Интерфейсы командной строки и удаленные серверы

Интерфейсы командной строки и удаленные серверы

Одним из наиболее эффективных инструментов, которым мы будем пользоваться для отладки проектов этой книги, является программа удаленного доступа, позволяющая получить доступ к консоли командной строки компьютера. Если вам никогда раньше не приходилось работать с интерфейсом командной строки, это средство может поначалу показаться неудобным, но привыкнуть к нему несложно. Мы будем использовать интерфейс командной строки как для работы с локальным компьютером, так и для получения доступа к веб-серверам и встроенным компьютерам.

На заре компьютерной эры графических интерфейсов пользователя не существовало вообще, и все взаимодействие с компьютером осуществлялось посредством интерфейса командной строки. Многие сетевые администраторы продолжают использовать командную строку в качестве основного интерфейса, поскольку это быстрое и эффективное средство управления, как вы сами сможете в этом убедиться, познакомившись с ним поближе. Интерфейсы командной строки потребляют намного меньше вычислительных ресурсов компьютера, чем графические интерфейсы, поэтому они особенно полезны для взаимодействия с маломощными встроенными процессорами и микроконтроллерами.

Наиболее распространенная версия интерфейса командной строки используется в операционных системах на основе UNIX, включая такие операционные системы, как BSD, Linux, macOS и прочие. Операционные системы, интерфейс командной строки в которых организован таким образом, называются операционными системами в стиле POSIX^[1]. Все встречающиеся в этой книге инструкции командной строки предполагают использование интерфейса командной строки именно в этом стиле.

Доступ к интерфейсу командной строки

Доступ к  интерфейсу командной строки на компьютере реализуется через программу эмуляции терминала.

В macOS и Linux

В macOS эта программа называется Terminal и находится в подкаталоге Utilities каталога Applications. В Linux эмулятор командной строки может называться xterm, rxvt, Terminal или Konsole.

 В Windows

Интерфейс командной строки Windows основан на DOS и отличается от интерфейсов командной строки, используемых в операционных системах в стиле POSIX. Найти программу командной строки в Windows можно, набрав cmd в поле поиска меню Пуск. Пока готовилась эта книга, компания Microsoft выпустила интерфейс командной строки в стиле POSIX для Windows 10 (выполните поиск по фразе: bash для Windows 10) — в настоящее время он доступен только в режиме разработчика, но уже выглядит многообещающе. Получить полноценный интерпретатор команд (именно так еще называется интерфейс командной строки) в стиле POSIX на Windows можно, установив программу Cygwin (www.cygwin.com). По мере возможности, примеры этой книги с использованием командной строки для Windows были протестированы под Cygwin и доказали свою работоспособность. В процессе установки Cygwin в обязательном порядке выберите опцию установки пакета Net (входит в список экрана Packages установщика)  тогда будут установлены многие полезные сетевые инструменты, использующие стиль POSIX.

Виртуальные частные серверы

Многие рассматриваемые в этой книге программы представляют собой веб-серверы, для работы с которыми требуется веб-хост. Современные веб-серверы очень просто устанавливать и обслуживать. И если у вас нет своего веб-хоста, можно обратиться к поставщикам услуг веб-хостинга, предоставляющим услуги виртуального частного сервера (ВЧС). У них можно будет создать виртуальный веб-сервер, доступ к которому будет только у вас. Виртуальный веб-сервер позволит вам разобраться с конфигурированием веб-сервера и управлением им, а если вы что-либо наконфигурируете до невозможности восстановления нормальной работы веб-сервера, его можно будет просто удалить нажатием кнопки на веб-панели и создать другой веб-сервер с исходной конфигурацией. Существует ряд поставщиков услуг веб-хостинга, предоставляющих услуги виртуального частного сервера по низкой цене или вообще бесплатно — при условии ограниченного веб-трафика на ваш сервер. Например, такие поставщики услуг веб-хостинга как Digital Ocean (www.digitalocean.com), Amazon Web Services (aws.amazon.com), BlueHost (www.bluehost.com) и DreamHost (www.dreamhost.com) предоставляют услуги ВЧС по вполне доступным расценкам. Некоторые поставщики услуг веб-хостинга также предоставляют скидки для преподавателей и/или студентов, так что уточните у них и эту возможность.

Если вы решили воспользоваться услугами поставщика веб-хостинга и создать виртуальный веб-сервер, предпочтительней выбрать платный бюджетный вариант вместо бесплатного. Это объясняется тем, что в первом случае многие поставщики услуг веб-хостинга также предоставляют средства установки веб-сервера одним щелчком. На панели управления веб-хоста вы просто выбираете необходимые операционную систему и среду программирования или инструменты, которые желаете установить, нажимаете кнопку, и система автоматически устанавливает веб-сервер, сконфигурированный по вашим требованиям. При этом следует иметь в виду, что предоставление доступа к интерфейсу командной строки зависит от конкретного поставщика услуг веб-хостинга — некоторые предоставляют его, а некоторые нет. Так что, уточните и этот момент, прежде чем заключать договор с поставщиком.

Подключение к удаленному веб-хосту

Хотя интерфейс командной строки можно использовать для работы на локальном компьютере, в этой книге он также часто задействуется для доступа к удаленным компьютерам: или к веб-хосту или ко встроенному микропроцессору. Большинство поставщиков веб-хостинга используют Linux, BSD, Solaris или другую UNIX-подобную операционную систему.

Для компьютеров Windows существует несколько программ удаленного доступа, но мы будем пользоваться программой PuTTY, которую можно загрузить по адресу www.puttyssh.org. Процедура установки несложная — с веб-сайта программы загрузите установщик Windows для нее и запустите его на исполнение. На компьютерах под macOS и Linux для удаленного доступа можно использовать программу OpenSSH, которая входит в состав обеих этих операционных систем. Запустить ее на исполнение можно в программе Terminal с помощью команды ssh.

В macOS и Linux

Откройте программу терминала. Обычно терминал предоставляет простое текстовое окно с приветствием наподобие следующего:

Last login: Wed Feb 22 07:20:34 on ttyp1

ComputerName:~ username$

В системах POSIX символ $ называется приглашением командной строки. Когда за этим символом следует мигающий курсор, это означает, что система ожидает ввода команды. Во всех случаях, рассмотренных в этой книге, в командную строку следует ввести все, что следует за этим символом.

Чтобы подключиться к требуемому веб-серверу, выполните в командной строке команду:

ssh имя_пользователя@имя_хоста.com

Разумеется, вместо параметров имя_пользователя и имя_хоста.com введите свои имя пользователя (имя_пользователя) и адрес веб-сервера (имя_хоста.com) соответственно. Введите пароль, который затем потребует удаленный веб-сервер, и вы должны к нему подключиться.

В Windows

Запустите программу PuTTY (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Главное окно программы PuTTY

Введите адрес своего веб-сервера (имя_хоста.com) в поле Host Name, установите в разделе Connection type переключатель SSH и нажмите кнопку Open. Затем выполните вход на сервер, введя в соответствующие поля открывшейся панели свои имя пользователя и пароль.

При подключение система потребует согласиться на использование ключа ssh. Это уникальный идентификатор, который позволит вашему компьютеру идентифицировать ваш хост при будущих подключениях к нему. Поэтому дайте свое согласие на использование этого ключа.

Работа с командной строкой

Установив соединение с удаленным веб-сервером, вы увидите примерно такое сообщение:

Last login: Wed Feb 22 08:50:04 2016 from 216.157.45.215

[userid@myhost ~]$

Это означает, что вам доступна командная строка удаленного компьютера, и любая введенная команда будет на этом компьютере выполнена. Для начала узнаем, в каком каталоге мы находимся. Для этого выполним следующую команду:

$ pwd

Эта команда состоит из первых букв фразы print working directory, которая означает «распечатать рабочий каталог». Она указывает компьютеру отобразить имя и путь текущего каталога. (Многие команды POSIX весьма кратки — чтобы их было легче вводить. С другой стороны, аббревиатурные команды труднее запомнить.) В ответ сервер выведет путь и имя текущего каталога — в моем случае:

/home/igoe

Это рабочий (домашний) каталог учетной записи на сервере. Для вывода списка файлов каталога используется команда ls (list):

$ ls -l .

Точки в конце команды

Точка в конце команды означает «текущий каталог», а две точки — «родительский каталог текущего каталога».

Параметр –l при команде ls означает list long — требование выводить подробный список. В результате исполнения этой команды выводится примерно такой ответ:

total 44

drwxr-xr-x 13 igoe users 4096 Apr 14 11:42 public_html

drwxr-xr-x 3 igoe users 4096 Nov 25 2005 share

Это список всех файлов и вложенных каталогов, содержащихся в текущем каталоге, с указанием их атрибутов:

• в первом элементе строки (например: drwxr-xr-x) указываются разрешения для действий с этим объектом: чтение, изменение или исполнение;
• во втором элементе (13) указывается количество ссылок на этот файл из других областей системы;
• в третьем элементе (igoe) указывается владелец объекта, а в четвертом (users) — группа владельцев;
• в пятом элементе (4096) указывается размер объекта, а в шестом (Apr 14 11:42) — дата и время последнего изменения;
• наконец, в последнем элементе (public_html) указывается имя объекта.

В среде POSIX все файлы, имена которых начинаются с точки, в общем случае не отображаются. Это требуется для некоторых особых файлов — таких, например, как файлы паролей или конфигурационные файлы. Чтобы просмотреть содержимое каталога, включая его скрытые файлы, с командой ls нужно использовать параметр: ‑la:

$ ls -la

Для создания нового каталога служит команда: mkdir (make directory):

$ mkdir directoryname

Эта команда создает новый каталог в текущем каталоге. Команда ls –l, выполненная после создания нового каталога, отобразит этот каталог на новой строке в списке объектов текущего каталога. При просмотре содержимого пустого каталога (каким будет вновь созданный каталог) с помощью команды ls -la выводится только две строчки:

drwxr-xr-x 2 tqi6023 users 4096 Feb 17 10:19 .

drwxr-xr-x 4 tqi6023 users 4096 Feb 17 10:19 ..

Первая строчка — с одной точкой в конце — это ссылка на данный каталог, а вторая — с двумя точками в конце — ссылка на родительский каталог. Такие две ссылки будут находиться в любом каталоге, и удалить их нельзя.

Чтобы удалить каталог, служит команда rm (remove directory) с указанием каталога, подлежащего удалению:

$ rmdir directoryname

Удалить можно только пустой каталог, поэтому перед удалением каталога нужно удалить все его содержимое — как файлы, так и вложенные каталоги. Команда rmdir выполняется немедленно, без запроса на подтверждение удаления, поэтому нужно быть осторожным в ее использовании. Не следует также удалять какие бы то ни было каталоги или файлы, которые создавали не вы.

В большинстве веб-хостингов для веб-сайтов пользователей автоматически создается домашний каталог, которая называется html или public_html, — для размещения в нем файлов HTML для общего доступа. Если на вашем веб-сервере такого каталога нет, создайте его с помощью команды mkdir:

$ mkdir html

Для перемещения из одного каталога в другой служит команда cd (change directory) — изменить каталог. Например, перейти из корневого каталога в каталог html можно, выполнив следующую команду:

$ cd html

Чтобы переместиться на один уровень выше в иерархии каталогов, выполняется команда:

$ cd ..

Для возврата в домашний (корневой) каталог к команде cd добавляется параметр ~ (тильда):

$ cd ~

Возвратиться в домашний каталог можно, просто выполнив команду cd без параметров.

Для перехода во вложенный каталог этот каталог указывается после родительского каталога через косую черту / (слэш). Например, чтобы перейти в каталог html в домашнем каталоге, выполняется команда cd~/html. Чтобы указать абсолютный путь из главного каталога сервера (который называется root — корневой), в начале пути файла ставится такая же косая черта — /. Пути без косой черты в их начале называются относительными.

Управление доступом к файлам

Выполните команду ls –l, чтобы вывести список файлов текущего каталога, и рассмотрите поближе разрешения для файлов.

Например, обозначение:

drwx ——

означает, что объект является каталогом (d — directory), и создавший его пользователь (который также называется владельцем) может просматривать или читать его (r — read), записывать в него (w — write), а также исполнять его (x — execute). Рассмотрим другой пример разрешения:

-rw-rw-rw

Дефис в начале означает, что объект является файлом (а не каталогом), и что владелец файла, группа владельцев (обычно владелец является членом этой группы), а также любой другой, кто имеет доступ к файлу, может просматривать его и выполнять запись в него. При этом первая группа rw- задает разрешения владельца, вторая — группы, а третья — всех остальных. Владелец объекта может изменить его разрешения с помощью команды chmod:

$ chmod go-w имя_файла

Параметры этой команды указывают пользователей, которых она затрагивает, и изменяемые разрешения. В приведенном примере мы удаляем разрешения на запись (-w) для группы (g — group) владельцев файла и всех других (o — others), кроме владельца файла. А в следующем примере мы присваиваем права записи и исполнения для группы и других пользователей:

$ chmod go+wx имя_файла

Как вы уже поняли, в параметрах команды chmod буква u означает пользователя (user), g — группу (group), а o — прочих (others). Мы также знаем, что буква r означает разрешения чтения (read), w — записи (write), а x — исполнения (execute). Знак + (плюс) означает присвоение разрешений, а знак – (минус) — лишение их. Будьте осторожны, чтобы случайно не лишить разрешений самого себя (пользователя). Кроме того, выработайте привычку не предоставлять доступа к файлам для групп и прочих, если только в этом нет необходимости, — на крупных поставщиках услуг веб-хостинга иметь соседями по серверу сотни других пользователей — обычное дело.

Создание, просмотр и удаление файлов

Для работы с файлами вам пригодятся еще две программы командной строки: nano и less. Программа nano — это текстовый редактор, и очень простой редактор, поэтому для объемных работ лучше редактировать текст на своем компьютере с помощью какого-либо другого, более удобного, редактора, а затем загружать готовый текст на сервер. Но для небольших правок прямо на сервере программа nano незаменима. Чтобы создать с помощью nano новый файл, выполните следующую команду:

$ nano имя_файла.txt

Откроется окно редактора (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Окно текстового редактора nano. В нижней части окна имеется список доступных команд, которые исполняются по нажатию клавиши <Ctrl> совместно с клавишей буквы английского алфавита, указанной слева от соответствующей команды. Например, нажатие комбинации клавиш <Ctrl>+<K> выполняет операцию вырезания (kut) выделенного фрагмента текста

Все команды для работы в nano вводятся с клавиатуры совместно с клавишей <Ctrl>. Например, для выхода из программы нужно нажать комбинацию клавиш <Ctrl>+<X>. Наиболее часто употребляемые команды указаны в нижней части окна редактора.

Удалить любой файл можно с помощью команды rm (remove):

$ rm filename

Подобно команде rmdir, команда rm не выводит запроса на подтверждение удаления файла, поэтому нужно быть осторожным в ее использовании.

Насколько редактор nano удобен для быстрого создания и редактирования небольших текстовых файлов, настолько для чтения таких файлов хорошо подходит редактор less. Этот редактор отображает текстовый файл по одному экрану за раз. Для просмотра текстового файла в less нужно просто ввести имя этого редактора, а за ним требуемый файл:

$ less имя_файла.txt

В результате содержимое файла выводится поэкранно, с приглашением в виде двоеточия (:) в конце экрана. Нажатие клавиши пробела выводит следующий экран текста. Чтобы завершить работу программы, нажмите клавишу <q>. Определенно, похвастаться никакими крутыми наворотами less не может, но со своей основной задачей — просмотром длинных файлов — он справляется «на отлично».

Для просмотра файлов также могут быть полезными команды cat, head и tail.

Команда cat вываливает на экран все содержимое файла без разбиения на его страницы:

$ cat имя_файла.txt

А команды head и tail используются для просмотра начала и конца длинных файлов, соответственно. Количество строк файла для просмотра указывается в параметре, следующем за командой:

$ head -5 имя_файла.txt

В этом случае будут отображены первые пять строк файла имя_файла.txt. Подобным образом команда:

$ tail -10 filename.txt

выводит на экран последние десять строк файла имя_файла.txt.

Команды cat, head и tail очень полезны, когда нужно объединить несколько программ в одну. Эти процедуры рассматриваются в следующем разделе.

Объединение нескольких программ в одну

Операционная система UNIX разрабатывалась по философии «набора малых компонентов со слабыми связями». Иными словами, каждая запускаемая из командной строки программа (такие программы часто называются процессами, хотя одна программа может иногда запускать множественные процессы) должна выполнять только одну задачу, но выполнять ее хорошо. Кроме того, каждая такая программа должна обладать гибкой возможностью автоматического объединения с другими подобными программами. Поскольку результатом работы любой программы командной строки является текстовый вывод, вывод одной программы легко использовать в качестве ввода для другой. Например, при выполнении программы ls для каталога с большим количеством объектов, объекты в начале списка вытесняются с экрана последующими объектами. Но вывод программы ls можно передать программе less, которая уже будет выводить список объектов, помещающихся на экране. Делается это следующим образом:

$ ls -la . | less

В интерфейсах командной строки оператор вертикальная черта (|) называется оператором канала, посредством которого выходные данные одной программы передаются на вход другой для дальнейшей обработки.

Вместо вывода на экран выходные данные программы можно также перенаправлять в какое-либо другое место — например, в файл. Так, список объектов каталога можно сохранить в файл, выполнив следующую команду:

$ ls -la . > список_файлов.txt

Эта команда создает файл список_файлов.txt и сохраняет в нем вывод команды ls. Если файл с таким именем уже существует, его содержимое заменяется выводом команды ls. Вместо замены содержимого существующего файла, новые данные можно добавить к нему в конец:

$ ls -la . >> список_файлов.txt

Одна из причин, по которой такие операции являются возможными, заключается в том, что POSIX-системы рассматривают многие объекты как потоки данных, каждый из которых может заменяться любым другим. Например, выводимый на экран текст называется стандартным потоком выходных данных — standard out, или stdout. А выдаваемые клавиатурой данные являются стандартным потоком входных данных — standard in, или stdin. Файл также является потоком данных, в результате чего с помощью операторов канала и перенаправления можно осуществлять запись байтов в файл (stdin) и чтение из него (stdout).

Поток данных можно представить в виде трубы, в которую байты входят с одного конце, а выходят из другого. Таким образом, первый входящий в такую трубу байт первым же и выходит из нее. Такая организация входа/выхода называется FIFO^[2]: первый на входе — первый на выходе. Эти команды совместно с рядом рассмотренных ранее команд и понятий позволяют выполнять довольно-таки хитроумные операции. Мы увидим некоторые примеры таких операций далее в этой главе и в книге.

Кроме рассмотренных, существует много других команд командной оболочки^[3]. Список наиболее употребляемых можно получить, выполнив в терминале команду help, а информацию об определенной команде — выполнив команду:

man имя_команды

Чтобы закрыть подключение к серверу или завершить сеанс работы с терминалом на локальном компьютере, выполните команду logout. В некоторых вариантах Linux для этого вместо команды loguot используется команда exit.

На машинах с операционной системой в стиле POSIX — будь то машина под macOS, Linux или одноплатный компьютер — все только что рассмотренные команды должны работать в программе терминала локальной машины так же, как они работают на удаленном сервере через подключение ssh. Большинство этих команд работают и в среде Cygwin на машинах под Windows. Их также можно использовать и на одноплатных компьютерах, как мы увидим далее в этой главе.

Дополнительную информацию о работе с интерфейсом командной строки операционных систем UNIX и Linux вы сможете найти, например, в книге Аарона Ньюкомба (Aaron Newcomb) «Linux for Makers» (издательство Maker Media).

1. POSIX, Portable Operating System Interface — интерфейс переносимой операционной системы. ↑
2. FIFO, First In, First Out — первым вошел, первым вышел. ↑
3. От англ. command shell — программа, которая обрабатывает команды интерфейса командной строки. ↑