Lab 01 - Wprowadzenie oraz obsługa systemu plików

Wprowadzenie oraz obsługa systemu plików

Początek pracy, logowanie do systemu

Podczas tego ćwiczenia poznamy podstawy pracy z systemem Linux przy wykorzystaniu najpopularniejszej, domyślnej powłoki bash. Aby uzyskać dostęp do powłoki, należy uruchomić aplikację Terminal Emulator z menu startowego interfejsu graficznego systemu.

Terminal Emulator

Po uruchomieniu terminala wyświetlana jest linia poleceń wraz z nazwą użytkownika (student), nazwą maszyny (vbox-xubuntu-labrtos) oraz znak zachęty $. Oznacza to, że zalogowany użytkownik jest użytkownikiem zwykłym. Oprócz tego wyróżniamy, użytkownika uprzywilejowanego root posiadającego pełne prawa administracyjne do systemu. W takim wypadku, znak zachęty zmienia się na #, a nazwa użytkownika na root. Po znaku zachęty możemy wprowadzać kolejne polecenia zatwierdzanie klawiszem Enter.

System identyfikuje użytkowników na podstawie specjalnych identyfikatorów numerycznych (takie numery są łatwiejsze do przetwarzania) - nazywanych id. Każdy użytkownik systemu operacyjnego może także sprawdzić jaki identyfikator numeryczny id został mu przydzielony - należy wówczas zastosować polecenie:

id

którego wynik może być następujący:

uid=1000(student) gid=1000(student) groups=1000(student),4(adm),24(cdrom)...

gdzie uid (ang. user identifier) oznacza identyfikator użytkownika, w nawiasie znajduje się jego nazwa, gid (ang. group identifier) oznacza identyfikator grupy - każdy użytkownik należy do pewnej grupy, tzw. grupy podstawowej (dla powyższego przykładu jest to grupa o identyfikatorze 1000 i nazwie student), dodatkowo każdy użytkownik może należeć do innych grup, są one wymienione po słowie groups.

Wielodostępność oznacza także, że każdy użytkownik może zalogować się do systemu wielokrotnie, korzystając np. z terminali wirtualnych dostępnych za pomocą klawiszy Ctrl-Alt-F1, Ctrl-Alt-F2 itd. Domyślnie, środowisko graficzne dostępne jest pod terminalem tty7 (Ctrl-Alt-F7) Możliwe jest także pozyskanie informacji o wszystkich zalogowanych aktualnie w systemie użytkownikach - aby tego dokonać należy wydać polecenie:

who

Aby wylogować się z systemu, należy wydać polecenie:

exit

W przypadku graficznej aplikacji Terminal Emulator spowoduje to zakończenie jej działania. W przypadku pracy w trybie tekstowym, bezpośrednio w powłoce bash polecenie exit powoduje wylogowanie użytkownika z danej sesji terminala.

Wydawanie poleceń

Polecenia w systemie Linux mogą przyjmować argumenty oraz przełączniki, zgodnie ze wzorcem:

polecenie [przełączniki] [argumenty]

Oto przykład:

ls -al /etc

W tym przypadku polecenie ls zostało uruchomione z argumentem /etc oraz z przełącznikami al. Wydanie polecenia ls bez argumentu spowoduje wyświetlenie zawartości aktualnego katalogu; podanie natomiast jako argumentu nazwy katalogu, spowoduje wyświetlenie zawartości tego, wskazanego katalogu - w przykładzie jest to katalog /etc. Dalej, domyślne działanie polecenia można modyfikować stosując przełączniki, które są przeważnie jednoznakowymi skrótami, zawsze występującymi po znaku “-”. W przykładzie zastosowano dwa przełączniki a i l. Opis możliwych do zastosowania argumentów i przełączników można odnaleźć w pomocy systemowej dla właściwego polecenia. Przełączniki, jak widać, można łączyć - kolejny przykład przedstawia jak można wydawać polecenie z przełącznikami:

ls -a -l /etc
ls -l -a /etc
ls -al /etc
ls -la /etc

Każde z pokazanych powyżej poleceń jest równoważne i skutkuje wykonaniem tej samej operacji. Przełączniki wieloznakowe podawane są z wykorzystaniem dwuznaku --.

Garść porad i wskazówek:

Dla efektywnej pracy z terminalem warto poznać kilka przydatnych “sztuczek”: * Podczas wpisywania poleceń, ścieżek dostępu itp. naciskając klawisz Tab terminal uzupełni dalszą część polecenia, jeśli jest tylko jedno możliwe dopełnienie. Jeśli możliwości jest kilka, dwukrotne naciśnięcie Tab wyświetli możliwe dopełnienia. * Naciskając klawisze strzałek góra-dół w trakcie pracy z linią poleceń, możemy w łatwy sposób poruszać się pomiędzy wydawanymi w tej sesji poleceniami. * Szerszy dostęp do historii komend uzyskamy naciskając Ctrl+R i wyszukując odpowiednie polecenie * Polecenie clear powoduje wyczyszczenie ekranu terminala. * Wpisanie !! automatycznie zastępuje ostatnio wydane polecenie. Przykładowo, jeżeli zapomnimy wykonać skomplikowanej komendy z uprawnieniami użytkownika root, wystarczy, że w kolejnym kroku wpiszemy sudo !!. * Aby wydać kilka poleceń w jednej linii, możemy odseparować kolejne komendy znakami && lub ;. W pierwszym przypadku, kolejne polecenia będą wykonywać się tylko wtedy, gdy poprzednie nie zakończą się błędem. Oddzielenie średnikiem powoduje sekwencyjne wykonanie komend bez zwracania uwagi na rezultat operacji. ***

Pomoc systemowa

W systemie Linux dla każdego polecenia dostępna jest pomoc systemowa opisująca różne aspekty i zastosowania danego narzędzia oraz dostępne przełączniki. Jednym z mechanizmów pozwalających na wyświetlenie plików pomocy jest wywołanie polecenia z przełącznikiem --help, np:

ls --help

powoduje wyświetlenie opisu działania wszystkich przełączników, odniesień do dokumentcji zewnętrznej i innych przydatnych informacji.

Bardziej rozbudowaną dokumentację poleceń można uzyskać poprzez wywołanie:

man nazwa_polecenia

Powoduje to uruchomenie interaktywnej przeglądarki plików pomocy dla podanego programu lub usługi. Pomoc systemowa wyświetlana jest za pomocą przeglądarki more, którą obsługuje się za pomocą następujących poleceń klawiszowych:

Struktura katalogów

Katalog jest strukturą, która umożliwia porządkowanie i grupowanie danych, jakie są przechowywane na dysku komputera. Katalogi mają strukturę hierarchiczną - w każdym katalogu mogą być przechowywane zarówno pliki, jaki i katalogi niższych poziomów. W systemach UNIX wszystkie dostępne systemy plików postrzegane są przez użytkownika jako jedna struktura katalogów, której wierzchołkiem jest tzw. katalog główny, oznaczany symbolem ’’ / ’’. Jeśli w systemie dostępnych jest kilka systemów plików to jeden z nich jest systemem głównym, a pozostałe są do niego montowane. Regułą jest także, że każdy użytkownik posiada tzw. katalog domowy, zwykle jest to podkatalog katalogu home, w którym użytkownik może przechowywać własne pliki.

Struktura katalogow

Postać systemu plików systemów UNIX jest w dużej części ustandaryzowana - oto najistotniejsze podkatalogi katalogu głównego:

Dokładniejszy opis struktury katalogów systemu dostępny jest w pomocy systemowej hier(7) - aby uzyskać do niego dostęp należy wydać polecenie:

man 7 hier

Informacja o katalogu bieżącym jest wyświetlana po wydaniu polecenia:

pwd

Jak wspomniano symbol / oznacza katalog główny, używa się także innych symboli dla określenia wybranych katalogów:

Obsługa katalogów

Podstawowe operacje obsługi katalogów można realizować z wykorzystaniem następujących poleceń:

Obsługa plików

Plik to zdefiniowana (przeważnie przez użytkownika) porcja danych, która jest przechowywana w systemie w pamięci masowej. W systemach UNIX niemal wszystko jest plikiem, także urządzenia są reprezentowane przez specjalne pliki. Pozwala to, na zachowanie spójnego sposobu dostępu i obsługi do wielu heterogenicznych zasobów, w jeden transparentny sposób. Nazwy plików nie mają podziału na nazwę i rozszerzenie, jednakże można takie podejście stosować; możliwe jest stosowanie w nazwach plików znaków specjalnych (np.: $, % lub #), ale nie jest to zalecane.

Podstawowe operacje obsługi plików można realizować z wykorzystaniem następujących poleceń:

Przydatnym przełącznikiem polecenia cp jest przełącznik -r, który służy do kopiowania całych struktur katalogów.

Przydatnym przełącznikiem polecenia rm jest przełącznik -r, który służy do usuwania całych struktur katalogów.

Polecenia dotyczące plików (i katalogów) można także wydawać z wykorzystaniem tzw. wzorców uogólniających, które tworzy się z zastosowaniem następujących operatorów:

* - zastępuje dowolny ciąg znaków (także pusty),

? - zastępuje dokładnie jeden dowolny znak,

[<znaki>] - zastępuje dokładnie jeden znak z podanego zakresu, np.: [xyz]

[^<znaki>] - znak ^ na początku oznacza dopełnienie zbioru, czyli dla przykładu [^xyz], oznacza dowolny znak nie będący literą x, y i z.

Oto przykładowe polecenia z wykorzystaniem wzorców uogólniających:

cp ./*.txt ~ - kopiowanie wszystkich plików z rozszerzeniem .txt z katalogu bieżącego do katalogu domowego użytkownika,

rm ~/[0-9]* - usunięcie wszystkich plików z katalogu domowego, których nazwa rozpoczyna się od cyfry.

Zadania do samodzielnego wykonania - część I

  1. Poczuj się komfortowo w terminalu - zmaksymalizuj okno.
  2. Sprawdź własny identyfikator oraz grupy, do których należysz.
  3. Sprawdź kto jest zalogowany w chwili obecnej w systemie.
  4. Zapoznaj się z opisem struktury katalogów - polecenie man 7 hier.
  5. Wyświetl zawartość katalogu domowego.
  6. Wyświetl zawartość podstawowych katalogów w systemie (np. /dev, /etc, /home, /usr).
  7. Utwórz katalog kat1 w katalogu domowym.
  8. W katalogu kat1 utwórz jednym poleceniem strukturę katalogów kat2/kat3/kat4.
  9. Usuń jednym poleceniem cała strukturę katalogów kat3/kat4.
  10. Utwórz w katalogu domowym pliki o dowolnych nazwach z rozszerzeniami .txt i .c. (po 2-3 pliki z każdym z rozszerzeń)
  11. Skopiuj jednym poleceniem wszystkie pliki z katalogu domowego z rozszerzeniem .txt do katalogu kat1.
  12. Skopiuj jednym poleceniem wszystkie pliki z katalogu domowego z rozszerzeniem .c do katalogu kat2.
  13. Skopiuj całą strukturę katalogów kat1 tworząc analogiczną strukturę o nazwie kat1b.
  14. Usuń wszystkie pliki z katalogu kat1/kat2.
  15. Usuń jednym poleceniem całą strukturę katalogów kat1b.
  16. Zmień nazwę dowolnego pliku w katalogu kat1.
  17. Przenieś katalog kat1/kat2 do katalogu domowego tworząc w ten sposób katalog kat2b.

Wyszukiwanie plików

Jak już wspomniano pliki w systemach UNIX są używane do przechowywania danych użytkowników oraz reprezentują m. in. niektóre urządzenia systemowe, istotne jest zatem sprawne wyszukiwanie i lokalizowanie plików w strukturze katalogów. Zadanie to można zrealizować na kilka sposobów, w zależności od charakteru poszukiwanego pliku i kryteriów wyszukiwania.

Lokalizacji plików wykonywalnych - programów - można dokonać z wykorzystaniem polecenia:

whereis [przełączniki] lista_programów

Wynikiem działania tego polecenia jest informacja o pełnej ścieżce do pliku oraz lokalizacja pliku z pomocą systemową dla wyszukiwanego programu - przykład:

whereis ls
ls: /bin/ls /usr/share/man/man1/ls.1.gz

Przeszukiwanie struktury katalogów systemu w poszukiwaniu plików (i katalogów) można zrealizować stosując polecenie:

find katalog kryteria

Pierwszym argumentem wywołania polecenia find jest nazwa katalogu, od którego ma się rozpocząć poszukiwanie; drugi argument dotyczy kryteriów jakie mają dotyczyć wyszukiwania. Specyfikacja kryteriów wyszukiwania to koniunkcja kryteriów, z których najczęściej używane to:

Oto przykłady użycia polecenia find:

Zadania do samodzielnego wykonania - część II

  1. Korzystając z programu find znajdź wszystkie pliki, które posiadają w nazwie słowo mozilla i znajdują się w podkatalogach katalogu /usr.
  2. Korzystając z programu find znajdź wszystkie katalogi o nazwie bin, które znajdują się w katalogu /usr.
  3. Skopiuj wszystkie pliki zwykłe o rozmiarze pomiędzy 10 a 100 bajtów z katalogu /usr/bin do katalogu kat1/kat2 (wykorzystaj polecenie find z parametrem -exec).

Prawa dostępu

W systemach UNIX dostęp do plików i katalogów zabezpieczony jest tzw. prawami dostępu, które regulują zasady na jakich użytkownicy mogą korzystać z tych zasobów. Wyróżnia się trzy rodzaje praw: prawo odczytu - oznaczane r (ang. read), prawo zapisu - oznaczane w (ang. write) oraz prawo wykonania - oznaczane x (ang. execute). Takie prawa są określane niezależnie dla: użytkownika, który jest właścicielem pliku lub katalogu (domyślnie właścicielem jest użytkownik, który utworzył dany plik lub katalog); użytkowników, którzy należą do tej samej grupy, do której należy plik lub katalog oraz dla pozostałych użytkowników.

Interpretacja praw dostępu jest następująca:

Czynność do wykonania Prawa do pliku Prawa do katalogu
Przeglądanie zawartości katalogu — r–
Utworzenie pliku w katalogu — -wx
Zmiana nazwy pliku w katalogu — -wx
Usunięcie pliku z katalogu — -wx
Odczytanie zawartości pliku r– –x
Zapis do pliku -w- –x
Wykonanie pliku (np. programu lub skryptu) –x –x

Jak już wspomniano informacje o prawach dostępu można uzyskać dzięki poleceniu ls z przełącznikiem -l - oto przykład oraz jego interpretacja:

ls -l
drwx------ 15 adam students 4096 lip  6 13:27 ./
drwxr-xr-x 54 adam students 4096 lip  6 11:20 ../
-rwxr--r-x  2 adam students 4096 cze 23 13:32 abc.txt

Informacja o prawach wyświetlana jest według następującego schematu:

Użytkownik (user) Grupa (group) Inni użytkownicy (others)
r | w | x r | w | x r | w | x

Zatem dla pliku abc.txt dostępne są następujące prawa (znak “-” oznacza brak danego prawa): dla właściciela dostępne są wszystkie prawa, dla członków grupy students dostępne jest tylko prawo do odczytu, a dla pozostałych użytkowników prawa odczytu i wykonywania.

Prawami dostępu można także operować stosując notację numeryczną, w której każde prawo ma przypisaną pewną wartość liczbową, i tak: prawo odczytu - 4; prawo zapisu - 2, prawo wykonywania - 1. Tak więc, prawa zapisane numerycznie dla pliku abc.txt z powyższego przykładu miałyby następującą postać:

Operowanie prawami dostępu i określaniem prawa własności jest możliwe dzięki następującym poleceniom systemowym:

chmod u
g
o
a		 +
-
=		 r
w
x		 lista_plików

W specyfikacji należy zatem wskazać dla kogo mają być zmienione prawe (u - właściciel, g - użytkownicy z tej samej grupy, o - inni użytkownicy, a - wszyscy), (ii) rodzaj zmiany (+ - dodanie praw, - - odjęcie praw, = - ustalenie praw) oraz (iii) prawa. Oto przykładowe zlecenia z wykorzystaniem polecenia chmod:

Polecenie chmod umożliwia także określanie praw dostępu w postaci numerycznej, np.:

Dodatkowo, możliwa jest zmiana własciciela lub grupy właścicieli pliku/katalogu:

Dowiązania

Dowiązania do plików są to dodatkowe nazwy dla pliku, umożliwiające dostęp do oryginału (np. z poziomu różnych katalogów). Pewną analogią są skróty w systemie MS Windows.

Istnieją dwa rodzaje dowiązań: tzw. dowiązania twarde (ang. hard links) oraz tzw. dowiązania miękkie lub symboliczne (ang. soft or symbolic links). Dowiązania symboliczne mogą także dotyczyć katalogów, oraz plików w innych systemach plików - informacja o nich dostępna jest dzięki omówionemu już poleceniu ls -l. Wszystkie dowiązania można przetwarzać dokładnie tak samo jak pliki zwykłe, w szczególności mogą także być usunięte poleceniem rm.

Tworzenie dowiązań jest możliwe dzięki poleceniu:

Pierwszy argument musi wskazywać na istniejący plik (lub katalog w przypadku dowiązań symbolicznych), do którego tworzone jest dowiązanie, a drugim argumentem jest nowa nazwa dla tego pliku. Utworzenie dowiązania symbolicznego wymaga zastosowania przełącznika -s.

Przykładowe wywołania zlecenia utworzenia dowiązań:

Zadania do samodzielnego wykonania - część III

  1. W katalogu domowym utwórz plik o nazwie plik.txt - sprawdź jakie są prawa dostępu do niego.
  2. Dla pliku plik.txt dodaj prawo zapisu dla pozostałych użytkowników.
  3. Dla pliku plik.txt odejmij prawo zapisu dla właściciela.
  4. Dla pliku plik.txt dodaj prawo wykonywania dla wszystkich użytkowników.
  5. Dla pliku plik.txt i wszystkich użytkowników zezwól jedynie na odczyt pliku.
  6. Dla pliku plik.txt przywróć oryginalne prawa korzystając z notacji numerycznej.
  7. Utwórz dowiązanie do pliku plik.txt o nazwie plik2.txt w katalogu domowym.
  8. Utwórz dowiązanie symboliczne do katalogu kat1/kat2 o nazwie abc w katalogu domowym.
  9. Przejrzyj pomoc systemową dla wszystkich poleceń zaprezentowanych podczas zajęć.

Autor: Adam Bondyra

Opracowano na podstawie materiałów projektu Otwartych Studiów Informatycznych (http://wazniak.mimuw.edu.pl/).