Další Předchozí Obsah

3. Základy Bourne shellu

Shell je prostředek komunikace uživatele s operačním systémem. Historicky prvním a dodnes nejdůležitějším je Bourne shell, pojmenovaný po svém autorovi A. S. Bourne, který jej navrhl a naprogramoval na přelomu 60. a 70. let. Principy Bourne shell přejaly všechny následující příkazové interprety, obvykle jde pouze o jiný uživatelský přístup.

V shellu mají jisté znaky speciální význam. Pro rychlou orientaci v těchto znacích je připravena tabulka.

Speciální znaky Význam
| roura (pipe) - řazení příkazů do kolony
& spuštění na pozadí
; ukončení příkazu
( ) spuštění v kopii shellu
> presměrováná standardniho výstupu
< presměrování standardniho vstupu
&& spuštění při nulovém návratovem kódu
|| spuštění při nenulovém návratovem kódu
$ umozňuje přístup k promenným
* ? [ ] znaky pro expanzi jmen
\ potlačuje význam následujícího speciálního znaku
' ' potlačuje význam speciálních znaků
" " potlačuje význam speciálních znaků až na \, $ a ` `
` ` vrátí standardní výstup příkazu

Některé speciální znaky si ukážeme na příkladech

who | wc -l vypíše počet přihlášených uživatelů
sh -c 'sleep 5;date'& echo Date: vypíše Date: a po 5 sekundách datum a cas
cd;pwd;(cd /etc;pwd;);pwd vypíše název domovského adresáře, pak /etc a pak zase domovský adresář
tr ay ya <in | tee out v souboru in prohodí znaky a a y a výsledek vypíše na obrazovku a do souboru out
read DIR; test -d $DIR && echo $DIR je adresar zjistí, zda $DIR je adresář
tar cvf - $*$.[ch] | compress >etc.tar.Z zabalí a zkompresuje soubory v aktuálním adresáři končící na .c a .h

cat a b c > d spojí soubory a, b, c do souboru d
du -s $HOME ukáže, kolik místa zabírají naše data
find /etc -name '*' -exec grep -l xdobiasl {} \; vypíše soubory v adresáři /etc, které obsahuji dané slovo (vypíše asi /etc/passwd)
more `which startx` vypíše soubor, kterým se spouští X Window
for i in *; do echo "Balim $i"; compress $i; done v aktualnim adresáři zkompresuje každý soubor zvlášť
expr `cat /etc/passwd | sort -t : -n -k 3 | tail -1 | awk '{ FS=":"; print $3 }` + 1 vypíše UID o jednicku vyšší, než je v systému nejvyšší

3.1 Přesměrování vstupu a výstupu

Většina programů, která kdy v UNIXu byla a bude napsána, má interaktivní charakter. Rozumíme tím, že program čte vstup z klávesnice uživatelova terminálu a výsledky své činnosti vypisuje na jeho obrazovku.

Každý proces v UNIXu má k dispozici parametrem jádra stanovený počet komunikačních kanálů (50-60) pro manipulaci se soubory. Otevření souboru znamená alokaci kanálu, obsazení další položky v tabulce. Nově vytvořený proces přebírá ("dědí") po svém otci mimo jiné také tuto tabulku otevřených kanálů. Tabulka kanálů obsahuje 3 záznamy i v případě, že otec žádný ze souborů explicitně neotevřel. Jsou to obsazená místa kanálů č. 0, 1 a 2.

Kanál č. 0 je označován jako standardní vstup a je otevřen pro čtení z klávesnice terminálu, kanál č. 1 je standardní výstup, je otevřen pro zápis na obrazovku terminálu a stejně tak je pro zápis na obrazovku terminálu otevřen kanál č. 2, označovaný jako standardní chybový výstup. V rámci shellu je možné manipulovat se standardním vstupem i výstupem za pomoci speciálních znaků. Příkaz 

$ ls -l > seznam
nevypisuje atributy souborů pracovního adresáře na obrazovku terminálu, výpis je ukládán do souboru seznam. Je toho dosaženo zápisem speciálního znaku >, který shell rozpozná a interpretuje jako přepnutí standardního výstupu procesu ls do souboru seznam. Soubor seznam je nově vytvořen, pokud již existoval, jeho předchozí obsah je ztracen. Standardní výstup lze přesměrovat i způsobem, kdy původní obsah souboru bude zachován, přepnutý obsah standardního výstupu k němu bude pouze připojen. Toho se dosáhne zápisem >>: 
$ ls -l >> seznam
Znakem < přepínáme standardní vstup. 
$ rm -i > soubor < potvrzeni
čte program rm ze souboru potvrzeni namísto z klávesnice terminálu.

Standardní chybový výstup se přesměruje do souboru chyby takto 

$ cc prog.c 2>chyby
Lze také obecně spojovat tok dat určitého kanálu s kanálem jiným. Např. standardní chybový výstup lze napojit na kanál č. 1 zápisem 
$ time ls > mereni 2>&1

3.1 Roura

Roura je prostředek pro spojení dat dvou procesů. Proces PRODUCENT zapisuje data na standardní výstup a proces KONZUMENT data čte ze standardního vstupu. Znakem | vytváří shell rouru. Tímto mechanizmem, který jádro realizuje na požádání shellu, lze propojovat sekvenčně současně několik procesů. Příkazový řádek pak nazýváme kolona. Následující příklad na standardní výstup vypisuje počet souborů v daném adresáři: 
$ ls | wc -l
Užitečný je program tee. Jeho název je odvozen z vodoinstalační terminologie. Jde o odbočku z roury. Odbočka svede standardní vstup do souboru daného parametrem a současně jej předává na standardní výstup: 
$ who | tee kdo | grep jan |  wc -l

3.3 Expanzní znaky jmen souborů

V Unixu téměř všechny znaky (s výjimkou písmen abecedy a číslic) mají speciální význam.
* libovolná posloupnost znaků (i nulové délky), nezastupuje řetězec znaků začínající tečkou
? právě jeden libovolný znak
[znaky] právě jeden znak z množiny znaků uvedených v těchto závorkách, při specifikaci lze použít následující dva speciální znaky:
- používa se pro označení intervalů znaků z množiny ASCII (např. a-z, 0-9),
! negace výčtu znaků

Metaznaky můžeme použít pro specifikaci jména souboru v libovolném příkazu. Substituci konkrétních jmen souborů provádí shell, ne vlastní program. Napr. po zadání příkazu 

$ ls -l /bin/l*
shell interpretuje metaznaky, a spustí program ls s příkazovou řádkou: 
$ ls -l /bin/ld /bin/line /bin/ln /bin/login /bin/logname /bin/ls /bin/ltf

3.4 Další znaky zvláštního významu

Sekvenci příkazů lze psát v rámci jednoho vstupního řádku. Znakem ; oddělujeme příkazy: 
$ pwd; ls -l
Sekvence příkazů můžeme sdružovat do skupin. Závorky { a } vymezují skupinu příkazů, je na ni ale implicitně startován nový proces sh. 
$ { cat /usr/jan/seznam; ls;} | grep *.c

Znaky výluky

\ snižuje význam znaku za ním následující na úroveň ostatních znaků, shell neuvažuje jeho speciální význam. Pokud se obrácené lomítko zapíše na konec řádky, potlačí se obvyklý význam znaku konce řádky - vznikne pokračovací řádek.
'řetězec' apostrofy označují řetězec, kde znaky zvláštního významu jsou považovány za běžné znaky,
"řetězec" uvozovky označují řetězec, kde znaky zvláštního významu jsou považovány za běžné znaky, kromě znaku dolar ($) a opacné apostrofy (` `),
$proměnná odkaz na obsah příslušné promenne,
`příkaz` obrácené apostrofy označují, že se na jejich místě má doplnit standardní výstup programu uvedeného v apostrofech.

3.5 Práce s úlohami

Všechny příkazy, které jsme prozatím v této kapitole uváděli, byly spouštěny na popředí (foreground). Znamená to, že příkaz byl interpretován a uživatel očekával výpis výzvy $, kterou mu bylo sděleno, že interpretace byla ukončena. Bez toho, abychom čekali na ukončení příkazu a bylo nám umožněno zadávat další příkazy, je možné spustit příkaz na pozadí (background). Dosáhne se toho speciálním znakem &, který bude uveden jako poslední na příkazovém řádku. 
$ ls -l > seznam & 
231 
$
Na pokyn $ můžeme ihned zadávat další příkaz. Shell vypsal na standardní výstup identifikační číslo procesu (PID) spuštěného na pozadí, zde 231. Slouží uživateli k manipulaci s procesem programu na pozadí. Pokud by se např. proces spuštěný na pozadí zacyklil může mu uživatel zaslat signál, na který proces reaguje ukončením činnosti. PID má každý proces v době svého vzniku přiděleno, u procesů běžících na popředí se implicitně nezobrazuje.

Jiný způsob jak dostat proces na pozadí je udělat to, když už program běží. Nejprve spusťte nějaký program. Když běží, stiskněte control+z. To ten proces pozastaví. Okamžitě zastaví jeho běh, ale může být kdykoliv znovu rozběhnut. Jakmile je proces pozastaven, vrátí se vám na monitor prompt. Pak můžete rozběhnout pozastavený proces na pozadí tak, že napíšete: 

$ bg
Pokud chcete komunikovat s upozaděným procesem, můžete jej přenést zpět do popředí. Máte-li upozaděný pouze jediný proces, můžete jej přenést do popředí tak, že napíšete: 
$ fg
Je možné mít vícero upozaděných procesů najednou. Pokud se to stane, budete potřebovat vědět jak dostat do popředí jeden konkrétní proces. Pouhým zapsáním fg půjde dopředu proces, který byl upozaděn jako poslední. Ale co když máte na pozadí celou řadu procesů? Naštěstí bash obsahuje příkaz, umožňující všechny procesy vypsat. Ten příkaz se jmenuje jobs a poskytuje takovýto výstup: 
$ jobs
[1]   Stopped                 vim
[2]-  Stopped                 amp
[3]+  Stopped                 man ps
To vám ukazuje seznam všech procesů, které jsou na pozadí. Jak vidíte, všechy jsou pozastavené (stopped). Číslo na začátku je identifikátorem upozaděného procesu. Číslo za nímž je plus označuje proces, který by se dostal do popředí, kdybyste napsali pouze fg.

Pokud chcete dostat do popředí vim, musíte napsat: 

$ fg 1

ps

PID všech procesů spuštěných v rámci sezení u terminálu lze získat příkazem ps: 
$ ps 
PID   TTY   TIME  COMMAND 
31    01    0:03  sh 
44    01    0:00  ls 
45    01    0:00  ps 
$
Můžete získat úplný seznam procesů, běžících na vašem systému, když použijete správnou kombinaci voleb. To pravděpodobně vyústí v předlouhý seznam procesů: 
$ ps -ax
   PID TTY      STAT   TIME COMMAND
     1 ?        S      0:03 init [3]
     2 ?        SW     0:13 [kflushd]
     3 ?        SW     0:14 [kupdate]
     4 ?        SW     0:00 [kpiod]
     5 ?        SW     0:17 [kswapd]
    11 ?        S      0:00 /sbin/kerneld
    30 ?        SW     0:01 [cardmgr]
    50 ?        S      0:00 /sbin/rpc.portmap
    54 ?        S      0:00 /usr/sbin/syslogd
    57 ?        S      0:00 /usr/sbin/klogd -c 3
    59 ?        S      0:00 /usr/sbin/inetd
    61 ?        S      0:04 /usr/local/sbin/sshd
    63 ?        S      0:00 /usr/sbin/rpc.mountd
    65 ?        S      0:00 /usr/sbin/rpc.nfsd
    67 ?        S      0:00 /usr/sbin/crond -l10
    69 ?        S      0:00 /usr/sbin/atd -b 15 -l 1
    77 ?        S      0:00 /usr/sbin/apmd
    79 ?        S      0:01 gpm -m /dev/mouse -t ps2
    94 ?        S      0:00 /usr/sbin/automount /auto file /etc/auto.misc
   106 tty1     S      0:08 -bash
   108 tty3     SW     0:00 [agetty]
   109 tty4     SW     0:00 [agetty]
   110 tty5     SW     0:00 [agetty]
   111 tty6     SW     0:00 [agetty]
   [výstup zkrácen]

kill a killall

Občas se stane, že se nějaký proces začne divně chovat, a vy jej potřebujete odstranit. Program, sloužící k takovéto administraci se nazývá kill (zabít) a k ovládání procesů může být použit několika způsoby. Nejobvyklejším použitím příkazu kill je zabití procesu.

Abyste mohli proces zabít, budete potřebovat znát buď jeho PID, nebo jeho jméno. Pro získání PID použijte příkaz ps, který jsme probrali v předchozí sekci. Například, abyste zabili proces s číslem PID 4747, napište tohle: 

$ kill 4747
Upozorňuji, že musíte být vlastníkem procesu, abyste ho mohli zabít. To je bezpečnostní opatření. Kdybyste měli právo zabíjet procesy spuštěné ostatními uživateli, asi by to způsobilo pár zmatků. Nicméně root může zabít jakýkoliv proces v systému.

Ještě máme další variantu příkazu kill, nazvanou killall. Tento program dělá přesně to, co říká (zab všechny): Zabíjí všechny běžící procesy zadaného jména. Kdybyste chtěli zabít všechny běžící procesy vim, napsali byste následující příkaz: 

$ killall vim
Někdy pouhý kill na svou práci nestačí. Některé procesy pomocí kill prostě nezemřou. Na takové budete potřebovat účinnější formu. Pokud třeba takové urputné PID 4747 neodpovědělo na váš vražedný požadavek, měli byste udělat následující: 
$ kill -9 4747
To téměř jistě přivede proces 4747 k smrti. Totéž můžete udělat pomocí killall. Co se přihodilo je to, že byl procesu zaslán jiný signál. Obyčejný kill posílá procesům signál SIGTERM (terminate - ukončit). kill -9 posílá procesům signál SIGKILL (kill - zabít). K dispozici máte celou řadu různých signálů. Jejich seznam můžete získat napsáním: 
$ kill -l
     1) SIGHUP     2) SIGINT    3) SIGQUIT   4) SIGILL
     5) SIGTRAP    6) SIGABRT   7) SIGBUS    8) SIGFPE
     9) SIGKILL   10) SIGUSR1  11) SIGSEGV  12) SIGUSR2
    13) SIGPIPE   14) SIGALRM  15) SIGTERM  17) SIGCHLD
    18) SIGCONT   19) SIGSTOP  20) SIGTSTP  21) SIGTTIN
    22) SIGTTOU   23) SIGURG   24) SIGXCPU  25) SIGXFSZ
    26) SIGVTALRM 27) SIGPROF  28) SIGWINCH 29) SIGIO
    30) SIGPWR

top

Na závěr tu máme příkaz, který můžete využít ke zobrazení obnovující se informace o procesech, které v systému běží. Ten příkaz se jmenuje top a spouští se takto: 
$ top

Další Předchozí Obsah