в процессе работы системы.

Подсистема загрузки GRUB умеет разбираться в файловых системах и даже подключать модули к ядру, однако для того, чтобы сделать процесс загрузки более или менее универсальным, пришлось бы обучить GRUB всем видам логики RAID и всем способам подключения модулей. И то, и другое постоянно изменяется, и успевать за этими изменениями означает поддерживать собственную, параллельную Linux, дисковую подсистему.

Вдумаемся. Для того чтобы средствами Linux подключить модуль ядра, работающий с дисковым устройством, необходимо загрузить Linux с этого же устройства. Так ли это невозможно? Ведь если можно прочесть оттуда "ядро", то, наверное, можно прочесть и "Linux"? Более точно, вдобавок к одной области данных, соответствующей ядру, надо прочитать вторую, соответствующую некоторой уменьшенной до предела установке Linux, в которой содержатся только нужные программы и модули, загрузить оттуда "маленький Linux", который настроит и подключит злополучный RAID и запустит процесс загрузки полноценной системы оттуда.

Предельно сжатый вариант Linux есть - это проект busybox, используемый во встроенных системах, где дорог каждый байт. Разместить файловую систему в памяти тоже легко - этим, например, занимается модуль tmpfs, который можно включить в базовое ядро (подробнее о типах файловых систем будет рассказано в лекции 11). Осталось только обучить подсистемы загрузки GRUB и LILO считывать не одну, а две области данных - ядро и образ файловой системы. Ядру при этом передается параметр "пользуйся виртуальным диском", чтобы оно подключило загруженный образ в качестве временной корневой файловой системы. Можно также потребовать, чтобы память, занимаемая временной файловой системой, освобождалась в процессе дальнейшей загрузки.

Такой механизм называется initrd (initial ram disk, где "ram" - это не "баран", а random access memory, то есть оперативная память) или стартовым виртуальным диском. Стартовый виртуальный диск собирается по команде mkinitrd в соответствии с профилем компьютера и записывается на диск по тем же правилам, что и ядро. В примере двухсистемной машины, за которой работал Мефодий, также был стартовый виртуальный диск, причем довольно маленький:

Пример 10.5. Размеры и наименование файлов с ядром и стартовым виртуальным диском (html, txt)

Как видно из примера, ядро в четыре раза превосходит по размеру стартовый виртуальный диск. Стоит заметить, что и ядро, и образ диска упакованы с помощью утилиты gzip (причем ядро умеет распаковываться в памяти самостоятельно), поэтому их действительный размер - больше. В файле map хранится карта размещения LILO, а упомянутые в lilo.conf и menu.lst файлы vmlinuz-up и initrd-up.img оказались символьными ссылками на файлы с более "говорящими" именами. Никаких требований к названиям ядер в Linux нет, это дело авторов дистрибутива. В этом случае в имени ядра и образа диска встречается версия ядра (2.4.26), тип сборки std (по-видимому, "standard") и тип архитектуры up (uniprocessor, т.е. однопроцессорная).

Стартовый виртуальный диск. Минимальный набор программ и модулей Linux, необходимый для обеспечения загрузки системы. Представляет собой виртуальную файловую систему в оперативной памяти. Загружается вторичным загрузчиком вместе с ядром.

[root@localhost root]# ls -lg /boot drwxr-xr-x 2 root 4096 Nov 20 21:08 grub -rw------- 1 root 205374 Nov 9 01:33 initrd-2.4.26-std-up.img lrwxrwxrwx 1 root 29 Nov 9 01:33 initrd-up.img -> initrd-2.4.26-std-up.img -rw------- 1 root 45056 Nov 20 19:07 map -rw-r--r-- 1 root 935892 Aug 3 21:59 vmlinuz-2.4.26-std-up lrwxrwxrwx 1 root 26 Nov 9 01:33 vmlinuz-up -> vmlinuz-2.4.26-std-up

Пример 10.5. Размеры и наименование файлов с ядром и стартовым виртуальным диском

Как видно из примера, ядро в четыре раза превосходит по размеру стартовый виртуальный диск. Стоит заметить, что и ядро, и образ диска упакованы с помощью утилиты gzip (причем ядро умеет распаковываться в памяти самостоятельно), поэтому их действительный размер - больше. В файле map хранится карта размещения LILO, а упомянутые в lilo.conf и menu.lst файлы vmlinuz-up и initrd-up.img оказались символьными ссылками на файлы с более "говорящими" именами. Никаких требований к названиям ядер в Linux нет, это дело авторов дистрибутива. В этом случае в имени ядра и образа диска встречается версия ядра (2.4.26), тип сборки std (по-видимому, "standard") и тип архитектуры up (uniprocessor, т.е. однопроцессорная).

Стартовый виртуальный диск. Минимальный набор программ и модулей Linux, необходимый для обеспечения загрузки системы. Представляет собой виртуальную файловую систему в оперативной памяти. Загружается вторичным загрузчиком вместе с ядром.

Уровни выполнения

В Linux схема начальной загрузки слегка сложнее, чем обычная ".d". Связано это с тем, что одну и ту же систему в разных случаях бывает необходимо загружать с разным набором служб. Если, скажем, использование сети нежелательно, удобнее сказать что-то вроде "Система! Загружайся без сети!", чем вручную удалять стартовые сценарии всех предположительно сетевых служб из ".d"-каталога. Необходимость выбора также возникает, если компьютер используется в качестве рабочей станции с запуском графической среды и всего с нею связанного или в качестве стоечного сервера, управлять которым лучше с системной консоли.

Поэтому в Linux предусмотрено несколько вариантов начальной загрузки, называемых уровнями выполнения (run levels). Уровни выполнения нумеруются с 0 до 9:

Уровень 1 соответствует однопользовательскому режиму загрузки системы. При загрузке на уровень 1 не запускается никаких служб, и даже системная консоль, как правило, бывает доступна только одна, так что в системе может работать не более одного пользователя. В однопользовательском режиме изредка работает администратор - исправляет неполадки системы, изменяет ключевые настройки, обслуживает файловые системы.Уровень 2 соответствует многопользовательскому режиму загрузки системы с отключенной сетью. В этом режиме не запускаются никакие сетевые службы, что, с одной стороны, соответствует строгим требованиям безопасности, а с другой стороны, позволяет запускать службы и настраивать сеть вручную.Уровень 3 соответствует многопользовательскому сетевому режиму загрузки системы. Сеть при загрузке на этот уровень настроена, и все необходимые сетевые службы запущены. На этом уровне обычно работают компьютеры-серверы.Уровень 5 соответствует многопользовательскому графическому режиму загрузки системы. На этом уровне обычно функционируют рабочие станции, предоставляя пользователям возможность работать с графической подсистемой X11. Сеть на этом уровне настроена, а вот список запущенных сетевых служб может быть меньше, так как рабочая станция не всегда выполняет серверные функции (хотя, безусловно, может).Уровни 0 и 6 - специальные. Они соответствуют останову и перезагрузке системы. В сущности, это удобные упрощения для действий, обратных загрузке на уровень: все службы останавливаются, диски размонтируются. В случае останова даже электропитание можно отключать программно, если аппаратура позволяет, а в случае перезагрузки система идет на повторную загрузку.

Остальные уровни никак специально в Linux не описаны, однако администратор может использовать и их, определяя особый профиль работы системы. Переход с уровня на уровень выполняется очень просто: по команде init номер_уровня. На какой уровень загружаться при старте системы, написано в inittab (в поле действия должно быть написано "initdefault", а в поле уровни - только одна цифра). Узнать текущий уровень выполнения можно с помощью команды runlevel:

[root@localhost root]# grep initdefault /etc/inittab id:3:initdefault: [root@localhost root]# runlevel N 3

Пример 10.7. Задание и просмотр уровня выполнения (html, txt)

Уровень выполнения. Сохраненный профиль загрузки системы. В Linux реализован выполнением всех сценариев остановки и запуска служб из подкаталога rc.d каталога /etc или /etc/rc.d

Схема ".d" легко учитывает уровни выполнения. В каталоге /etc/rc.d 1) заводится несколько ".d"-подкаталогов, соответствующих каждому уровню выполнения: /etc/rc.d/rcуровень.d. Именно оттуда их запускает стартовый сценарий /etc/rc.d/rc:

Пример 10.8. Содержимое каталогов /etc/rc.d и /etc/rc.d/rc2.d (html, txt)

Переход с уровня на уровень должен сопровождаться не только запуском, но и остановкой служб. Это касается не только уровней 0 и 6, но и любых других. Например, при переходе с уровня 3 на уровень 2 необходимо остановить все сетевые службы. Поэтому схема ".d" была расширена: сначала с параметром "stop" запускаются сценарии, имена которых начинаются на "K" (Kill), а затем, с параметром "start" - те, имена которых начинаются на "S" (Start). В приведенном примере при переходе на уровень 2 останавливается несколько служб, в том числе сетевой метадемон (K50xinetd) и монтирование по сети удаленных файловых систем (K75netfs). Если при переходе с уровня на уровень некой службе не требуется менять своего состояния, сценарий не запускается вовсе. Так, при переходе с уровня 3 на уровень 2 сетевые настройки остаются активными, поэтому соответствующий сценарий (S10network), скорее всего, запущен не будет.

Долгое время считалось, что определение порядка загрузки - дело системного администратора, поэтому расставлять символьные ссылки в каталогах rc*.d приходилось вручную. Однако одно из другого не следует: можно предусмотреть и более простой способ наполнения этих каталогов ссылками. Один из способов такой: поставить в стартовый сценарий комментарий особого вида, в котором описать, на каких уровнях служба должна быть активизирована, и какой по порядку должна быть запущена и остановлена:

[root@localhost root]# grep chkconfig /etc/init.d/netfs # chkconfig: 345 25 75 [root@localhost root]# chkconfig --list netfs netfs 0:off 1:off 2:off 3:on 4:on 5:on 6:off [root@localhost root]# ls /etc/rc.d/rc*.d/*netfs /etc/rc.d/rc0.d/K75netfs /etc/rc.d/rc3.d/S25netfs /etc/rc.d/rc6.d/K75netfs /etc/rc.d/rc1.d/K75netfs /etc/rc.d/rc4.d/S25netfs /etc/rc.d/rc2.d/K75netfs /etc/rc.d/rc5.d/S25netfs

Пример 10.9. Управление порядком выполнения стартовых сценариев (html, txt)

Здесь Мефодий использовал утилиту chkconfig, которая ищет в стартовом сценарии комментарий вида chkconfig: уровни вкл выкл, и самостоятельно проставляет ссылки в соответствии с этими полями: во всех каталогах, упомянутых в уровнях соответствующий netfs сценарий имеет вид Sвклnetfs, а во всех остальных - Kвыклnetfs. Эта же утилита позволяет добавлять и удалять службу на каждом уровне в отдельности или запрещать ее вовсе.

Загрузчик ядра

В задачу вторичного загрузчика входит загрузка и начальная настройка ядра операционной системы. Как правило, ядро системы записывается в файл с определенным именем. Но как вторичному загрузчику прочитать файл с ядром, если в Linux эта операция и есть функция ядра? Эта задача может быть решена тремя способами.

Во-первых, ядро может и не быть файлом на диске. Если загрузка происходит по сети, достаточно попросить у сервера "файл с таким-то именем", и в ответ придет цельная последовательность данных, содержащая запрошенное ядро. Все файловые операции выполнит сервер, на котором система уже загружена и работает. В других случаях ядро "загоняют" в специально выделенный под это раздел, где оно лежит уже не в виде файла, а таким же непрерывным куском, размер и местоположение которого известны. Однако в Linux так поступать не принято, так как места для специального раздела на диске, скажем, IBM-совместимого компьютера может и не найтись.

Во-вторых, можно воспользоваться описанной выше картой размещения: представить ядро в виде набора секторов на диске, записать этот набор в заранее определенное место, а загрузчик заставить собирать ядро из кусков по карте. Использование карты размещения имеет два существенных недостатка: ее создание возможно только под управлением уже загруженной системы, а изменение ядра должно обязательно сопровождаться изменением карты. Если по какой-то причине система не загружается ни в одной из заранее спланированных конфигураций, единственная возможность поправить дело - загрузиться с внешнего носителя (например, с лазерного диска). А система может не загружаться именно потому, что администратор забыл после изменения ядра пересобрать карту: в карте указан список секторов, соответствовавших старому файлу с ядром, и после удаления старого файла в этих секторах может содержаться какой угодно "мусор".

В-третьих, можно научить вторичный загрузчик распознавать структуру файловых систем и находить там файлы по имени. Это заметно увеличит его размер и потребует "удвоения функций" - ведь точно такое же, даже более мощное, распознавание будет и в самом ядре. Зато описанной выше тупиковой ситуации можно избежать, если, скажем, не удалять старое ядро при установке нового, а переименовывать его. Тогда, если загрузка системы с новым ядром не удалась, можно загрузиться еще раз, вручную указав имя файла (или каталога) со старым ядром, под управлением которого все работало исправно.

Вторичный загрузчик может не только загружать ядро, но и настраивать его. Чаще всего используется механизм настройки ядра, похожий на командную строку shell: в роли команды выступает ядро, а в роли параметров - настройки ядра. Настройки ядра нужны для временного изменения его функциональности: например, чтобы выбрать другой графический режим виртуальных консолей, чтобы отключить поддержку дополнительных возможностей внешних устройств (если аппаратура их не поддерживает), чтобы передать самому ядру указания, как загружать систему и т.п.

Очень часто конфигурация вторичного загрузчика предусматривает несколько вариантов загрузки, начиная от нескольких вариантов загрузки одного и того же ядра с разными настройками (например, стандартный профиль и профиль с отключенными расширенными возможностями) и заканчивая вариантами загрузки разных ядер и даже разных операционных систем. Это требует от самого загрузчика некоторого разнообразия интерфейсных средств. С одной стороны, он должен уметь работать в непритязательном окружении, например обмениваться с пользователем данными через последовательный порт, к которому подключена системная консоль. С другой стороны, если есть стандартные графические устройства ввода/вывода, хотелось бы, чтобы загрузчик использовал и их. Поэтому все загрузчики имеют универсальный текстовый интерфейс (зачастую с довольно богатыми возможностями) и разнообразный графический (чаще в виде меню).

Особенная ситуация возникает в случае, когда на компьютере установлено несколько операционных систем (например, если персональный компьютер используется также и для компьютерных игр, строго привязанных к определенной системе). В этом случае не стоит надеяться на "универсальность" вторичного загрузчика: даже если он способен различать множество файловых систем и несколько форматов загрузки ядер, невозможно знать их все. Однако если в загрузочном секторе раздела операционной системы записан первичный загрузчик, можно просто загрузить его, как если бы это произошло непосредственно после работы MBR. Таким образом, вторичный загрузчик может выступать в роли предзагрузчика, передавая управление "по цепочке" (chainloading). К сожалению, чем длиннее цепочка, тем выше вероятность ее порвать: можно, например, загрузить по цепочке MS-DOS, удалить с его помощью раздел Linux, содержавший вторичный загрузчик, а затем переразметить этот раздел, чем и привести компьютер в неработоспособное состояние.

Вторичный загрузчик. Вторая стадия загрузки компьютера: программа, размер и возможности которой практически не зависят от аппаратных требований. Основная задача - полностью подготовить и запустить загрузку операционной системы.

Загрузчик в ПЗУ

Сразу после включения оперативная память компьютера классической архитектуры девственно чиста. Для того чтобы начать работать, процессору необходима хоть какая-то программа. Эта программа автоматически загружается в память из постоянного запоминающего устройства, ПЗУ (или ROM, read-only memory), в которое она вписана раз и навсегда в неизменном виде1). В специализированных компьютерах (например, в дешевых игровых приставках) все, что нужно пользователю, записывается именно на ПЗУ (часто сменное), и запуском программы оттуда загрузка заканчивается.

Обычно в компьютерах общего назначения программа из ПЗУ пользователю ничем полезна не бывает: она невелика, да и делает всегда одно и то же. Слегка изменить поведение программы из ПЗУ можно, оперируя данными, записанными в энергонезависимую память (иногда ее называют CMOS, иногда - NVRAM). Объем энергонезависимой памяти очень невелик, а данные из нее сохраняются после выключения компьютера за счет автономного электропитания (как правило, от батарейки вроде часовой).

Что должна уметь эта начальная программа? Распознавать основные устройства, на которых может быть записана другая - нужная пользователю - программа, уметь загружать эту программу в память и передавать ей выполнение, а также поддерживать интерфейс, позволяющий менять настройки в NVRAM. Собственно, это даже не одна программа, а множество подпрограмм, занимающихся взаимодействием с разнообразными устройствами ввода-вывода - как с теми, на которых могут храниться программы (жесткие и гибкие диски, магнитные ленты и даже сетевые карты), так и теми, посредством которых можно общаться с пользователем (последовательные порты передачи данных - если есть возможность подключить консольный терминал, системная клавиатура и видеокарта - для простых персональных рабочих станций). Этот набор подпрограмм в ПЗУ обычно называется BIOS (basic input-output system).

BIOS. Сокращение от "Basic Input-Output System", набор подпрограмм в ПЗУ, предназначенных для простейшего низкоуровневого доступа к внешним устройствам компьютера. В современных ОС используется только в процессе начальной загрузки.

Этот этап загрузки системы можно назвать нулевым, так как ни от какой системы он не зависит. Его задача - определить (возможно, с помощью пользователя), с какого устройства будет идти загрузка, загрузить оттуда специальную программу-загрузчик и запустить ее. Например, выяснить, что устройство для загрузки - жесткий диск, считать самый первый сектор этого диска и передать управление программе, которая находится в считанной области.

Загрузка системы

С запуска init начинается загрузка самой системы. Во времена молодости Linux и ранее в этом месте никаких подводных камней не наблюдалось. Если ядро содержало подпрограммы для работы со всеми необходимыми устройствами (так называемые "драйверы"), оно загружалось и запускало init. Если ядру недоставало каких-то важных драйверов (например, поддержки дискового массива, с которого и шла загрузка) - оно не загружалось и не запускало. Из положения выходили просто: в ядро старались включить как можно больше драйверов. Такое ядро называлось базовым (generic) и имело довольно внушительный размер. Загрузив систему с базовым ядром, администратор обычно пересобирал его: выбрасывал из специального файла-профиля драйверы всех отсутствующих в системе устройств, быть может, добавлял новые (те, что не нужны для загрузки, но необходимы для работы, например, звуковые) и компилировал из исходных текстов новое, профильное ядро.

что же происходит после запуска

Итак, что же происходит после запуска init?

[root@localhost root]# grep rc /etc/inittab si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2 l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3 l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4 l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5 l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6 [root@localhost root]# grep initdefault /etc/inittab id:5:initdefault:

Пример 10.10. Стартовые сценарии в /etc/inittab (html, txt)

Метод "sysinit" в inittab означает, что процесс запускается во время начальной загрузки системы, до перехода на какой-нибудь уровень выполнения. Следовательно, первым запускается сценарий /etc/rc.d/rc.sysinit. Он настраивает аппаратуру дисковых массивов, проверяет и монтирует дисковые файловые системы, инициализирует область подкачки, межсетевой экран - словом, делает все, без чего дальнейшая полноценная загрузка системы невозможна. Далее из строчки с "initdefault" init узнает, что уровень выполнения по умолчанию - пятый (многопользовательский графический), и выполняет все строки из inittab, в поле уровни которых есть 5. В частности, запускается сценарий rc с параметром 5 (l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5), который и выполняет необходимые действия из ".d"-каталога /etc/rc.d/rc5.d. Метод запуска rc - "wait", так что init ждет, пока не выполнятся все стартовые сценарии, а потом продолжает разбор inittab:

[root@localhost root]# ls /etc/rc.d/rc5.d/ K10acpid S10network S30syslogd S37gpm S50xinetd K20nfs S13portmap S31klogd S40crond S54sshd K65apmd S15random S32hotplug S41anacron S56rawdevices K86nfslock S25netfs S35keytable S44xfs S64power S05kudzu S30sound S36update_wms S45dm S98splash

Пример 10.11. Профиль системы на уровне выполнения 5 (html, txt)

Мефодий заметил, что сценарий K20nfs (с параметром "stop") не выполнился: соответствующего сообщения на системной консоли не появилось. Беглый просмотр /etc/rc.d/init.d/nfs показал, что этот сценарий предназначен для запуска и остановки сервера сетевой файловой системы (NFS). Сервер используется на уровне 3, а на уровне 5 - нет, поэтому при переходе с 3 на 5 его следует останавливать. Поскольку во время начальной загрузки останавливать нечего, сценарий не выполнился.

Из служб, запускаемых именно на пятом уровне, примечателен шрифтовый сервер, под номером 44 (the X font server, xfs) - программа, у которой графическая подсистема получает шрифты (нередко по сети; тогда такой сервер может быть один на несколько рабочих станций), и экранный диспетчер 2), под номером 45 (the X display manager, xdm) - программа, регистрирующая пользователя на манер login, с той разницей, что регистрация и запуск графических приложений могут происходить по сети с удаленного компьютера. Тут разрешилась еще одна загадка: вместо обычной виртуальной консоли и login, Мефодий нередко наблюдал окно графической подсистемы с надписью "Login:" и "Password:", а кое-где даже "Логин:", "Пароль:" и портрет самого пользователя! Оказывается, это были различные версии xdm. Дабы не забивать себе голову разрозненными сведениями, Мефодий решил до поры (до лекции 15) не использовать графическую среду и нажал Ctrl+Alt+F1, переключившись в текстовую консоль.

Текстовая консоль на пятом уровне доступна: записи вида 1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1 обычно включают 5 в поле уровни.

Загрузочный сектор и первичный загрузчик

Чаще всего размер первичного дискового загрузчика - программы, которой передается управление после нулевого этапа, - весьма невелик. Это связано с требованиями универсальности подобного рода программ. Считывать данные с диска можно секторами, размер которых различается для разных типов дисковых устройств (от половины килобайта до восьми или даже больше). Кроме того, если считать один, первый, сектор диска можно всегда одним и тем же способом, то команды чтения нескольких секторов на разных устройствах могут выглядеть по-разному. Поэтому-то первичный загрузчик занимает обычно не более одного сектора в самом начале диска, в его загрузочном секторе.

Если бы первичный загрузчик был побольше, он, наверное, и сам мог бы разобраться, где находится ядро операционной системы, и смог бы самостоятельно считать его, разместить в памяти, настроить и передать ему управление. Однако ядро операционной системы имеет довольно сложную структуру - а значит, и непростой способ загрузки; оно может быть довольно большим, и, что неприятнее всего, может располагаться неизвестно где на диске, подчиняясь законам файловой системы (например, состоять из нескольких частей, разбросанных по диску). Учесть все это первичный загрузчик не в силах. Его задача скромнее: определить, где на диске находится "большой" вторичный загрузчик, загрузить и запустить его. Вторичный загрузчик прост, и его можно положить в заранее определенное место диска, или, на худой конец, положить в заранее определенное место карту размещения, описывающую, где именно искать его части (размер вторичного загрузчика ограничен, поэтому построить такую карту возможно).

Карта размещения. Представление области с необходимыми данными (например, вторичным загрузчиком или ядром системы) в виде списка секторов диска, которые она занимает.

В случае IBM-совместимого компьютера размер загрузочного сектора составляет всего 512 байтов, из которых далеко не все приходятся на программную область. Загрузочный сектор IBM PC, называемый MBR (master boot record), содержит также таблицу разбиения диска, структура которой описана в лекции 11. Понятно, что программа такого размера не может похвастаться разнообразием функций. Стандартный для многих систем загрузочный сектор может только считать таблицу разбиения диска, определить так называемый загрузочный раздел (active partition) и загрузить программу, расположенную в начале этого раздела. Для каждого типа диска может быть своя программная часть MBR, что позволяет считывать данные из любого места диска, сообразуясь с его типом и геометрией. Однако считывать можно все же не более одного сектора: неизвестно, для чего используются установленной на этом разделе операционной системой второй и последующие сектора. Выходит, что стандартная программная часть MBR - это некий предзагрузчик, который считывает и запускает настоящий первичный загрузчик из первого сектора загрузочного раздела.

Существуют версии предзагрузчика, предоставляющие пользователю возможность самостоятельно выбрать, с какого из разделов выполнять загрузку2). Это позволяет для каждой из установленных операционных систем хранить собственный первичный загрузчик в начале раздела и свободно выбирать среди них. В стандартной схеме загрузки Linux используется иной подход: простой первичный загрузчик записывается прямо в MBR, а функция выбора передается вторичному загрузчику.

Первичный загрузчик. Первая стадия загрузки компьютера: программа, размер и возможности которой зависят от аппаратных требований и функций BIOS. Основная задача - загрузить вторичный загрузчик.

Запуск системных служб

Полноценно загруженная Linux-система - не только login на виртуальной консоли. Системе есть чем заняться и помимо идентификации пользователей. Даже если компьютер не работает WWW-, FTP- или почтовым сервером для "внешнего мира", себе самой и своим пользователям система предоставляет множество услуг: отсылка заданий на печать и обеспечение их очереди, запуск заданий по расписанию, проверка целостности и т.п. Набор утилит и системных программ, предназначенных для предоставления таких услуг, принято называть подсистемами или службами.