Различия между версиями 2 и 31 (по 29 версиям)
Версия 2 от 2008-07-22 00:57:31
Размер: 23486
Редактор: ConstantinYershow
Комментарий:
Версия 31 от 2009-03-22 21:52:24
Размер: 29835
Редактор: eSyr
Комментарий:
Удаления помечены так. Добавления помечены так.
Строка 1: Строка 1:
== Принципы человеко-машинного взаимодействия в GNU/Linux ==

=== Парадигмы 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.
## Очевидно, что будучи, операционной системой, GNU/Linux должен отвечать (и отвечает) перечисленным требованиям к операционной системе.

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.
Ответ на этот вопрос можно получить, рассмотрев базовые принципы человеко-машинного взаимодействия в GNU/Linux. Человек должен не просто управлять компьютером, а обладать инструментом для решения (и изобретения решения) любой задачи. Сформулируем теперь ключевое утверждение: GNU/Linux --- это свободная операционная система, то есть комплекс программных средств, обеспечивающий унификацию, разделение и разграничение ресурсов для пользовательских программ, которая базируется на следующих трех принципах.

 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 системе вообще, поскольку известная расшифровка аббревиатуры GNU как ''GNU is Not Unix'' касалась только несвободной природы UNIX в 80-ые годы, но 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.
Строка 3: Строка 26:
Прилепляться к конкретной графической оболочке не стоит по следующим причинам:
 * вы не понимаете, что такое линукс
 * в какой-то момент вам, возможно, прийдётся перейти на другую графическую оболочку
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 интерпретатора следует выбрать пункт ''Терминал'' из меню. При использовании среды KDE (Юниор, Мастер) это выглядит так:
Строка 7: Строка 28:
Для начала, надо ответить на вопрос - в таком случае, что же такое линукс? Из вчерашнего разговора мы знаем, что линукс в первую очередь - сообщество, то, что мы видим - результат работы сообщества, причём эти люди частично между собой сговаривались, а частично каждый это делал для себя. Но эт' не ответ на вопрос. Когда лектор говорит о том, что линукс должен отвечать задачам ОС, о чём он говорит, если всё это являестя пользовательскими приложениями? Тут можно потеоретизировать на тему человек-машинного взаимодействия (см. первые лекции последнего семестра). То есть, есть человек, есть компьютер, человек должен управлять компьютером, и наша задача - не просто научить человека управлять компьютером, а дать ему в руки инструмент для изобретения любого решения. Лектор хочет оставить это место бездоказательным и начать сразу с утверждения. Линукс как ОС, как некий комплекс програмных средств, обеспечивающий унификацию, разделение и разграничение ресурсов для пользовательских программ, базируется на трёх принципах: {{attachment:../ui_cli_konsole1.png}}
Строка 9: Строка 30:
 * Любые системные объекты, которые требуется как-то модифицировать, чтобы управлять системой и приложениями - это файлы. Никаких тинственных кнопок, никаких рабочих столов нет. Оно всё взаимозаменяеме. Что есть - есть файловая сситема, состоящая из каталогов и файлов, и структура файловой системы в линуксе весьма стандартизвана и умопостижима, то есть в ней легко разобраться, что где и для чего нужно. У термина файловая система, замечает лектор, есть два значения: 1) способ хранения файлов на диске и 2) способ представления файлов для пользователя; здесь говорится о втором.
 * Файлы, если они требуют модификации со стороны пользователя или автоматической модификации, должны быть текстовыми, то есть, если превый принцип коротко формулируется как "всё файл", то второй формулируется "всё текст". То есть, с точки зрения пользователя, структура ОС представляется в виде дерева файлов, в каждом из которых хранится какая-то информация, которую можно глазами прочитать. Исключение составляют файлы, которые не предназаначены для чтения и модификации пользователем - программы (те, которые в бинарном виде), библиотеки... Любые другие файлы должны быть по возможности текстовые.
 * Третий принцип состоит в том, каким образом организуется человекомашинное взаимодействие, то есть как человек управляет компьютером если все объекты его управления есть, грубо говоря, текствые файлы, лежащие в каталогах. В этм случае инструмент управления должен работать а) с файлами и б) с текстом, в сумме, с текстовыми файлами. Что это за инструмент? При этом сам инструмент должен быть так организован, чтобы он не выходил из рамок парадигмы файл-текст: челвек и машина должны обмениваться текстами, и в результате этого должны модифицироваться файлы. Неким следствием этого принципа будет то, что основным интерфейсом управления unix-подобной системы в этй парадигме является интерфейс командной строки. В любом случае (то есть, даже если лектор не доказывает его преимущество) очевидно, что он очень подходит для этой парадигмы: вы набираете текстовые команды, компьютер команды интерпретирует (т.е. разбирает этот текст на части, чтобы понять, чего вы ему скомандовали), исполняет и в качестве результата выдаёт обратно текст.
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.
Строка 13: Строка 32:
Понятно, что задачи могут выходить за рамки этого, но сейчас мы говорим не о пользовательских задачах, а об управлении системой как таковой. Лектор сразу говорит, что подробнее об этом можно прочитать в книжке МК, она почти полностью этому посвящена, там тоже есть далеко не всё, тема обширная и её необязательно всю охватывать разумом, если вы хотите познакомиться с линуксом. Её необязательно всю охватывать разумомесли вы не собираетесь пользоваться машиной больше чем точкой для интернет-браузера, точкой для прослушивания музыки и почтовым клиентом - все пункты есть в меню. А вот если вы пытаетесь линукс изучать, вам опять-таки не следует пытаться охватывать всё это разом, а пользоваться таким алгоитмом: если вы хотите решить задачу, для которой у вас недостаточно инструментов (например, у вас есть микроскоп и надо забить девятнадцать гвоздей), не пытайтесь решить задачу имеющимися инструментами (не пытайтесь все девятнадцать гвоздей забить микроскопом, ну один гвоздь разрешается забить микроскопом - чтобы убедиться, что так делать не надо), а изучите, какой интструментарий предоставляет линукс под это дело, выберите подходящий молоток и дальше получайте своё удовольтвие с молотком. Если убрать все иносказания: если вы чувствуете, что решение задаи неэффективно, это значит,что вы просто не знаете нужного инструмента. Ищите инструмент. У линукса очень богатый инструментарий, и, скорее всего, инструмент для решения вашей задачи тоже есть, только вы его ещё не освоили. В результате окажется, что, честно читая документацию в подобных случаях вы накопили багаж знаний, достаточный для решения всех своих, в том числе довольно изощрённых задач, и вам уже прямая дорога в гуру. 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.
Строка 15: Строка 34:
Чуть более формально о том, что такое интерфейс командной строки. Мы все знаем, что есть программа, шелл, интерпретатор командной строки. То есть не просто линукс с вами разговаривает, а при логине запускается много процессов, один из них - специальная прграмма, в задачи которй входит реализация интерфейса командной строки по управлению линуксом. Именно эта программа читает то, что вы вводите с клавиатуры, анализирует, выполняет соответствующие задачи, выводит результаты (свои или других программ) в виде текста. Существует несколько программ, реализующих эту парадигму, не только шелл, но и, например, клиент mysql, python. То есть, идея, что человек сидит за клавиатурой, даёт текстовую команду, эта команда исполняется, результат выводится на экран, она эксплуатировалась много раз с тех пор, как изобрели шелл. Итак, введенная строка разбита на слова. Первое из этих слов считается командой, а все остальные --- параметрами этой команды, пока не встретится слово, являющееся признаком конца команды текущей команды и начала новой или строка не закончится. Откуда взялось такое соглашение? Конечно, можно было на каждый случай жизни придумать специальную команду, но понятно, что слова при таком подходе быстро закончились бы и команды в конце концов стали бы выглядеть довольно странно. Запомнить такой букет было бы, вероятно, совершенно невозможно. Поэтому при работе с командной строкой применяется следующий принцип: команда (обычно это имя утилиты, но об этом далее) решает ту или иную пользовательскую подзадачу, а все параметры этой подзадачи (имена обрабатываемых файлов, нюансы работы) передаются при вводе команды в виде слов.
Строка 17: Строка 36:
Как выглядит команда, которую вы даёте шеллу: команды вводятся построчно, строка разбивается на слова по принципу: последовательности любых симвлов, подряд идущие и не являющиеся разделителями - это слово, а последовательности разделителей - это не слово, а промежуток между словами. Разделители - это пробел, символ табуляции и символ перевода строки (хотя заставить шелл воспринимать последний как разделитель довольно тяжело: перевод строки - управляющая клавиша, и, нажимая её, шеллу передаётся вся строчка целиком). Итак, строка, которую вы вводите, разбирается на слова, первое слово - команда, остальные слова - параметры этой команды. Надо понять, откуда это взникло. Можно было конечно придумать на каждый случай жизни специадльную команду (нарисовать розовую мышку - одна кманда, нарисовать голубую мышку - другая команда, и так далее). Но понятно, что слова быстро кончатся и команды станут выглядеть совсем ужасно, кроме того, запоминать это будет невозможно. Поэтму при работе с командной строкой осуществляется следующий принцип - команда, которая, по сути говоря, утилита, решает некоторую пользовательскую подзадачу, и все параметры (файлы, нюансы работы) передются в виде следующих слов. Пример - то, что мы видим на экране - это команда script с двумя параметрами. Последнее слово по причине того, что шелл его обработал, не является параметром команды script. Наличие символа > - это перенаправление вывода, это значит, что к тому моменту, когда команда запустится, этой группы символов уже не будет. Вначале введем некоторые общепринятые соглашения. Команда следует после символа "$", который пользователь в видит в конце приглашения к вводу при использовании командного интерпретатора. Например, запись
{{{
$ ls
}}}
означает, что следует ввести {{{ls}}} и нажать Enter. Если же для выполнения команды должно происходить от лица суперпользователя (root), то перед командной будет выводится символ "#", которым заканчивается приглашение к вводу для пользователя root. Таким образом, команды
{{{
$ su -
# service network restart
}}}
означают выполнение команды переключения пользователей {{{su}}} с параметром "-" (система запросит пароль суперпользователя) и выполнение команды {{{service}}} с параметрами {{{network}}} и {{{restart}}} с праваими суперпользователя.

Рассмотрим следующую команду:
{{{
$ #script -t my_script 2> my_script.time
}}}

где "$", как уже было сказано, не часть команды, а приглашение ввода. 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. Таким образом, команда была лишь введена, но не выполнена, однако при этом она попала в историю введенных команд (эту историю, разумеется, можно просматривать, например клавишами "вверх" и "вниз"). Представим теперь, что символа комментария в начале строки не стоит:
Строка 20: Строка 55:
#script -t 1.script 2>1.script.time $ script -t my_script 2> my_script.time
Строка 23: Строка 58:
Здесь - пример того, как люди используют историю как записную книжку. Решётка вначале означает комментарий. Эта команда не выполнилась. Но она сохранилась в истории. Каким образом будет разобрана такая команда? Интерпретатор выделит имя команды ("script") и два параметра ("-t" и "my_script"). Cлово "2>" в данном случае параметром команды не является: оно содержит символ "больше" (">") и является указанием интерпретатору выполнять перенаправление вывода сообщений об ошибках в файл {{{my_script.time}}}. К моменту запуска команды это слово будет уже обработано интерпретатором (можно считать, что с точки зрения команды script соответствующая группа символов просто исчезнет).
Строка 25: Строка 60:
Фактически, диалог пользователя и системы при помощи командной строки происходит следующим образом. Пользователь набирает команду в командной строке, шелл обрабатывает строку, в данном случае он смотрит в два места:
 * Он определяет, что это за команда такая script. Есть небольшой набор встроенных в шелл команд (например cd - встроенная команда, потому что нельзя поменять текущий каталог в другой программе). Если команда встроенная, всё хорошо, если нет, шелл ищет по специальному алгоритму, нет ли где утилиты с таким названием.
 * Ещё до этого шелл обрабатывает строку на наличие спецсимволов (когда лектор говорил, что есть два вида символов, он немножко покривил душой: на самом деле, там есть третий тип - управляющие символы). В данном случае, шелл нашёл управляющий символ >, который означает перенаправление вывода. То есть, весь текст, который должен был выходить на стандартный вывод ошибок, был перенаправлен шеллом в файл 1.script.time. После того, как он находит управляющие символы, он их обрабатывает, в данном случае, при запуске команды script вывод ошибок будет перенаправлен не на терминал, а в файл. Более того, script этго даже не заметит, если специально не будет к этому присматриваться. После того, как будет перенаправлен вывод, этот кусок строки удалится из командной строки, и script будет запущен с двумя параметрами.
Фактически, диалог пользователя и системы при помощи командной строки происходит следующим образом. Пользователь набирает команду в командной строке, а интерпетатор эту строку обрабатывает. Обратим внимание на три этапа обработки:
Строка 29: Строка 62:
По этому примеру видно ещё одно: среди параметров есть параметры двух видов: ключи и содержательные параметры. Содержательные параметры - имена объектов, строки, какая-то информация, которая может быть разной. Ключи - специального вида параметры, они обычно начинаются на -, наличие которых в командной строке означает, что команда будет выполняться примерно также, но с некоторыми нюансами. Например, -t заставляет команду script выводить время, а 1.script - содержательный параметр - имя файла, с которым команда будет работать.  * Командный интерпретатор определяет, что за команда была введена (в данном случае это {{{script}}}). В командном интерпретаторе 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 в файловой системе программу с таким именем.
Строка 31: Строка 64:
Во всей этой замечательной нашей речи мы опустили одно: что же делает команда script. Она протоколирует все действия, то есть откладывает в файл и команды, которые мы выводим, и результат, который мы получаем. Нужна для того, чтобы писать примеры.  * Командный интерпретатор 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 интерпретатор 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").
Строка 33: Строка 66:
Давайте вместо команды script будем использовать команду ls, которая показывает список файлов в текущем каталоге. В частности, если звёзды сложились удачно (при наличии алиаса и сответствующего терминала), то она будет все объекты цветом выделять. Но это необязательно. Если вызвать /bin/ls, то раскраски не будет.  * После того, как вывод будет перенаправлен, этот фрагмент строки будет считаться обработанным ("удалится"), а утилита {{{script}}} будет запущена с двумя параметрами.

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 обычно логически 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 дефиса ("-"). В силу этого в unix-подобных системах не принято начинать названия файлов с дефиса.

Наличие в командной строке ключей означает, что команда должна выполняться с некоторыми нюансами и изменениями. Ключ {{{-t}}} в нашем случае заставляет утилиту {{{script}}} дополнительно выводить время ({{{-t}}} --- time), содержательный же параметр {{{my_script}}} --- это имя файла, с которым, согласно нашей команде, утилита должна работать. Следует отметить, что командный интерпретатор в данном случае ничего не знает о смысле этих ключей, для него это просто две строки.

Будем теперь рассматривать вместо команды {{{script}}} команду {{{ls}}} (от англ. ''list''), показывающую список файлов в текущем, если не указано иного, каталоге. При выполнении некоторых специальных условий она так же выделяет объекты различных типов различными цветами, но не всегда. Например, если вызвать команду {{{ls}}} не просто как {{{ls}}}, а как {{{/bin/ls}}} то выделения цветом не произойдет:
Строка 36: Строка 77:
DirDir File Dir1 file1
Строка 38: Строка 79:
Обратите внимание, что если просто выводить названия файлов и каталогов на экран, непонятно, кто из них каталог, а кто файл. Есть ключ -F, который после каталога рисует "/", чтобы мы видели, что это каталог. Вот типичный пример работы ключа, который модифицирует работу программы. Тот параметр, который вы передаёте, никакому объекту не соответствует: это не файл, ни имя; лектор даже затрудняется сказать, что означает буква F. Зато с этим ключом несколько изеняется поведение программы.
Здесь {{{/bin/ls}}} --- это полный путь к соответствующему файлу в дереве каталогов файловой системы, а строка "Dir1 file1" --- это вывод команды {{{/bin/ls}}}, который видит пользователь.

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:
Строка 41: Строка 86:
DirDir/ File Dir1/ file1
Строка 43: Строка 88:
Если указать -s, то можно увидеть ещё и размер объектов. Каталог здесь имеет размер 4 блока, а файл 0, потому что он пустой.
Если указать ключ {{{-s}}}, то мы увидим и размер объектов с точки зрения физической организации файлвовой системы. Каталог в данном случае имеет размер 4 блока, а файл --- 0 блоков (он пуст).
Строка 47: Строка 94:
4 DirDir/ 0 File 4 Dir1/ 0 file1
Строка 49: Строка 96:
Для ключей соблюдается(по возможности) принцип аббревиативности - вместо полных назхваний ключей используется одна буква, с ним как-то связанная. С ключом -F эта связь неочевидна (от слова classiFy), а вот -s означает size. Принцип аббревиативности нужен вот зачем: когда вы используете много разных ключей, вам нужно меньше нажимать на клавиатуру. Например, команда ls -F -s и так небольшая, но её можно ещё сократить, поскольку однобуквенные ключи могут прилипать друг к другу: ls -Fs. Мы ставим один общий минус, а дальше перечисляем все однобуквенные ключи. Достинсмтво однобуквенных ключей - их быстро набирать. Недостатков два: во-первых, их надо помнить. Это при том, что заняты и большие, и маленькие буквы. Например, ключ -a (all) показывает все объекты в директории.
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
итого 4
4 Dir1/ 0 file1
}}}

Мы ставим один общий дефис, 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}}} (англ. ''all'') показывает все объекты в текущем каталоге:
Строка 52: Строка 107:
. .. DirDir File .FileFile . .. Dir1 file1 .file1
Строка 54: Строка 109:
Ключ -A (almost all) выводит почти все объекты, за исключением . и .. которые есть в любом каталоге, и смотреть на них совершенно необязательно.
Как видно, по-умолчанию утилита {{{ls}}} не показывает объекты с именами, начинающимися с точки. Здесь "." и ".." --- ссылки на каталог верхнего уровня и на текущий каталог. Ключ же -A (''almost all'') заставит вывести "почти все" объекты: будут пропущены "." и ".." (они есть в любом каталоге, и информация о них обычно не нужна):
Строка 57: Строка 114:
DirDir File .FileFile Dir1 file1 .file1
Строка 59: Строка 116:
Во-вторых, через некоторое время алфавит заканчивается. Когда ключей много или кни используются редко, то используется полнословная нотация, когда ключи начинаются с двух минусов (тем самым мы не отступаем от правила, что ключи начинаются на минус), и тогда идёт полное название параметра.
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 дефисов, после которых идет полное название параметра (при этом мы не отступаем от правила, предписывающего ключам начинаться с дефиса). Чаще всего однобуквенные ключи имеют полнословные эквиваленты:
Строка 62: Строка 121:
. .. DirDir File .FileFile
$ ls --almostr-all
DirDir File .FileFile
. .. Dir1 file1 .file1
$ ls --almost-all
Dir1 file1 .file1
Строка 66: Строка 125:
Надо учитиывать, что это соглашения, и они могут не выполняться, то есть никто вам не мешает написать программу, которая не будет работать с ключами. Есть несколько таких программ (dd, ps, tar), они были написаны давно, когда этого соглашения не было.
Важно понимать, что описанные принципы работы с ключами --- это всего лишь соглашения, которые, увы, соблюдаются не всеми и не всегда. 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.
Строка 74: Строка 134:
|| 20 || 1 || 1 || 1 || || 1 || ConstantinYershow, DmitryChistikov, VsevolodKrishchenko || || || || 90 || 1 || 1 || 1 || || 1 || ConstantinYershow, DmitryChistikov, VsevolodKrishchenko || || ||

Принципы человеко-машинного взаимодействия в GNU/Linux

Парадигмы 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. Ответ на этот вопрос можно получить, рассмотрев базовые принципы человеко-машинного взаимодействия в GNU/Linux. Человек должен не просто управлять компьютером, а обладать инструментом для решения (и изобретения решения) любой задачи. Сформулируем теперь ключевое утверждение: GNU/Linux --- это свободная операционная система, то есть комплекс программных средств, обеспечивающий унификацию, разделение и разграничение ресурсов для пользовательских программ, которая базируется на следующих трех принципах.

  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 системе вообще, поскольку известная расшифровка аббревиатуры GNU как GNU is Not Unix касалась только несвободной природы UNIX в 80-ые годы, но 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 интерпретатора следует выбрать пункт Терминал из меню. При использовании среды KDE (Юниор, Мастер) это выглядит так:

../ui_cli_konsole1.png

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, пока не встретится слово, являющееся признаком конца команды текущей команды и начала новой или строка не закончится. Откуда взялось такое соглашение? Конечно, можно было на каждый случай жизни придумать специальную команду, но понятно, что слова при таком подходе быстро закончились бы и команды в конце концов стали бы выглядеть довольно странно. Запомнить такой букет было бы, вероятно, совершенно невозможно. Поэтому при работе с командной строкой применяется следующий принцип: команда (обычно это имя утилиты, но об этом далее) решает ту или иную пользовательскую подзадачу, а все параметры этой подзадачи (имена обрабатываемых файлов, нюансы работы) передаются при вводе команды в виде слов.

Вначале введем некоторые общепринятые соглашения. Команда следует после символа "$", который пользователь в видит в конце приглашения к вводу при использовании командного интерпретатора. Например, запись

$ ls

означает, что следует ввести ls и нажать Enter. Если же для выполнения команды должно происходить от лица суперпользователя (root), то перед командной будет выводится символ "#", которым заканчивается приглашение к вводу для пользователя root. Таким образом, команды

$ su -
# service network restart

означают выполнение команды переключения пользователей su с параметром "-" (система запросит пароль суперпользователя) и выполнение команды service с параметрами network и restart с праваими суперпользователя.

Рассмотрим следующую команду:

$ #script -t my_script 2> my_script.time

где "$", как уже было сказано, не часть команды, а приглашение ввода. 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. Таким образом, команда была лишь введена, но не выполнена, однако при этом она попала в историю введенных команд (эту историю, разумеется, можно просматривать, например клавишами "вверх" и "вниз"). Представим теперь, что символа комментария в начале строки не стоит:

$ script -t my_script 2> my_script.time

Каким образом будет разобрана такая команда? Интерпретатор выделит имя команды ("script") и два параметра ("-t" и "my_script"). Cлово "2>" в данном случае параметром команды не является: оно содержит символ "больше" (">") и является указанием интерпретатору выполнять перенаправление вывода сообщений об ошибках в файл my_script.time. К моменту запуска команды это слово будет уже обработано интерпретатором (можно считать, что с точки зрения команды script соответствующая группа символов просто исчезнет).

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

  • Командный интерпретатор определяет, что за команда была введена (в данном случае это script). В командном интерпретаторе 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 в файловой системе программу с таким именем.

  • Командный интерпретатор 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 интерпретатор 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.

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 обычно логически 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 дефиса ("-"). В силу этого в unix-подобных системах не принято начинать названия файлов с дефиса.

Наличие в командной строке ключей означает, что команда должна выполняться с некоторыми нюансами и изменениями. Ключ -t в нашем случае заставляет утилиту script дополнительно выводить время (-t --- time), содержательный же параметр my_script --- это имя файла, с которым, согласно нашей команде, утилита должна работать. Следует отметить, что командный интерпретатор в данном случае ничего не знает о смысле этих ключей, для него это просто две строки.

Будем теперь рассматривать вместо команды script команду ls (от англ. list), показывающую список файлов в текущем, если не указано иного, каталоге. При выполнении некоторых специальных условий она так же выделяет объекты различных типов различными цветами, но не всегда. Например, если вызвать команду ls не просто как ls, а как /bin/ls то выделения цветом не произойдет:

$ /bin/ls
Dir1 file1

Здесь /bin/ls --- это полный путь к соответствующему файлу в дереве каталогов файловой системы, а строка "Dir1 file1" --- это вывод команды /bin/ls, который видит пользователь.

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
Dir1/  file1

Если указать ключ -s, то мы увидим и размер объектов с точки зрения физической организации файлвовой системы. Каталог в данном случае имеет размер 4 блока, а файл --- 0 блоков (он пуст).

$ ls -F -s
итого 4
4 Dir1/  0 file1

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
итого 4
4 Dir1/  0 file1

Мы ставим один общий дефис, 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 (англ. all) показывает все объекты в текущем каталоге:

$ ls -a
.  ..  Dir1  file1  .file1

Как видно, по-умолчанию утилита ls не показывает объекты с именами, начинающимися с точки. Здесь "." и ".." --- ссылки на каталог верхнего уровня и на текущий каталог. Ключ же -A (almost all) заставит вывести "почти все" объекты: будут пропущены "." и ".." (они есть в любом каталоге, и информация о них обычно не нужна):

$ ls -A
Dir1  file1  .file1

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 дефисов, после которых идет полное название параметра (при этом мы не отступаем от правила, предписывающего ключам начинаться с дефиса). Чаще всего однобуквенные ключи имеют полнословные эквиваленты:

$ ls --all
.  ..  Dir1  file1  .file1
$ ls --almost-all
Dir1  file1  .file1

Важно понимать, что описанные принципы работы с ключами --- это всего лишь соглашения, которые, увы, соблюдаются не всеми и не всегда. 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.


Сведения о ресурсах

Готовность (%)

Продолжительность (ак. ч.)

Подготовка (календ. ч.)

Полный текст (раб. д.)

Предварительные знания

Level

Maintainer

Start date

End date

90

1

1

1

1

ConstantinYershow, DmitryChistikov, VsevolodKrishchenko


CategoryLectures CategoryPspo CategoryMpgu CategoryUneex

PspoClasses/080717/03ConsoleBasics (последним исправлял пользователь eSyr 2009-03-22 21:52:24)