Ростелеком ТВ 

Командная оболочка UNIX. Командная оболочка

Наверняка почти все читатели Хабра знают оболочки sh и bash. Так же большинство из нас что-то слышали про zsh и tcsh. Однако на этом список существующих оболочек не заканчивается. Условно можно разделить их на три группы:

  • Клоны Bourne shell (bash, zsh)
  • C shell (csh, tcsh)
  • Базирующиеся на популярных языках программирования(psh, ipython, scsh)
  • Экзотические, специфические и все остальные
О наиболее интересных из них и пойдет речь.

Целью написания статьи не был обзор или классификация всех существующих командных оболочек. Просто хочу рассказать о некоторых интересных продуктах в этой области, расширить кругозор читателя. Буду рад. если этим сподвигну кого-то к более детальному изучению темы или даже к тому, чтоб перейти на другой шел.
Сначала коротко о том, что же это такое. Командная оболочка или командный интерпретатор- это приложение предоставляющее пользователю интерфейс командной строки в которой тот либо вводит команды по отдельности, либо запускает скрипты состоящие из списка команд. Устно и в неофициальных текстах часто называется «шел», от английского shell - оболочка.

Наибольшее распространение получили POSIX-совместимые оболочки, ведущие родословную от Bourne shell (шелл Борна), поэтому с него и начнем

Bourne shell и его клоны

Bourne shell , исполняемый файл: sh . Командная оболочка названная в честь своего создателя Стивена Борна. Большая часть операторов была заимствована им из языка Алгол 68. Вышла в 7-м издании операционной системы UNIX, где была оболочкой по умолчанию. До сих пор подавляющее большинство Unix-подобных систем имеют /bin/sh - символическую или жесткую ссылку на sh-совместимую оболочку.

Bourne again shell , исполняемый файл: bash . Название можно перевести, как «Возрождённый шел Борна». Скорее всего самая популярная оболочка на сегодняшний день. Де-факто стандарт для Linux. Не буду на ней останавливаться, т.к. в интернете много хороших статей про bash. Например вот и вот .

Z shell , исполняемый файл: zsh . Свободная современная sh-совместимая оболочка. Имеет ряд преимуществ перед bash касающихся в основном работы в интерактивном режиме. О ней на Хабре писали и
Кроме того существует довольно много оболочек попадающих в эту группу: Korn shell (ksh) и Almquist shell (ash) etc но не будем подробно на них останавливаться.

C shell

C shell , исполняемый файл: csh Командная оболочка разработанная автором vi Биллом Джоем . За основу для скриптового языка csh был взят, как понятно из названия, язык C. Т.к. на тот момент, в 1978 г., это был наиболее популярный язык программирования среди разработчиков и пользователей BSD UNIX. В настоящий момент более популярна свободная реализация csh - tcsh.

TENEX C Shell , исполняемый файл: tcsh . Именно в tcsh когда-то впервые появилось автодополнение. Является оболочкой по умолчанию в FreeBSD. Подробнее о ней почитать можно .
Для того чтоб наглядно показать разницу в синтаксисе приведу несколько примеров скриптов делающих одно и то же для csh и sh-совместимого командного интерпретатора.

Условная конструкция:

Цикл вычисляющий 10 первых степеней двойки:

#!/bin/sh i=2 j=1 while [ $j -le 10 ]; do echo "2 **" $j = $i i=`expr $i "*" 2` j=`expr $j + 1` done #!/bin/csh set i = 2 set j = 1 while ($j <= 10) echo "2 **" $j = $i @ i *= 2 @ j++ end

Однако список фичь поддерживаемых свежими версиями bash, zsh и tcsh очень похож и выбор конкретной оболочки по большей части дело вкуса. С менее распространенными оболочками дело обстоит иначе. Тут различия существеннее.

Командные оболочки, базирующиеся на популярных языках программирования.

Perl Shell , исполняемый файл: psh . Оболочка сочетающая в себе функции вышеупомянутых оболочек и мощь языка Perl. Т.к. psh написана на perl она может запускаться даже на Windows. Несколько примеров использования psh:
ls | s/y/k/ # Замена c помощью регулярных выражений ls | { print ++$i, ": $_"; }q # Быстрые фильтр. Внутри фигурных скобок выражение на perl, где $_ содержит одну строку вывода. netstat | { $_>2; }g # grep-фильтры. Выводятся только те строки для которых выражение в скобках возвращает true command >[=FOO] # Перенаправление по дескриптору открытого файла command > file # Эквивалентно command 2> file на bash. Перенаправляет в файл поток вывода и ошибок grep foo lib/**/*.pm # Использование **, что означает текущий каталог и все подкаталоги

Scsh , исполняемый файл scsh . Командный интерпретатор с открытым кодом использующий в качестве скриптового языка Scheme 48. Не поддерживает стандартные для других оболочек функции (история команд, редактирование текста в командной строке, дополнение путей/команд). Рекомендуется написания скриптов, но не для интерактивной работы. Может прийтись по вкусу любителям функционального программирования. Ниже приведен пример скрипта, который выводит имена всех исполняемых файлов находящихся в каталогах из переменной окружения PATH
#!/usr/local/bin/scsh -s !# (define (executables dir) (with-cwd dir (filter file-executable? (directory-files dir #t)))) (define (writeln x) (display x) (newline)) (for-each writeln (append-map executables ((infix-splitter ":") (getenv "PATH"))))

IPython . Это интерактивная оболочка для языка программирования Python, имеющая ряд дополнительных функций. IPython имеет специальный профиль для работы в качестве системной командной оболочки. Способ запуска этого режима зависит, как я понял, от версии, но на моей машине это выглядит так:
ipython3 --profile=pysh

О IPython уже написано довольно много в том числе и на русском языке (ссылки в конце статьи). Постараюсь перечислить его основные фичи с точки зрения применения его как командной оболочки:

  • Кросплатформенность. Есть даже версия под Windows
  • Python версий 2.x или 3.x в качестве скриптового языка, расширенные возможности интроспекции
  • Автодополнение кода Python а так же имен файлов и системных команд.
  • История команд и макросы на ее основе
  • Механизм ускоряющий навигацию по каталогам, закладки и многое другое
Как видите, по своим интерактивным возможностям IPython как минимум не уступает bash. Что же касается скриптов, то IPython будет удобен тем, кто знает python лучше чем bash. По сути скрипты на IPython будут отличаться от чистого питона только упрошенным вызовом системных команд. Приведу несколько примеров интеграции python и системных команд:
# Допустим нам захотелось посчитать сумарный размер файлов логов dpkg: In : cd /var/log/ /var/log In : log_files = !ls -l dpkg.log* In : log_files Out: "-rw-r--r-- 1 root root 1824 нояб. 3 16:41 dpkg.log" In : for line in log_files: ....: size += int(line.split()) ....: In : size Out: 1330009 # ... или последовательно пингануть десяток хостов In : for i in range(100,110): ....: !ping -c 1 192.168.0.$i ....:
Остальные
Конечно это не полный список даже популярных оболочек. Помимо вышеперечисленных категорий существуют ещё использующие собственный синтаксис, не совместимый с sh и не копирующий существующие ЯП. Примером может служить friendly interactive shell (fish) . Но на последок хотел бы рассказать не о ней, а более специфической sleepshell.

Sleep Dummy Shell , исполняемый файл: sleepshell . Строго говоря командным процессором sleepshell назвать нельзя, т.к. он не умеет обрабатывать команды. И вообще не умеет ничего, кроме как периодически записывать в стандартный вывод звёздочки "*". Однако используется она именно в качестве командной оболочки и вот для чего: Допустим мы хотим предоставить кому-то возможность делать тоннели ssh через наш сервер под управлением Linux или Unix. Подробнее про ssh-туннелирование читаем . Но нам не нужно при этом, что этот кто-то получил доступ к командной строке и файловой системе нашего сервера. Для такого случая и предназначена sleepshell. Создаем на сервере аккаунт в качестве шела для него устанавливаем sleepshell. Владелец аккаунта сможет подключаться и пробрасывать порты, но не сможет выполнять команды.

На этом всё. Надеюсь, что было интересно. Буду рад любым замечаниям и советам по тексту статьи.

Ссылки по теме
www.faqs.org/faqs/unix-faq/shell/shell-differences - сводная таблица различий и сходств командных оболочек
www.mariovaldez.net/software/sleepshell - Sleep Dummy Shell
ipython.org/ipython-doc/dev/interactive/shell.html - IPython as a system shell
www.opennet.ru/base/dev/ipython_sysadmin.txt.html - Оболочка IPython как инструмент системного администратора

    Операционные системы семейства Linux, как впрочем, и любые другие ОС, предполагают наличие интерфейса взаимодействия между компонентами компьютерной системы и конечным пользователем, т. е. наличие программного уровня, который обеспечивает ввод команд и параметров для получения желаемых результатов. Такой программный уровень получил название "оболочка" или, на английском языке - shell .

Что такое оболочка?

Командная оболочка (shell ) обеспечивает взаимотействие между пользователем и средой операционной системы Linux. Она является специализированным программным продуктом, который обеспечивает выполнение команд и получения результатов их выполнения, или, если совсем уж упрощенно, оболочка - это программа, которая предназначена для обеспечения выполнения других программ по желанию пользователя. Примером оболочки может быть, например, интерпретатор команд command.com операционной системы MS DOS, или оболочка bash операционных систем Unix / Linux.

Все оболочки имеют схожие функции и свойства, в соответствием с их основным предназначением - выполнять команды пользователя и отображать результаты их выполнения:

Интерпретация командной строки.

Доступ к командам и результатам их выполнения.

Поддержка переменных, специальных символов и зарезервированных слов.

Обработка файлов, операций стандартного ввода и вывода.

Реализация специального языка программирования оболочки.

    Для операционных систем семейства Unix / Linux возможно использование нескольких различных оболочек, отличающихся свойствами и методами взаимодействия с системой. Наиболее распространенными оболочками являются

sh - оболочка Bourne , классическая оболочка для ОС Unix

bash оболочка Bourne Again (GNU Bourne-Again SHell). Пожалуй, наиболее распространенная на данный момент, оболочка в среде ОС семейства Linux.

ksh - оболочка Korn , разработанная в качестве развития оболочки Bourne с историей командной строки и возможностью редактирования команд.

csh - оболочка C , использующая синтаксис популярного языка программирования C

tcsh - версия оболочки C с интерактивным редактированием командной строки.

В системе может быть установлено несколько различных оболочек, и для каждого пользователя возможно использование своей, запускаемой по умолчанию, оболочки. Все это, естественно, выполняется автоматически в процессе загрузки и регистрации пользователя.

    В процессе загрузки операционных систем семейства Linux, после загрузки ядра системы выполняется переход в интерактивный режим – режим взаимодействия пользователя и операционной системы. В ОС Linux, первым запускаемым в ходе загрузки процессом, является программа инициализации init , которая считывает содержимое конфигурационного файла /etc/inittab , определяет перечень и характеристики терминалов, имеющихся в системе, и вызывает программу интерактивного входа getty , отображающую приглашение для ввода имени пользователя. После ввода имени пользователя и пароля, программа getty вызывает программу login , которая проверяет достоверность учетной записи, выполняет переход в домашний каталог пользователя и передает управление программе начального запуска сеанса, в качестве которой обычно используется программа оболочки пользователя, конкретная разновидность которой определяется содержимым файла /etc/passwd для данной учетной записи. Например:

user1:x:508:511::/home/user1:/bin/sh
interbase:x:510:511::/home/interbase:/bin/csh
apb:x:511:513:apb:/home/apb:/bin/bash

Как видно из содержимого файла /etc/passwd , для пользователя user1 будет запущена оболочка sh (оболочка Bourne), для пользователя interbase - оболочка csh (оболочка C) и для пользователя apb - оболочка bash (Bourne Again). После старта оболочки, на экран выводится приглашение к вводу команд (обычно в виде знака доллара $ , если работа выполняется в контексте учетной записи обычного пользователя, или фунта # , если оболочка используется под учетной записью привилегированного пользователя (root ).

При выходе из оболочки, ядро системы возвращает управление программе init , которая перезапускает процесс входа в систему и на терминале отображается приглашение к вводу имени пользователя. Выход из оболочки может быть выполнен одним из двух способов:

Посредством команды exit выполненной пользователем

При получении процессом оболочки сигнала kill , отправленного ядром, например при перезагрузке системы.

Интерпретация командной строки.

    Пользовательский ввод в ответ на приглашение оболочки обычно называют командной строкой или командой . Команда Linux - это строка символов из имени команды и аргументов, разделенных пробелами. Аргументы предоставляют команде дополнительные параметры, определяющие ее поведение. Наиболее часто в качестве аргументов используются опции и имена файлов и каталогов. Например, командная строка

ls -l file01 file02

Содержит команду ls , опцию -l и два имени файлов file01 file02 .

При использовании нескольких опций, их можно объединять. Например, варианты следующих команд идентичны:

Ls -l -d
ls -ld

Команды, являющиеся частью оболочки, называются встроенными . К таким командам относятся, например, cd, if, case и т. п. Естественно, встроенные команды могут отличаться для различных вариантов оболочек. Кроме встроенных команд, возможно использование программных модулей, представляющих собой отдельные исполняемые файлы, или файлов скриптов или сценариев - обычных текстовых файлов, содержащих последовательно выполняемые строки с командами оболочки. Некоторые скрипты (сценарии) могут выполняться процессами Linux, как например, планировщиком задач cron . Планировщик задач, как правило, предназначен для автоматического выполнения задач администрирования системы по расписанию. Задачи cron представляют собой команды или скрипты и выполняются автоматически, без какого либо вмешательства человека и могут выполняться в контексте разных учетных записей пользователей. В случае, когда задача планировщика предполагает выполнение какого-либо скрипта, возникает проблема выбора оболочки, которая должна быть запущена в качестве дочернего процесса cron для обработки команд из файла скрипта - ведь оболочка может быть любой, а синтаксис скрипта, как правило, предполагает использование конкретной оболочки, под которую он написан. Для устранения данной проблемы, в ОС семейства Linux принято в первой строке скрипта указывать разновидность оболочки, необходимой для его выполнения, в виде:

#!/bin/bash - для оболочки bash

#!/bin/sh - для оболочки sh

Знак # является признаком комментария и следующие за ним символы не интерпретируются в качестве команды. Такой прием позволяет явно указать, какая оболочка должна быть использована для обработки последующего содержимого файла. Если же скрипт не содержит запись, явно определяющую требуемую оболочку, то будут использованы настройки из учетной записи, в контексте которой выполняется данный скрипт. В этом случае, возможна ситуация, когда скрипт, написанный для оболочки, например, tch будет передан для выполнения в оболочку bash , что приведет к невозможности его выполнения.

При выполнении команд или сценариев используются переменные окружения (на английском языке - environment , значения которых характеризуют программную среду, в которой происходит выполнение команд. Такие переменные могут содержать общие настройки системы, параметры графической или командной оболочки, пути исполняемых файлов и т.п. Значения переменных окружения устанавливаются на уровне системы (для всех пользователей) и на уровне конкретного пользователя. Для установки переменных окружения на уровне системы используется содержимое файлов:

/etc/profile - устанавливает переменные только для командных оболочек. Может запускать любые скрипты в оболочках, совместимых с Bourne shell.

/etc/bash.bashrc - устанавливает переменные только для интерактивных оболочек. Он также запускает bash-скрипты.

/etc/environment - используется модулем PAM-env. В этом файле можно указывать только пары имя=значение .

Каждый из этих файлов имеет свои особенности применения, поэтому следует внимательно выбирать тот, который подходит для ваших целей. Например, если нужно добавить пользовательский каталог ~/bin в переменную PATH для всех пользователей, поместите следующий код в один из системных файлов инициализации окружения (/etc/profile или /etc/bash.bashrc):

# Если идентификатор ID пользователя более или равно 1000, и существует каталог ~/bin, и он

#не был ранее добавлен в переменную PATH,

# выполнить экспорт ~/bin в переменную $PATH.

If [[ $UID -ge 1000 && -d $HOME/bin && -z $(echo $PATH | grep -o $HOME/bin)

Export PATH=$HOME/bin:${PATH}

Как правило, в операционных системах Linux, идентификатор пользователя менее 1000 или менее 500 используется для служебных учетных записей. В данном примере, переменная окружения будет установлена для всех локальных пользователей системы с идентификатором 1000 или более.

Если же нужно изменить среду окружения для конкретного пользователя, используется модификация содержимого среды окружения пользователя:

- ~/.bash_profile , ~/.bash_login и т.п. - файлы инициализации командной оболочки из домашнего каталога пользователя.

- ~/.profile - файл инициализации профиля пользователя. Используется многими оболочками для определения переменных среды.

~/.pam_environment - пользовательский аналог файла /etc/environment, который используется модулем PAM-env.

Например, чтобы добавить каталог пользователя ~/bin в пути поиска исполняемых файлов, заданных переменной PATH , можно например, в файл ~/.profile поместить строку:

export PATH="${PATH}:/home/пользователь/bin"

Чтобы установить переменные окружения для графических приложений, используется содержимое файлов настройки графической среды пользователей ~/.xinitrc

Гораздо чаще значения переменных окружения задаются для текущего сеанса пользователя. Например, для добавления пользовательского каталога ~/bin в пути поиска исполняемых файлов:

export PATH=~/bin:$PATH

Новое значение переменной PATH будет действовать только до завершения текущего сеанса пользователя.

Для просмотра значения переменной можно использовать команду echo $переменная , например:

echo $PATH

В настоящее время, самой распространенной оболочкой, как уже упоминалось выше, является bash . Вызвано это, в первую очередь тем, что оболочка bash является sh - совместимой командной оболочкой, в которую добавлены полезные возможности из оболочек Korn shell (ksh ) и C shell (csh ). Оболочка bash может без какой-либо модификации выполнять большинство скриптов, написанных под язык программирования оболочки sh и в максимальной степени пытается приблизиться к стандарту POSIX , что привело к появлению множества улучшений, причем как для программирования, так и использования в интерактивном режиме. В современной реализации bash имеется режим редактирования командной строки, неограниченный размер истории команд, средства управление заданиями, возможность использования псевдонимов, обширный перечень встроенных команд, функции командной оболочки и т.п. В целом, bash в наибольшей степени соответствует потребностям среднестатистического пользователя, что и сделало ее наиболее используемой в среде Linux.

При запуске bash без параметров командной строки, оболочка запускается в интерактивном режиме, отображая на экране приглашение к вводу команд. Интерактивная оболочка обычно читает данные из терминала пользователя и пишет данные в этот же терминал, стандартным устройством ввода является клавиатура, а стандартным устройством вывода – дисплей. Пользователь вводит команды на клавиатуре, а результат их выполнения отображается на дисплее.

  • Tutorial

Зачем и для кого статья?

Изначально это была памятка для студентов, которые начинают работать с unix-подобными системами. Иными словами, статья рассчитана на тех, кто не имеет предыдущего опыта работы в unix-овой командной строке, но по тем или иным причинам хочет или должен научиться эффективно с нею взаимодействовать.

Здесь не будет пересказа манов (документации), и статья никак не отменяет и не заменяет их чтение. Вместо этого я расскажу о главных вещах (командах, приемах и принципах), которые надо осознать с самого начала работы в unix shell-е, чтобы работа происходила эффективно и приятно.

Статья касается полноценных unix-подобных окружений, с полнофункциональным шеллом (предпочтительно zsh или bash)и достаточно широким набором стандартных программ.

Что такое шелл

Shell (шелл, он же «командная строка», он же CLI, он же «консоль», он же «терминал», он же «черное окошко с белыми буковками») -- это текстовый интерфейс общения с операционной системой (ну, строго говря, это программа , которая таковой интерфейс обеспечивает, но сейчас это различие несущественно).

В целом работа через шелл выглядит так: пользователь (т.е. вы) с клавиатуры вводит команду, нажимает Enter, система выполняет команду, пишет на экран результат выполнения, и снова ожидает ввода следующей команды.

Типичный вид шелла:

Шелл - это основной способ для взаимодействия со всеми Unix-подобными серверными системами.

Где встречаются системы с командной строкой?

Где вас может поджидать unix-овый шелл, популярные варианты:
  • MacOS (bash);
  • удаленный доступ на сервер по работе или для личного веб-проекта;
  • домашний файл-сервер с удаленным доступом;
  • Ubuntu, PC-BSD на ноутбуке/десктопе - unix-подобные системы сегодня просты в установке и использовании.

Какие задачи разумно решать шеллом?

Естественные задачи, для которых шелл пригоден, полезен и незаменим:
  • интерактивная работа в терминале:
    • выполнение компиляции, запуск заданий через make;
    • сравнение текстовых файлов;
    • быстрый ad-hoc анализ данных (количество уникальных ip в логе, распределение записей по часам/минутам и т.п.);
    • разовые массовые действия (прибить много процессов; если работаете с системой контроля версий - ревертнуть или зарезолвить кучу файлов);
    • диагностика происходящего в системе (семафоры, локи, процессы, дескрипторы, место на диске и т.п.);
  • скриптование:
    • установочные скрипты, для выполнения которых нельзя рассчитывать на наличие других интерпретаторов - это не для новичков;
    • функции для кастомизации интерактивного шелла (влияющие на приглашение, меняющие каталог, устанавливающие переменные окружения) - тоже не совсем для новичков;
    • одноразовые скрипты типа массового перекодирования файлов;
    • makefile-ы.

Абсолютно первые шаги

Начинаем работу: войти и выйти

Убедитесь, что точно знаете, как запустить шелл и как из него выйти.

Если вы работаете за машиной, на которой установлена Ubuntu, вам надо запустить программу Terminal. По окончании работы можно просто закрыть окно.

На MacOS - тоже запустить Terminal.

Для доступа к удаленному серверу - воспользоваться ssh (если локально у вас MacOS, Ubuntu или другая unix-like система) или putty (если у вас Windows).

Кто я, где я?

Выполните следующие команды:
  • hostname - выводит имя машины (сервера), на которой вы сейчас находитесь;
  • whoami - выводит ваш логин (ваше имя в системе);
  • tree -d / |less - псевдографическое изображение дерева каталогов на машине; выход из пролистывания - q ;
  • pwd - выводит каталог, в котором вы сейчас находитесь; в командной строке вы не можете быть «просто так», вы обязательно находитесь в каком-то каталоге (=текущий каталог, рабочий каталог). Вероятно, текущий рабочий каталог выводится у вас в приглашении (prompt).
  • ls - список файлов в текущем каталоге; ls /home - список файлов в указанном каталоге;

История команд (history)

Важное свойство полноценной командной строки - история команд.

Выполните несколько команд: hostname , ls , pwd , whoami . Теперь нажмите клавишу «вверх». В строке ввода появилась предыдущая команда. Клавишами «вверх» и «вниз» можно перемещаться вперед и назад по истории. Когда долистаете до hostname , нажмите Enter - команда выполнится еще раз.

Команды из истории можно не просто выполнять повторно, а еще и редактировать. Долистайте историю до команды ls , добавьте к ней ключ -l (получилось ls -l , перед минусом пробел есть, а после - нет). Нажмите Enter - выполнится модифицированная команда.

Пролистывание истории, редактирование и повторное выполнение команд - самые типичные действия при работе в командной строке, привыкайте.

Copy-paste

Командная строка очень текстоцентрична: команды - это текст, входные данные для большинства стандартных программ - текст, результат работы - чаще всего тоже текст.

Прекрасной особенностью текста является то, что его можно копировать и вставлять, это верно и для командной строки.

Попробуйте выполнить команду date +"%y-%m-%d, %A"
Вводили ли вы ее целиком руками или скопировали из статьи? Убедитесь, что вы можете ее скопировать, вставить в терминал и выполнить.

После того, как научитесь пользоваться man "ом, убедитесь, что можете скопировать и выполнить примеры команд из справки. Для проверки найдите в справке по программе date раздел EXAMPLES , скопируйте и выполните первый приведенный пример (на всякий случай: знак доллара не является частью команды, это условное изображение приглашения к вводу).

Как именно копировать текст из терминала и вставлять его в терминал - зависит от вашей системы и от ее настроек, поэтому дать универсальную инструкцию, к сожалению, не получится. На Ubuntu попробуйте так: копирование - просто выделение мышью, вставка - средняя кнопка мыши. Если не работает, или если у вас другая система - поищите в Интернете или спросите более опытных знакомых.

Ключи и опции

При исследовании истории команд вы уже столкнулись с тем, что у команды ls есть по крайней мере два варианта. Если вызвать ее просто так, она выводит простой список:

Akira@latitude-e7240: ~/shell-survival-quide> ls Makefile shell-first-steps.md shell-first-steps.pdf shell-survival-quide.md shell-survival-quide.pdf
Если же добавить ключ -l , к каждому файлу выводится подробная информация:

Akira@latitude-e7240: ~/shell-survival-quide> ls -l total 332 -rw-rw-r-- 1 akira akira 198 Feb 13 11:48 Makefile -rw-rw-r-- 1 akira akira 15107 Feb 14 22:26 shell-first-steps.md -rw-rw-r-- 1 akira akira 146226 Feb 13 11:49 shell-first-steps.pdf -rw-rw-r-- 1 akira akira 16626 Feb 13 11:45 shell-survival-quide.md -rw-rw-r-- 1 akira akira 146203 Feb 13 11:35 shell-survival-quide.pdf
Это очень типичная ситуация: если к вызову команды добавлять специальные модификаторы (ключи, опции, параметры), поведение команды меняется. Сравните: tree / и tree -d / , hostname и hostname -f .

Кроме того, команды могут принимать в качестве параметров имена файлов, каталогов или просто текстовые строки. Попробуйте:

Ls -ld /home ls -l /home grep root /etc/passwd

man

man - справка по командам и программам, доступным на вашей машине, а также по системным вызовам и стандартной библиотеке C.

Попробуйте: man grep , man atoi , man chdir , man man .

Пролистывание вперед и назад делается кнопками «вверх», «вниз», «PageUp», «PageDown», выход из просмотра справки - кнопкой q . Поиск определенного текста в справочной статье: нажимите / (прямой слеш), введите текст для поиска, нажимите Enter. Перемещение к следующим вхождениям - клавиша n .

Все справочные статьи делятся на категории. Самые важные:

  • 1 - исполняемые программы и шелльные команды (wc , ls , pwd и т.п.);
  • 2 - системные вызовы (fork , dup2 и т.п.)
  • 3 - библиотечные функции (printf , scanf , cos , exec).
Указывать, из какой именно категории надо показать справку, нужно в случаях совпадений имен. Например, man 3 printf описывает функцию из стандартной библиотеки C, а man 1 printf - консольную программу с таким же именем.

Посмотреть список всех доступных на машине справочных статей можно с помощью команды man -k . (точка - тоже часть комады).

less

Когда в небольшом окне терминала надо просмотреть очень длинный текст (содержимое какого-то файла, длинный man и т.п.), используют специальные программы-«пейджеры» (от слова page/страница, то есть постраничные листатели). Самый популярный листатель - less , и именно он обеспечивает вам пролистывание, когда вы читаете man-ы.

Попробуйте и сравните поведение:

Cat /etc/bash.bashrc cat /etc/bash.bashrc |less

Можно передать файл в пролистыватель сразу в параметрах:

Less /etc/bash.bashrc

Пролистывание вверхи и вниз - кнопки «вверх», «вниз», «PageUp», «PageDown», выход - кнопка q . Поиск определенного текста: нажимите / (прямой слеш), введите текст для поиска, нажимите Enter. Перемещение к следующим вхождениям - клавиша n . (Узнаете инструкцию про man ? Ничего удивительного, для вывода справки тоже используется less .)

Права

С любым файлом или каталогом связан набор «прав»: право на чтение файла, право на запись в файл, право исполнять файл. Все пользователи делятся на три категории: владелец файла, группа владельца файла, все прочие пользователи.

Посмотреть права на файл можно с помощью ls -l . Например:

> ls -l Makefile -rw-r--r-- 1 akira students 198 Feb 13 11:48 Makefile
Этот вывод означает, что владельцу (akira) можно читать и писать файл, группе (students) - только читать, всем прочим пользователя - тоже только читать.

Если при работе вы получаете сообщение permission denied , это значит, что у вас недостаточно правна объект, с которым вы хотели работать.

Подробнее читайте в man chmod .

STDIN, STDOUT, конвейеры (пайпы)

С каждой исполняющейся программой связаны 3 стандартных потока данных: поток входных данных STDIN , поток выходных данных STDOUT , поток для вывода ошибок STDERR .

Запустите программу wc , введите текст Good day today , нажмите Enter, введтие текст good day , нажмите Enter, нажмите Ctrl+d. Программа wc покажет статистику по количеству букв, слов и строк в вашем тексте и завершится:

> wc good day today good day 2 5 24
В данном случае вы подали в STDIN программы двухстрочный текст, а в STDOUT получили три числа.

Теперь запустите команду head -n3 /etc/passwd , должно получиться примерно так:

> head -n3 /etc/passwd root:x:0:0:root:/root:/bin/bash daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/usr/sbin/nologin bin:x:2:2:bin:/bin:/usr/sbin/nologin
В этом случае программа head ничего не читала из STDIN , а в STDOUT написала три строки.

Можно представить себе так: программа - это труба, в которую втекает STDIN , а вытекает STDOUT .

Важнейшее свойство юниксовой командной строки состоит в том, что программы-«трубы» можно соединять между собой: выход (STDOUT) одной программы передавать в качестве входных данных (STDIN) другой программе.

Такая конструкция из соединенных программ называется по-английски pipe (труба), по-русски - конвейер или пайп.

Объединение программ в конвейер делается символом | (вертикальная черта)

Выполните команду head -n3 /etc/passwd |wc , получится примерно следующее:

> head -n3 /etc/passwd |wc 3 3 117
Произошло вот что: программа head выдала в STDOUT три строки текста, которые сразу же попали на вход программе wc , которая в свою очередь подсчитала количество символов, слов и строк в полученном тексте.

В конвейер можно объединять сколько угодно программ. Например, можно добавить к предыдущему конвейеру еще одну программу wc , которая подсчитает, сколько слов и букв было в выводе первой wc:

> head -n3 /etc/passwd |wc |wc 1 3 24

Составление конвейеров (пайпов) - очень частое дело при работе в командной строке. Пример того, как это делается на практике, читайте в разделе «Составление конвейера-однострочника».

Перенаправление ввода-вывода

Вывод (STDOUT) програмы можно не только передать другой программе по конвейеру, но и просто записать в файл. Такое перенаправление делается с помощью > (знак «больше»):

Date > /tmp/today.txt
В результате выполнения этой команды на диске появится файл /tmp/today.txt . Посмотрите его содержимое с помощью cat /tmp/today.txt

Если файл с таким именем уже существовал, его старое содержимое будет уничтожено. Если файл не существовал, он будет создан. Каталог, в котором создается файл, должен существовать до выполнения команды.

Если надо не перезаписать файл, а добавить вывод в его конец, используйте >> :

Date >> /tmp/today.txt
Проверьте, что теперь записано в файле.

Кроме того, программе можно вместо STDIN передать любой файл. Попробуйте:

Wc

Что делать, когда что-то непонятно

Если вы сталкиваетесь с поведением системы, которое не понимаете, или хотите добиться определенного результата, но не знаете, как именно, советую действовать в следующем порядке (кстати, это относится не только к шеллам):
  • насколько возможно четко сформулируйте вопрос или задачу - нет ничего сложнее, чем решать «то, не знаю что»;
  • вспомните, сталкивались ли вы уже с такой же или подобной проблемой - в этом случае стоит попробовать решение, которое сработало в прошлый раз;
  • почитайте подходящие man-ы (если понимаете, какие man-ы подходят в вашем случае) - возможно, вы найдете подходящие примеры использования команд, нужные опции или ссылки на другие команды;
  • подумайте: нельзя ли немного поменять задачу? - возможно, чуть-чуть изменив условия, вы получите задачу, которую уже умеете решать;
  • задайте свой четко сформулированный вопрос в поисковой системе - возможно, ответ найдется на Stack Overflow или других сайтах;
Если ничего из перечисленного не помогло - обратитесь за советом к преподавателю, опытному коллеге или товарищу. И не бойтесь задавать «глупые» вопросы - не стыдно не знать, стыдно не спрашивать.

Если вы разобрались со сложной проблемой (самостоятельно, с помощью Интернета или других людей) -- запишите свое решение на случай, если такая же проблема снова возникнет у вас или ваших товарищей. Записывать можно в простой текстовый файл, в Evernote, публиковать в соц.сетях.

Методы работы

Скопировать-и-вставить - из man-ов, из статей на StackOverflow и т.п.Командная строка состоит из текста, пользуйтесь этим: копируйте и используйте примеры команд,записывайте удачные находки на память, публикуйте их в твиттерах и блогах.

Вытащить из истории предыдущую команду, добавить в конвейер еще одну команду, запустить, повторить .См. также раздел «Составление конвейера-однострочника».

Базовые команды

  • переход в другой каталог: cd ;
  • просмотр содержимого файлов: саt , less , head , tail ;
  • манипуляции с файлами: cp , mv , rm ;
  • просмотр содержимого каталогов: ls , ls -l , ls -lS ;
  • структура каталогов: tree , tree -d (можно передать в качестве параметра каталог);
  • поиск файлов: find . -name ... ;

Аналитика

  • wc , wc -l ;
  • sort -k - сортировка по указанному полю;
  • sort -n - числовая соритровка;
  • diff - сравнение файлов;
  • grep , grep -v , grep -w , grep "\" , grep -E - поиск текста;
  • uniq , uniq -c - уникализация строк;
  • awk - в варианте awk "{print $1}" , чтобы оставить только первое поле из каждой строки, $1 можно менять на $2 , $3 и т.д.;

Диагностика системы

  • ps axuww - информация о процессах (запущенных программах), работающих на машине;
  • top - интерактивный просмотр самых ресурсоемких процессов;
  • df - занятое и свободное место на диске;
  • du - суммарный размер файлов в каталоге (рекурсивно с подкаталогами);
  • strace , ktrace - какие системные вызовы выполняет процесс;
  • lsof - какие файлы использует процесс;
  • netstat -na , netstat -nap - какие порты и сокеты открыты в системе.

Некоторых программ у вас может не быть, их надо установить дополнительно. Кроме того, некоторые опции этих программ доступны только привилегированным пользователям (root "у).

Массовое и полуавтоматическое выполнение

На первых порах пропускайте этот раздел, эти команды и конструкции понадобятся вам тогда, когда доберетесь до несложного шелльного скриптинга.
  • test - проврека условий;
  • while read - цикл по строчкам STDIN ;
  • xargs - подстановка строк из STDIN в параметры указанной программе;
  • seq - генерация последовательностей натуральных чисел;
  • () - объединить вывод нескольких команд;
  • ; - выполнить одно за другим;
  • && - выполнить при условии успешного завершения первой команды;
  • || - выполнить при условии неудачного завершения первой команды;
  • tee - продублировать вывод программы в STDOUT и в файл на диске.

Разное

  • date - текущая дата;
  • curl - скачивает документ по указаному url и пишет результат на STDOUT ;
  • touch - обновить дату модификации файла;
  • kill - послать процессу сигнал;
  • true - ничего не делает, возвращает истину, полезна для организации вечных циклов;
  • sudo - выполнить команду от имени root "а.

Составление конвейера-однострочника

Давайте рассмотрим пример реальной задачи: требуется прибить все процессы task-6-server , запущенные от имени текущего пользователя.

Шаг 1.
Понять, какая программа выдает примерно нужные данные, хотя бы и не в чистом виде. Для нашей задачи стоит получить список всех процессов в системе: ps axuww . Запустить.

Шаг 2.
Посмотреть на полученные данные глазами, придумать фильтр, который выкинет часть ненужных данных. Часто это grep или grep -v . Клавишей «Вверх» вытащить из истории предыдущую команду, приписать к ней придуманный фильтр, запустить.

Ps axuww |grep `whoami`
- только процессы текущего пользователя.

Шаг 3.
Повторять пункт 2, пока не получатся чистые нужные данные.

"
- все процессы с нужным именем (плюс, может быть, лишние вроде vim task-6-server.c и т.п.),

Ps axuww |grep `whoami` | grep "\" | grep -v vim ps axuww |grep `whoami` | grep "\" | grep -v vim |grep -v less
- только процессы с нужным именем

Ps axuww |grep `whoami` | grep "\" | grep -v vim |grep -v less |awk "{print $2}"

Pid-ы нужных процессов, п. 3 выполнен

Шаг 4.
Применить подходящий финальный обработчик. Клавишей «Вверх» вытаскиваем из истории предыдущую команду и добавляем обработку, которая завершит решение задачи:

  • |wc -l чтобы посчитать количество процессов;
  • >pids чтобы записать pid-ы в файл;
  • |xargs kill -9 убить процессы.

Задания для тренировки

Хотите попрактиковаться в новых умениях? Попробуйте выполнить следующие задания:
  • получите список всех файлов и каталогов в вашем домашнем каталоге;
  • получите список всех man -статей из категории 2 (системные вызовы);
  • посчитайте, сколько раз в man-е по программе grep встречается слово grep;
  • посчитайте, сколько процессов запущено в данный момент от имени пользователя root ;
  • найдите, какая команда встречается в максимальном количестве категорий справки (man);
  • подсчитайте, сколько раз встречается слово var на странице ya.ru .
Подсказка: вам понадобится find , grep -o , awk "{print $1}" , регулярные выражения в grep , curl -s .

Что изучать дальше?

Если командная строка начинает вам нравиться, не останавливайтесь, продолжайте совершенствовать свои навыки.

Вот некоторые программы, которые определенно вам пригодятся, если вы будете жить в командной строке:

  • find со сложными опциями
  • apropos
  • locate
  • telnet
  • netcat
  • tcpdump
  • rsync
  • screen
  • zgrep , zless
  • visudo
  • crontab -e
  • sendmail
Кроме того, со временем стоит освоить какой-нибудь скриптовый язык,например, perl или python , или даже их оба.

Кому это надо?

А стоит ли вообще изучать сегодня командную строку и шелльный скриптинг? Определенно стоит. Приведу только несколько примеров из требований Facebook к кандидатам, которые хотят поступить на работу в FB.

Основная среда взаимодействия с UNIX – командная строка . Суть её в том, что каждая строка, передаваемая пользователем системе, – это команда, которую та должна выполнить. Пока не нажата клавишаEnter , строку можно редактировать, затем она отсылается системе.

Команды интерпретируются и выполняются специальной программой – командной оболочкой (или «shell», по-английски). Через командную оболочку производится управление пользовательскими процессами – для этого используются средства межпроцессного обмена.

Командная оболочка непосредственно связана с терминалом, через который осуществляется передача управляющих последовательностей и текста. На рисунке (3.1) представлена общая схема взаимодействия пользователя с системой при использовании командной строки.

Рисунок 3.1. Интерфейс командной строки

Одновременный доступ к системе

Каждый компьютер, на котором работает UNIX, предоставляет возможность зарегистрироваться и получить доступ к системе нескольким пользователям одновременно. Даже если в распоряжении всех пользователей есть только один монитор и одна системная клавиатура, эта возможность небесполезна: одновременная регистрация в системе нескольких пользователей позволяет работать по очереди без необходимости каждый раз завершать все начатые задачи и затем возобновлять их. Также можно зарегистрироваться в системе несколько раз под одним и тем же входным именем. Таким образом, можно получить доступ к одним и тем же ресурсам и организовать параллельную работу над несколькими задачами.

Характерный для современных версий UNIX способ организации параллельной работы пользователей – виртуальные консоли . Виртуальные консоли (virtual console) – это несколько параллельно выполняемых операционной системой программ, предоставляющих пользователю возможность зарегистрироваться в системе в текстовом режиме и получить доступ к командной строке (см. Рисунок 3.2, «Виртуальные и графические консоли»).

В операционной системе Linux переключение между виртуальными консолями в текстовом режиме производится с помощью комбинации клавиш Alt -F1 ,Alt -F2 и т.п. При этом каждая виртуальная консоль обозначается специальным именем: «tty1», «tty2» и т.д. С каждым сочетанием связана соответствующая по номеру виртуальная консоль. Каждая из таких консолей связано с собственнымтерминалом , который характеризуется файлом устройства с соответствующим именем (например,/dev/tty1).

Современные версии UNIX предоставляют пользователям графические пользовательские интерфейсы, которые также дают возможность работы в командной строке. Эта возможность достигается с помощью графических терминалов – специальных программ, которые эмулируют текстовый терминал в графическом окне.

Также существует возможность запуска нескольких графических подсистем, тогда переключение между ними будет осуществляться аналогично переключению между виртуальными консолями – комбинацией клавиш Ctrl -Alt -F1 .

Рисунок 3.2. Виртуальные и графические консоли

Каждое устройство терминала имеет свои возможности по вводу и выводу информации. Примерами таких возможностей являются: число цветов отображения, способность перемещать курсор и изменять размер экрана, набор управляющих символов и т.п.. Терминалы разделяют потипам : набору возможностей, регламентированных в специальном конфигурационном файле. Примерами типов являются: tty (телетайп) или xterm (графический терминал). Тип терминала явно указан в имени устройства терминала (например,/dev/tty1). Все настройки типов терминалов находятся в директории/etc/termcap.

    wish (командная оболочка UNIX) - У этого термина существуют и другие значения, см. Wish. wish (Windowing Shell) это простая сценарная или интерактивная командная оболочка UNIX для X Window System и Mac OS X. Она предоставляет пользователям возможность контролировать компоненты… … Википедия

    Командная оболочка - Оболочка операционной системы (от англ. shell оболочка) интерпретатор команд операционной системы (ОС), обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы. В общем случае, различают оболочки с двумя типами интерфейса для … Википедия

    Оболочка UNIX

    Unix shell - Командная оболочка UNIX (англ. Unix shell, часто просто «шелл» или «sh») командный интерпретатор, используемый в операционных системах семейства POSIX совместимые оболочки, восходящие к Bourne shell, появившемуся в Unix Version 7. Содержание 1… … Википедия

    Unix Shell - Командная оболочка UNIX (англ. Unix shell, часто просто «шелл» или «sh») командный интерпретатор, используемый в операционных системах семейства POSIX совместимые оболочки, восходящие к Bourne shell, появившемуся в Unix Version 7. Содержание 1… … Википедия

    Командная строка - Сюда перенаправляется запрос Интерпретатор командной строки. На тему «Интерпретатор командной строки» нужна отдельная статья. Внешний вид оболочки (англ. Co … Википедия

    UNIX System V - Множество потомков System V … Википедия

    Unix System V - Множество потомков System V AT T UNIX System V одна из версий операционной системы 1989 г. Было выпущено 4 основные версии Releases 1, 2, 3 и 4. Версия System V Release 4 (SVR4) была наиболее удачной и популярной и послужила источником для… … Википедия

    UNIX - Генеалогическое древо UNIX систем UNIX (читается юникс) семейство переносимых, многозадачных и многопользовательских … Википедия

    Unix - Генеалогическое древо UNIX систем UNIX (читается юникс) группа переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем. Первая система UNIX была разработана в 1969 г. в подразделении Bell Labs компании AT T. С тех пор было создано … Википедия

Книги

  • Сценарии командной оболочки. Linux, OS X и Unix. Руководство , Тейлор Дейв. Сценарии командной оболочки помогают системным администраторам и программистам автоматизировать рутинные задачи с тех самых пор, как появились первые компьютеры. С момента выхода первого… Купить за 1217 грн (только Украина)
  • Сценарии командной оболочки. Linux, OS X и Unix , Тейлор Дейв, Перри Брендон. Сценарии командной оболочки помогают системным администраторам и программистам автоматизировать рутинные задачи с тех самых пор, как появились первые компьютеры. С момента выхода первого…