Linux: Полное руководство — страница 19 из 98

Важнейшим из пользовательских процессов является командная оболочка (она же командный интерпретатор, или просто shell). Именно она обеспечивает взаимодействие пользователя с системой в текстовом режиме, позволяя вводить команды. Именно она запускается, когда вы регистрируетесь на текстовой консоли, и предоставляет вам интерфейс командной строки.

Не нужно, увлекшись удобствами графического интерфейса, недооценивать командную строку. Во-первых, многие административные задачи могут быть выполнены только оттуда; во-вторых, командная строка — самое удобное средство автоматизации рутинных процедур.

Командой в Linux считается все, что может быть исполнено: исполняемые файлы, встроенные команды оболочки, псевдонимы команд, пользовательские функции, файлы сценариев (скрипты) — заранее подготовленные последовательности команд в текстовом виде. До сих пор, приводя примеры команд, я не различал их по происхождению, и дальше не собираюсь делать этого, кроме особых случаев.

Оболочка принимает вводимые пользователем команды, обрабатывает, если нужно, их аргументы, отправляет команды на выполнение, принимает возвращаемые ими значения и выполняет определенные действия в зависимости от этих значений. Кроме того, в оболочку встроен язык программирования (командный язык), позволяющий писать сложные разветвленные командные сценарии. Именно командный язык отличает разные оболочки друг от друга, и именно из него исходят пользователи, выбирая любимую и нелюбимую оболочки.

Для Linux разработано много командных интерпретаторов. Вот несколько из них:

shBourne shell, оболочка Борна, стандарт для многих UNIX-подобных систем;

bashBourne Again shell, «еще одна оболочка Борна»;

cshС shell, оболочка Си: синтаксис ее командного языка похож на синтаксис языка С;

tcshtiny С shell, минимальная оболочка Си;

pdkshpublic domain Korn shell, общедоступная оболочка Корна;

sashstand-alone shell, автономная оболочка, может быть использована в случае, когда программные библиотеки недоступны.

Список всех установленных в системе программ-оболочек находится в файле /etc/shells. У меня он выглядит так:

/bin/sh
/bin/bash
/sbin/nologin # это "оболочка" для тех,
              # кому запрещен вход в систему
/bin/ash
/bin/bsh
/bin/ksh
/usr/bin/ksh
/usr/bin/pdksh
/bin/tcsh
/bin/csh

Начальная оболочка для каждого пользователя, запускаемая для него при регистрации в системе, указывается в файле /etc/passwd:

$ grep den /etc/passwd # выбрать из файла строки,
                       # содержащие подстроку den
den:x:501:501:Denis:/home/den:/bin/bash

В дальнейшем вы можете сменить текущую ободочку на любую из установленных (точнее, войти в подоболочку). Чтобы выйти из нее и вернуться в родительскую оболочку, введите команду exit. В начальной оболочке эта команда завершает сеанс работы.

В любой оболочке можно запускать командные сценарии, состоящие из команд другой оболочки: первая строка каждого сценария содержит указание на то, в какой оболочке его следует выполнять, и текущая оболочка запускает для него указанную как дочерний процесс.

По умолчанию новому пользователю назначается оболочка bash. Это прекрасная оболочка, включающая много усовершенствований и лучших свойств других ободочек, и менять ее я не рекомендую. В дальнейшем, говоря «оболочка», я буду иметь в виду именно bash.

3.4.1. Встроенные команды

Список встроенных команд оболочки bash можно получить по команде help или найти на man-странице в секции SHELL BUILTIN COMMANDS. Напоминаю, что поиск в выводе команды man выполняется командой /<образец><Ввод>, а поиск следующего вхождения образца — по нажатии клавиши .

Справку по команде, имя которой вы знаете, можно получить командой help <имя>.

Вот несколько полезных встроенных команд:

♦alias <псевдоним><длинная команда с аргументами> — назначение псевдонима. Без аргументов выводит список всех имеющихся псевдонимов. Обратите внимание, что у пользователя root команда rm сделана псевдонимом для «rm -i», чтобы он не забыл воспользоваться ключом -i (см.п.2.1.4.3). Вы тоже можете назначить псевдоним для опасной команды risk, создав сценарий, который сначала будет спрашивать «а вы уверены?», и только при положительном ответе запускать risk на выполнение. Дайте этому сценарию имя risk, а внутри него ссылайтесь на настоящую команду risk по ее полному пути. Удалить псевдоним из списка можно командой unalias.

♦echo [аргументы] — вывод аргументов на экран. Полезно, если нужно выполнить подстановку (п.3.4.4) и посмотреть, что получится.

♦enable <имя_команды> — заставляет оболочку вместо встроенной команды выполнить исполняемый файл с таким же именем. Полезно, если у вас есть собственный сценарий по имени, например, echo.

♦eval [аргументы] — конструирование команды на лету, из указанных аргументов, и отправка ее на выполнение.

♦let <переменная>=<арифметическое выражение> — вычисление выражений. Так, команда var= 1 + 2 присвоит переменной var (см. п.3.4.3) значение «1 + 2», а команда let var=1+2 — значение «3».

♦source <файл> — прочитать и выполнить команды, содержащиеся в файле. Применяется для определения пользовательских переменных и функций (п.3.4.3).

Другие встроенные команды служат инструкциями командного языка bash.

3.4.2. История команд

Оболочка предлагает вам много возможностей для облегчения ввода команд и редактирования командной строки. Помимо функции автозаполнения, с которой вы познакомились в п.1.1.4.7, bash содержит механизм командной истории. Суть его в том, что вводимые вами команды (по умолчанию 1000) запоминаются и доступны для повторного вызова — без изменений или с ними.

Команда history без аргументов выводит всю историю, нумеруя при этом команды в порядке их ввода.

Если вас интересуют только последние несколько команд:

$ history 23 # показать последние 23 команды

Если вас интересуют все команды, имеющие отношение к монтированию каталога public:

$ history | grep mount | grep public
# еще один пример конвейера

Номера команд выводятся для того, чтобы вы могли снова ввести эту команду, набрав

$ ! <номер>

или

$ !! # запускает последнюю из введенных команд

или

$ !<первые_буквы> # запускает последнюю из команд,
# начинающихся с этих букв.

Стрелки «вверх» и «вниз» перемещают по командной истории, не отправляя команду на выполнение, а вводя ее в командную строку для редактирования.

Последнюю команду может для вас отредактировать сама оболочка. Для этого вместо команды введите:

$ ^что_заменить^чем_заменить

Например, вы запросили справку по команде оболочке bash: man bash. Если сразу после этого вы хотите посмотреть справку по оболочке csh, можете вместо man csh набрать

$ ^ba^c

Помните, что замене подлежит первое вхождение подстроки «что_заменить».

Если вы хотите не изменить, а дополнить последнюю команду (например, пропустить ее вывод через фильтр more), введите

$ !! | more

3.4.3. Переменные

Описание и использование переменных

Как любой язык программирования, командный язык bash поддерживает переменные. Тип их — строковый. Оператор присваивания выглядит так:

$ <имя_переменной>=<значение>

Имя должно начинаться с буквы и может состоять из латинских букв, цифр, знака подчеркивания. Если значение переменной содержит специальные символы, их нужно экранировать кавычками или обратным слэшем (см. п. 2.1.1).

Операция подстановки значения переменной обозначается символом $ (не путайте с приглашением bash). Вывести значение переменной можно командой echo:

$ cwd=/home/den/MyDownloads/packages
$ echo cwd # выводит имя переменной
cwd
$ echo $cwd # выводит значение переменной
/home/den/MyDownloads/packages

Установленные таким образом переменные доступны только встроенным командам bash. Чтобы они стали доступны дочерним процессам (программам и командным сценариям, запускаемым из-под bash), их нужно поместить в окружение bash. Делается это командой export:

$ export HELLO="Hello from environment!" # пробел нужно экранировать

Чтобы почувствовать разницу, создайте простейший командный сценарий, выводящий значения двух переменных. Для записи сценария можно создать пустой файл и открыть его в каком-нибудь ASCII-редакторе, а можно вспомнить п.2.1.4 и воспользоваться командой cat:

$ cat > myscript
echo Env variable: $HELLO
echo Local variable: $hello # помните о разнице в регистре?
# Это другая переменная.
^D
$

Комбинация клавиш Ctrl+D завершает ввод и закрывает файл, и вы снова видите приглашение оболочки.

Получившийся файл сценария нужно сделать исполняемым (п.2.1.4):

$ chmod а+x myscript

Теперь осталось определить переменную hello и запустить сценарий:

$ hello="Hello from local"
$ echo $hello
Hello from local
$ ./myscript
Env variable: Hello from environment!
Local variable:
$

Переменные окружения

Когда оболочка начинает работу, она устанавливает для себя несколько переменных окружения. Имена их стандартны. Программы и сценарии могут запросить их значения вместо того, чтобы пытаться выяснить нужную им информацию самостоятельно.

Несколько таких переменных перечислены в таблице 3.2.

Переменные окружения bash Таблица 3.2

Имя	Назначение
BASH_VERSION	Версия оболочки
USER	Имя. под которым вы зарегистрировались
UID, EUID	Реальный и эффективный userID
HOME	Путь к вашему домашнему каталогу
HOSTNAME	Имя вашего компьютера
HOSTTYPE	Тип процессора (i386 или другой)
OSTYPE	Операционная система (linux-gnu)
HISTFILE, HISTSIZE	Расположение и размер файла истории команд
LANG	Язык текущего сеанса
LINES, COLUMNS	Число строк и столбцов на экране текстовой консоли
PS1, PS2, PS3, PS4	Переменные, определяющие вид приглашения оболочки
PATH	Порядок просмотра каталогов в поисках исполняемого файла с заданным вами именем, когда полный путь к нему не указан

Чтобы просмотреть значения всех переменных текущего сеанса, как определенных вами, так и переменных окружения, введите команду set.

Обратите внимание на переменную PATH: среди каталогов, в которых bash ищет исполняемый файл, нет текущего. Поэтому в предыдущем примере, если бы вы попытались исполнить сценарий командой myscript, оболочка ответила бы «Command not found». Нужно было указать путь к исполняемому файлу, и мы указали его относительным способом, считая от текущего каталога: ./myscript.

Переменная PS1 у меня выглядит так: [\u@\h \W]\$. Это значит, что приглашение оболочки у меня формируется из регистрационного имени (username), имени машины (hostname), текущего каталога (working dir) и символа $. Я могу и изменить его:

[[e-mail] ~]$ pssave=$PS1 # сохраняю старое значение
[den@dhsilabs PS1="\W>"
~> # новое приглашение состоит из имени текущего каталога и символа >
-> cd My* MyDownloads>
MyDownloads > PS1=$pssave # поиграли, и хватит
[den@dhsilabs MyDownloads]$

Удалить переменную можно командой unset <имя>.

Быстрая смена каталога

Переменная CDPATH задает список каталогов, в которых будет происходить поиск нужного подкаталога при смене каталога (использовании команды cd). Проще всего пояснить, как работает CDPATH, на примере. Пусть в моем каталоге /home/denis/books/linux-server есть подкаталоги chapter1 ... chapter20. Если мне нужно перейти в подкаталог chapter2, то я могу сэкономить на наборе имени его родительского каталога, внеся это имя в переменную CDPATH:

$ export CDPATH=:.:/home/denis/books/linux-server

Теперь по команде cd chapter2 я попаду в каталог /home/denis/books/linux-server/chapter2 из любого места файловой системы, если подкаталога chapter2 нет в текущем каталоге.

Настройка командной строки. Утилита tput

Наверное, многим хочется, чтобы их компьютер не был похож на компьютер коллеги за соседним столом. Кто-то меняет темы, кто-то — обои. Мы попробуем изменить командную строку текстовой консоли. Рассмотрим сценарий, выводящий текущий каталог в правом верхнем углу — обычно этот угол при выводе текста остается свободным. Для чего? А просто так — чтобы было не как у всех.

Для манипуляции с курсором и цветом букв и фона используется утилита tput. В п.2.1.4 вы узнали, как применить ее для восстановления «сбитой» консоли, а сейчас посмотрите на то, что она умеет еще. А потом прочитайте man-страницу.

Листинг 3.1. Демонстрация возможностей утилиты tput

#!/bin/bash

function prompt_command {
 # сохраняем текущую позицию курсора
 tput sc
 # вычисляем длину, необходимую для вывода текущего каталога
 # текущий каталог можно узнать с помощью команды pwd
 let backwash=$(tput cols)-$(echo $(pwd) | wc -m)-2
 # позиционируем курсор Y=0, X=длина
 tput cup 0 ${backwash}
 # установка цвета букв, начертание — жирное
 tput setaf 4 ; tput bold
 # выводим полный путь в квадратных скобках
 echo -n " ["
 # устанавливаем цвет
 tput setaf 6
 # отображаем путь
 echo -n "$(pwd)"
 # устанавливаем цвет для закрывающей скобки
 tput setaf 4 ; tput bold
 # отображаем ]
 echo -n "]"
 # возвращаем курсор в исходную позицию
 tput rc
}

PROMРТ_СОММAND=prompt_соmmand

GREEN="\[$(tput setaf 2 ; tput bold)\]"
WHITE="\[$(tput setaf 7 ; tput bold)\]"
NO_COLOUR="\[$(tput sgr0)\]"

case $TERM in
xterm*|rxvt*)
 TITLEBAR='\[\033]0;\u@\h \007\]'
 ;;
*)
 TITLEBAR=""
 ;;
esac

PS1="${TITLEBAR}\
 $GREEN\u@\h \
 $WHITE\$$NO_COLOUR "
PS2='> '
PS4='+ '

Команды утилиты tput:

tput setaf [1-7] установка цвета символов с использованием ANSI ESC-последовательности;

tput setab [1-7] установка цвета фона;

tput rev обратить цвета фона и переднего плана;

tput bold установка жирного начертания;

tput dim отключение жирного начертания;

tput smul установка подчеркнутого начертания;

tput rmul отключение подчеркнутого начертания.

3.4.4. Подстановка переменных и команд

Переменные можно использовать как имена, части имен или аргументы команд. Перед выполнением команды оболочка заменит имена переменных их значениями. Например, после того, как мы присвоили переменной cwd значение пути к каталогу, можно перейти в этот каталог по команде

$ cd $cwd

Вывести на экран файл README из этого каталога можно, введя команду

$ more ${cwd}/README

Брать имя переменной в скобки необязательно, но удобно, если нужно отделить имя переменной от предшествующих ему или следующих за ним символов.

Мощным инструментом оболочки bash является подстановка команд, то есть замена имени команды на результат ее выполнения. Так, считая /home/den/МуDownloads/packages текущим каталогом, мы могли бы присвоить переменной cwd то же самое значение проще:

$ cwd=`pwd` # напоминаю, что команда pwd возвращает
            # путь к текущему каталогу

Можно подставлять значения не только определенных вами переменных, но и переменных окружения. Так, чтобы поэкранно вывести список всех процессов, запущенных от вашего имени, введите:

$ ps -ef | grep $USER | less

3.4.5. Шаблоны имен файлов

Этот механизм позволяет не перечислять похоже выглядящие имена файлов и каталогов, а указать на целую группу имен, задав краткий образец. Перед отправкой команды на выполнение оболочка раскрывает шаблон, то есть заменяет образец всеми именами, подходящими под этот образец, и выполняет команду для каждого файла или каталога из этой группы. Шаблоны указываются с помощью специальных символов, перечисленных в таблице 3.3. Символы шаблона можно комбинировать в одной команде.

Символы шаблонов Таблица 3.3

Символ	Значение	Пример
*	Произвольная строка символов, в том числе пустая	~/*.png — все файлы в домашнем каталоге с расширением png; Glava* — файлы Glava, Glava03 и Glava.old
?	Любой одиночный символ	Glava?? — файлы Glava03 и GlavaXZ, но не Glava и не Glava.old
[m,M,x]	Любой символ ив перечисленных в скобках	Glava0[3,8] — файлы Glava03 и Glava08, Glava?[3,8] — файлы Glava03, Glava08, Glava13, Glava18, Glava23
[a-nA-N]	Любой символ ив указанных интервалов	Glava0[2-4,9] — Glava02, Glava03, Glava04, Glava09
[^a-n,x,y]	Любой символ, на указанный в скобках	Glava[^0]* — все главы, начиная с 11

Символы шаблона можно использовать и как обычные символы в именах файлов. Тогда их нужно экранировать, чтобы оболочка не приступила к их раскрытию:

$ touch \* # создаст файл с именем "*". Только не
           # удаляйте его потом командой rm * !
$ rm Glava0\[3\,8\] # удалит файл с именем Glava0[3,8],
                    # а не Glava03 и Glava08.

3.4.6. Потоки ввода-вывода

Как я уже сказал, каждому процессу сопоставлена таблица открытых им файлов. Три первых позиции в этой таблице заняты всегда: каждый процесс открывает потоки (помните, что в UNIX файл — это и есть поток данных?) для ввода и вывода данных, а также вывода сообщений об ошибках и другой диагностической информации. Эти потоки:

♦ 0 — стандартный ввод (stdin),

♦ 1 — стандартный вывод (stdout),

♦ 2 — стандартный поток сообщений об ошибках (stderr).

Ссылаться на эти потоки можно по их файловым дескрипторам. 0, 1 и 2 — это и есть такие дескрипторы.

По умолчанию потоки ввода-вывода связываются с консолью, с которой запущен процесс: стандартный ввод — с клавиатурой, другие два потока — с экраном (рис. 3.5, потоки cmd1).

Все потоки можно перенаправить в другой файл. Это может быть файл на диске, файл устройства (например, принтер или /dev/null) или стандартный поток другого процесса.

Для перенаправления стандартного вывода команды используется символ > («больше»). Если местом назначения служит файл, то можно его не перезаписывать, а присоединить (append) выводимые данные в его конец. Для такого перенаправления применяется символ >>.

Стандартный ввод перенаправляется символом < («меньше»).

Для перенаправления стандартного потока ошибок используется конструкция 2>. Чтобы присоединить stderr к stdout и перенаправить их вместе, пользуйтесь переадресацией 2>&1.

Для направления стандартного вывода одной команды на стандартный ввод другой применяется символ | — уже знакомый вам конвейер.

Ситуация, изображенная на рис. 3.5, могла бы сложиться после выполнения следующих команд:

cmd2 < file1.txt | cmd3 2>&1 > file2.txt
cmd4 2> /dev/null | tee file3.txt file4.txt file5.txt

Рис. 3.5. Перенаправление потоков ввода-вывода

Команда-фильтр tee копирует данные со своего стандартного ввода в стандартный вывод, дублируя их при этом в указанные ей файлы.

3.4.7. Группировка команд

Кроме конвейеров, команды можно соединять в списки. Простейший вид списка — несколько команд, разделенных точкой с запятой:

$ lpr myfile.txt ; lpq

Команды в таком списке выполняются последовательно: сначала будет выполнена команда постановки задания в очередь печати, а потом проверено состояние принтера. Оболочка ждет завершения каждой команды, чтобы отправить на выполнение следующую (синхронный режим).

В списки можно группировать не только одиночные команды, но и конвейеры:

$ ps -ef | head -n 1; ps -ef | grep httpd

UID    PID   PPID  С STIME TTY TIME     CMD
root   13565 1     0 13:11 ?   00:00:00 /usr/local/sbin/httpd
nobody 13566 13565 0 13:11 ?   00:00:00 /usr/local/sbin/httpd
nobody 13567 13565 0 13:11 ?   00:00:00 /usr/local/sbin/httpd
nobody 13642 13565 0 13:16 ?   00:00:00 /usr/local/sbin/httpd

Первый конвейер вырезает из списка процессов заголовок, а второй — информацию о демоне httpd.

Если требуется запустить команду на заднем плане и не ждать ее выполнения (асинхронный режим), то нужно завершить ее управляющим оператором &:

$ du --human-readable --total /home > diakusage.txt &

Команда du сообщает, сколько места на диске занято файлами в указанном каталоге. Обратите внимание на ключи: их имена предваряются не одним минусом, а двумя. Большинство команд поддерживает как короткие однобуквенные ключи, так и длинные — с осмысленными, легко запоминаемыми именами. Напоминаю, что список и значения ключей команды cmd можно получить, выполнив ее с ключом --help или --usage.

Конвейеры (или одиночные команды) в списке можно соединять управляющими операторами && и ||, получая «список И» или «список ИЛИ» соответственно:

cmd1 && cmd2 cmd3 || cmd4

Вторая команда в «списке И» будет выполнена только в случае успешного завершения первой. Типичный пример — создание каталога и переход в него:

$ mkdir mydir && cd mydir

Вторая команда в «списке ИЛИ» будет выполнена только в случае неуспешного завершения первой (возврата ею ненулевого значения):

$ my_command || echo "Команда my_command не найдена" | mail den

Вторая команда (конвейер) в этом примере формирует и посылает письмо с отчетом о неуспехе пользователю den.

Чтобы перенаправить в файл вывод всех команд из списка, нужно взять весь список в круглые скобки:

$ ( date; free; who; ) > logfile

Список, взятый в круглые скобки, выполняется в дочерней оболочке, имеющей собственные локальные переменные и текущий каталог:

$ pwd; ( cd / tmp ; pwd ) ; pwd;
/home/den
/tmp
/home/den
$

Если нужно часто выполнять одну и ту же последовательность команд, можно оформить ее как функцию:

$ function morning_report {
> date;
> free;
> W;
> }
$ morning_report | mail root

Имена и область видимости функций подчиняются тем же правилам, что и для переменных. Нельзя определять функцию и переменную с одинаковыми именами.

Определенные вами переменные и функции действительны только для текущего сеанса работы в оболочке bash. Чтобы воспользоваться ими в следующем сеансе, запишите их в текстовый файл, а когда они понадобятся, загрузите этот файл в память командного интерпретатора встроенной командой source:

$ cat > foo
myvar="Моя переменная"
function myfun {
 echo $myvar
}
^D
$ source foo
$ myfun
Моя переменная
$

Команда source выполняет инструкции, содержащиеся в файле, в текущей оболочке в отличие от исполнения файла, содержащего сценарий: тот выполняется в дочерней оболочке, и определенные в ней переменные и функции для родительской оболочки невидимы. Чтобы заметить разницу, удалите переменную myvar и функцию myfun из памяти оболочки командой unset, сделайте файл foo исполняемым командой chmod (п.3.4.3) и исполните его. Убедитесь, что после его выполнения переменная myvar и функция myfun остались не определены.

3.4.8. Инициализационные файлы bash

Начальные значения переменных окружения становятся известны командному интерпретатору bash из инициализационных файлов, которые он прочитывает сразу после своего запуска. Эти файлы называются .bash_profile и .bashrc (в порядке чтения оболочкой) и берутся из домашнего каталога запустившего оболочку пользователя.

Команды, присутствующие в этих файлах по умолчанию, только прочитывают общесистемный файл настроек /etc/bashrc. Вы можете добавить к ним свои личные настройки, определив нужные вам переменные, функции и псевдонимы.

При завершении сеанса работы с оболочкой выполняются команды в файле ~/.bash_logout. Туда вы тоже можете добавить свои команды: например, зафиксировать время окончания своего сеанса в файле или в письме другому пользователю.

Команду установки переменной CDPATH, рассмотренной в п.3.4.3, имеет смысл добавить в .bash_profile, чтобы не пришлось вводить ее вручную в начале каждого сеанса работы в bash.

Глава 4