Differences between revisions 19 and 20
Revision 19 as of 2008-07-28 19:35:39
Size: 27776
Comment:
Revision 20 as of 2008-07-28 20:02:31
Size: 28674
Comment:
Deletions are marked like this. Additions are marked like this.
Line 16: Line 16:
Следует отметить, что все сказанное выше относится к любой, Unix-подобной системой вообще, поскольку расшифровка аббревиатуры
GNU как GNU is Not Unix касалось только несвободной природы UNIX в 80-ые годы, а не ее принципов как операционной системы.
Следует отметить, что все сказанное выше относится к любой Unix-подобной операционной системой вообще, поскольку расшифровка аббревиатуры GNU как ''GNU is Not Unix'' касалось только несвободной природы UNIX в 80-ые годы, а не ее принципов как операционной системы.
Line 25: Line 24:
Расскажем теперь об интерфейсе командной строки чуть более формально. Этот интерфейс на самом деле предоставляется специальной программой --- Shell'ом, или интерпретатором командной строки. Другими словами, это не Линукс с нами "разговаривает", а специальный процесс --- один из запускаемых при логине (входе в систему). Чем занимается эта программа? Она читает то, что мы вводим с клавиатуры, анализирует, выполняет соответствующие задачи и выводит результаты --- как свои, так и других программ --- в виде текста. Отметим, что данная парадигма реализуется не только Shell'ом: подобный интерфейс имеют, скажем, интерпретатор языка программирования python, клиент базы данных mysql и другие программы. Расскажем теперь об интерфейсе командной строки чуть более формально. Этот интерфейс на самом деле предоставляется специальной программой --- интерпретатором командной строки, называемого также командной оболочкой или "шеллом" (англ. ''unix shell''). Другими словами, это не само ядро Linux с нами "разговаривает", а специальный пользовательский процесс --- один из запускаемых при входе пользователя в систему. По-умолчанию это запущенный файл {{{/bin/bash}}}. Чем занимается эта программа? Она читает то, что мы вводим с клавиатуры, анализирует, выполняет соответствующие задачи и выводит результаты --- как свои, так и других программ --- в виде текста. При использовании графической среды для запуска командного интерпретатра следует выбрать пункт ''Терминал'' из меню.
Line 27: Line 26:
Подаваемые Shell'у команды обыкновенно вводятся построчно. Каждая строка разбивается на слова в соответствии с простым правилом: последовательность любых символов, идущих подряд и не являющихся разделителями --- это слово, а последовательность разделителей --- промежуток между словами. Разделителями являются пробел, символ табуляции и символ перевода строки. Заметим, что заставить Shell воспринимать символ перевода строки как разделитель довольно непросто: перевод строки --- это управляющая клавиша, поэтому при ее нажатии Shell'у передается вся набранная строка, которую он воспринимает как законченную команду. Команды для выполнения командной оболочкой могут как вводится с клавиатуры, так и браться из файла, называемого командным сценарием или "скриптом" (англ. ''shell script''). Команды не обязательно исполняются последовательно --- на самом деле командная оболочка является интерпретатором специализированного языка программирования! Отметим, что данная парадигма реализуется не только командной оболочкой: подобный интерфейс имеют, скажем, интерпретатор языка программирования Python, клиент базы данных MySQL и другие программы.

Отдаваемые командному интерпретатору команды обыкновенно вводятся построчно. Каждая строка разбивается на слова в соответствии с простым правилом: последовательность любых символов, идущих подряд и не являющихся разделителями --- это слово, а последовательность разделителей --- промежуток между словами. Разделителями являются пробел, символ табуляции и символ перевода строки, причем последний актуален в качестве разделителя при использовании файлов сценариев, а не в случае ввода с клавиатуры.

Принципы человеко-машинного взаимодействия в GNU/Linux

С точки зрения изучения системы GNU/Linux, излишняя привязка к конкретной графической среде весьма сомнительна по следующим причинам:

  • во-первых, графическая оболочка сама по себе не дает понимания, "что такое Линукс" как операционная система;
  • во-вторых, может наступить момент, когда придется переходить на другую графическую среду, с другими принципами организации: только самых распространенных сред --- три (KDE, Gnome, XFCE);
  • в-третьих, существует целый класс задач системного администрирования, решаемых с интенсивным использованием командной строки.

Ответим теперь на вопрос: что же такое GNU/Linux (или, неформально, "Линукс")? Мы уже отметили, что это, в первую очередь, свободный программный продукт, разрабатываемый множеством сообществ разработчиков. Однако, это ответ с точки зрения процесса разработки и он неполон.

  1. "Все --- файл". Для управления операционной системой и GNU/Linux и ее системными сервисами используются файлы. Таким образом, одним из центральных объектов нашего изучения становится файловая система (ФС). Заметим, что этот термин может означать как способ хранения файлов на диске (физическая организация), так и способ представления файлов для пользователя (логическая организация). Речь в данном случае идет, разумеется, о втором из значений. С достаточной степенью точности можно считать, что с точки зрения пользователя файловая система состоит из выстроенных в древовидную структуру каталогов и файлов. Организация файловой системы в GNU/Linux стандартизована и вполне умопостижима --- разобраться, что где лежит и для чего нужно обыкновенно не составляет труда.

  2. "Все --- текст". Файлы, требующие ручной или автоматической модификации, --- текстовые. С точки зрения пользователя, структура файловой системы (являющаяся некоторой проекцией всей ОС) представляется в виде дерева файлов, причем в файлах конфигурации информация хранится в пригодном для чтения и изменения человеком текстом виде. Файлы, не предназначенные для непосредственого чтения и модификации пользователем, могут быть бинарными, например к ним относятся программы в бинарном и библиотеки в откомпилированном виде.

  3. Управление системой есть работа со набором специальных инструментов, манипулирующим текстовыми файлами (строго говоря, файлами и текстом вообще). Сам инструмент также не выходит за рамки парадигмы "файл --- текст": человек и машина обмениваются текстами, в результате чего модифицируются файлы. Следствием данного принципа является то, что основным интерфейсом управления GNU/Linux является интерфейс командной строки. Понятно, что он очень хорошо подходит для описанной парадигмы: пользователь набирает текстовые команды, компьютер команды интерпретирует, исполняет и в качестве результата выдает обратно текст.

Следует отметить, что все сказанное выше относится к любой Unix-подобной операционной системой вообще, поскольку расшифровка аббревиатуры GNU как GNU is Not Unix касалось только несвободной природы UNIX в 80-ые годы, а не ее принципов как операционной системы.

Безусловно, существуют выходящие за рамки описанной парадигмы пользовательские задачи. Заметим, однако, что речь в данном случае идет об управлении операционной системой как таковой. Чтобы пользоваться компьютером как точкой запуска интернет-браузера, аудиоплеера и почтового клиента, не обязательно разбираться во всех тонкостях: все нужные приложения легко найти в меню графической среды пользователя. Если же мы захотим изучать GNU/Linux как операционную систему, то разумно пользоваться следующей схемой. Допустим, мы хотим решить какую-то задачу управления системой, а инструментов перед собой видим недостаточно: у нас есть микроскоп, а нам нужно забить девятнадцать гвоздей. Не следует пытаться решить задачу имеющимися инструментами: как максимум, можно один гвоздь забить микроскопом, чтобы убедиться в нецелесообразности такого подхода. Вместо этого имеет смысл изучить содержимое ящика с инструментами, выбрать из этих инструментов подходящий (молоток) и в дальнейшем пользоваться для забивания гвоздей именно им.

Иными словами, если решение задачи представляется малоэффективным, то это вероятно значит, что используется плохо подходящий инструмент: нужный инструмент попросту не найден или же недостаточно освоен. GNU/Linux предоставляет очень богатый инструментарий, позволяющий пользователю при необходимости объединять имеющиеся инструменты в более сложные. Чтение в таких ситуациях документации позволяет накопить багаж знаний, достаточных для решения всех своих, в том числе довольно изощренных, задач.

Основы использования командной строки

Расскажем теперь об интерфейсе командной строки чуть более формально. Этот интерфейс на самом деле предоставляется специальной программой --- интерпретатором командной строки, называемого также командной оболочкой или "шеллом" (англ. unix shell). Другими словами, это не само ядро Linux с нами "разговаривает", а специальный пользовательский процесс --- один из запускаемых при входе пользователя в систему. По-умолчанию это запущенный файл /bin/bash. Чем занимается эта программа? Она читает то, что мы вводим с клавиатуры, анализирует, выполняет соответствующие задачи и выводит результаты --- как свои, так и других программ --- в виде текста. При использовании графической среды для запуска командного интерпретатра следует выбрать пункт Терминал из меню.

Команды для выполнения командной оболочкой могут как вводится с клавиатуры, так и браться из файла, называемого командным сценарием или "скриптом" (англ. shell script). Команды не обязательно исполняются последовательно --- на самом деле командная оболочка является интерпретатором специализированного языка программирования! Отметим, что данная парадигма реализуется не только командной оболочкой: подобный интерфейс имеют, скажем, интерпретатор языка программирования Python, клиент базы данных MySQL и другие программы.

Отдаваемые командному интерпретатору команды обыкновенно вводятся построчно. Каждая строка разбивается на слова в соответствии с простым правилом: последовательность любых символов, идущих подряд и не являющихся разделителями --- это слово, а последовательность разделителей --- промежуток между словами. Разделителями являются пробел, символ табуляции и символ перевода строки, причем последний актуален в качестве разделителя при использовании файлов сценариев, а не в случае ввода с клавиатуры.

Итак, введенная строка разбита на слова. Первое из этих слов считается командой, а все остальные --- параметрами этой команды. Откуда взялось такое соглашение? Конечно, можно было на каждый случай жизни придумать специальную команду: нарисовать розовую мышку --- одна команда, нарисовать голубую мышку --- другая. Понятно, однако, что слова при таком подходе быстро закончились бы и команды в конце концов стали бы выглядеть довольно странно. Запомнить такой букет было бы, ясное дело, совершенно невозможно. Поэтому при работе с командной строкой применяется следующий принцип: команда (на самом деле --- скорее утилита, но об этом далее) решает ту или иную пользовательскую подзадачу, а все параметры этой подзадачи (имена файлов, нюансы работы) передаются при вводе команды в виде слов (второго и последующих).

Рассмотрим следующую команду:

#script -t 1.script 2>1.script.time

Это пример того, как люди используют список введенных ими команд ("историю") в качестве записной книжки. Дело в том, что введенная в начале строки решетка является специальным символом, обозначающим комментарий. Эта команда была лишь введена, но не выполнена, однако при этом она попала в историю введенных команд (эту историю, разумеется, можно просматривать). Представим теперь, что символа комментария в начале строки не стоит:

script -t 1.script 2>1.script.time

Каким образом будет разобрана такая команда? Интерпретатор выделит имя команды ("script") и два параметра ("-t" и "1.script"). Последнее из введенных слов в данном случае параметром команды не является: оно содержит символ "больше" (">") и является указанием Shell'у выполнять перенаправление вывода. К моменту запуска команды это слово будет уже обработано интерпретатором (можно считать, что соответствующая группа символов просто исчезнет).

Фактически, диалог пользователя и системы при помощи командной строки происходит следующим образом. Пользователь набирает команду в командной строке, а Shell эту строку обрабатывает. Обратим внимание на два этапа обработки:

  • Shell определяет, что за команда была введена (в данном случае --- script). В Shell есть небольшой набор встроенных (built-in) команд --- чтобы их выполнить, не нужно запускать отдельных программ (хорошим примером является команда cd, изменяющая текущий каталог). Если команда является встроенной, то она будет выполнена самим интерпретатором, в противном же случае он по специальному алгоритму будет вначале искать утилиту (программу) с таким названием (именем).
  • Shell просматривает строку и ищет в ней специальные управляющие символы. Ранее, когда шла речь об обыкновенных символах и разделителях, мы намеренно допустили некоторую неточность. На самом деле есть и третий тип символов --- управляющие. После того, как Shell находит управляющие символы, он их обрабатывает в соответствии с их значением. В данном случае стандартный вывод (поток) ошибок утилиты script перенаправляется не на терминал, а в файл (сама утилита script этого даже не заметит, если не будет специально "присматриваться"). После того, как вывод будет перенаправлен, этот фрагмент строки будет считаться обработанным ("удалится"), а утилита script будет запущена с двумя параметрами.

    В этом абзаце используется слово терминал без всяких пояснений. На мой взгляд, необходимо (а) прокомментировать это место и (б) показать, где пользователь может увидеть собственно командную строку (эмуляторы терминала в меню, "виртуальные терминалы" на Alt+F?). -- DmitryChistikov 2008-07-27 08:55:52

    • Дополнение: (в) дать ссылку вперед на пятую часть той же лекции. -- DmitryChistikov 2008-07-27 09:29:07

Чем же занимается утилита script? Оказывается, она протоколирует все действия, производимые пользователем: записывает в специальный файл вводимые команды и получаемые результаты. Именно эта утилита и использовалась для написания наших примеров.

Заметим теперь, что передаваемые команде параметры обыкновенно разбиваются на две группы --- ключи и содержательные параметры. Содержательные параметры --- это имена объектов, строки, специальная информация. Ключи же --- это особого вида параметры, начинающиеся обычно с минуса ("-"). Наличие в командной строке ключей означает, что команда должна выполняться приблизительно так же, но с некоторыми нюансами (изменениями). Ключ -t в нашем случае заставляет утилиту script дополнительно выводить время (time), содержательный же параметр 1.script называет по имени файл, с которым, согласно нашей команде, утилита должна работать.

  • Кстати говоря, здесь неплохо бы сказать пару слов о приглашении (о том, которое PS1), чтобы начинающиеся с символа $ (а в других текстах, возможно, и с #) тайпскрипты не вызывали недоумения. -- DmitryChistikov 2008-07-27 09:13:14

    • Дополнение: еще раз дать ссылку вперед на пятую часть той же лекции. -- DmitryChistikov 2008-07-27 09:29:07

Будем теперь рассматривать вместо команды script команду ls, показывающую список файлов в текущем (если не указано иного) каталоге. При выполнении некоторых специальных условий (к примеру, при наличии алиаса и соответствующего терминала --- но на этом мы останавливаться не будем) она выделяет объекты различных типов различными цветами. Это, однако, выполняется не всегда. Если вызвать команду ls не просто как "ls", а как "/bin/ls" (это полный путь к соответствующему файлу в дереве каталогов), то выделения цветом не произойдет:

$ /bin/ls
DirDir  File

Обратим внимание, что отличить имя файла от имени каталога в выводе ls без раскраски невозможно. Можно, однако, указать ключ -F, который заставит ls после имен каталогов выводить символ "/". Это типичный пример использования ключа, который модифицирует работу программы. Передаваемый параметр не соответствует никакому объекту: это не файл и не имя. С этим ключом, однако, поведение программы несколько изменяется:

$ ls -F
DirDir/  File

Если указать ключ -s, то мы увидим и размер объектов. Каталог в данном случае имеет размер 4 блока, а файл --- 0 (он пуст).

$ ls -F -s
итого 4
4 DirDir/  0 File

Для ключей по возможности соблюдается принцип аббревиативности: вместо полных названий используется одна буква, с названием как-либо связанная. Для ключа -F эта связь неочевидна (от слова classiFy), а вот -s означает size (размер). Принцип аббревиативности нужен вот зачем: когда используется сразу несколько ключей, появляется возможность уменьшить количество набираемых символов. Например, команда "ls -F -s" и так не слишком длинная, однако ее можно еще сократить, поскольку однобуквенные ключи могут прилипать друг к другу: "ls -Fs". Мы ставим один общий минус, а дальше перечисляем все однобуквенные ключи. Достоинство однобуквенных ключей --- их быстро набирать. Недостатков у них два. Во-первых, не всегда легко запомнить значения всех ключей (смысл сокращений). Отметим, что используются в ключах как маленькие, так и большие буквы. Так, ls с ключом -a (all) показывает все объекты в текущем каталоге:

$ ls -a
.  ..  DirDir  File  .FileFile

Ключ же -A (almost all) заставит ls вывести "почти все" объекты: будут пропущены . и .. (они есть в любом каталоге, и информация о них нужна не всегда):

$ ls -A
DirDir  File  .FileFile

Второй недостаток однобуквенных ключей состоит в том, что алфавит рано или поздно заканчивается и букв начинает не хватать. Когда ключей много или используются некоторые из них редко, то применяют полнословную нотацию. Ключи в этом случае начинаются с двух минусов, после которых идет полное название параметра (при этом мы не отступаем от правила, предписывающего ключам начинаться с минуса). Чаще всего однобуквенные ключи имеют полнословные эквиваленты:

$ ls --all
.  ..  DirDir  File  .FileFile
$ ls --almost-all
DirDir  File  .FileFile

Важно понимать, что описанные принципы работы с ключами --- это всего лишь соглашения, которые, увы, соблюдаются не всеми. Никто не мешает создать программу, с ключами не работающую вовсе или использующую другие принципы их написания. Несколько таких программ --- dd, ps, tar --- были созданы давно, когда этого соглашения не было, а потому передаваемые им параметры выглядят несколько иначе.

  • Мне почему-то (see Wikipedia) кажется более правильным использовать термин дефис (hyphen) вместо минус в данном контексте. Возможно, следует подправить этот и некоторые другие модули. -- DmitryChistikov 2008-07-27 09:13:14


Сведения о ресурсах

Готовность (%)

Продолжительность (ак. ч.)

Подготовка (календ. ч.)

Полный текст (раб. д.)

Предварительные знания

Level

Maintainer

Start date

End date

55

1

1

1

1

ConstantinYershow, DmitryChistikov, VsevolodKrishchenko


CategoryLectures CategoryPspo CategoryMpgu CategoryUneex

PspoClasses/080717/03ConsoleBasics (last edited 2009-03-22 18:52:24 by eSyr)