Просмотр файлов /proc
С помощью файлов в /proc Вы можете получить информацию о состоянии ядра,
процессов, параметрах компьютера и т.д. Большинство файлов в /proc содержат
самую свежую информацию о системном оборудовании. Несмотря на то, что эти
файлы виртуальные — их можно просмотреть любым текстовым редактором или
с помощью команд «more», «less» или «cat».
При попытке открытия виртуального файла текстовым редактором — этот
файл создается на лету на основе информации, содержащейся в ядре. Приведу
здесь некоторые интересные цифры о моей системе:
$ ls -l /proc/cpuinfo -r--r--r-- 1 root root 0 Dec 25 11:01 /proc/cpuinfo $ file /proc/cpuinfo /proc/cpuinfo: empty $ cat /proc/cpuinfo processor : 0 vendor_id : GenuineIntel cpu family : 6 model : 8 model name : Pentium III (Coppermine) stepping : 6 cpu MHz : 1000.119 cache size : 256 KB fdiv_bug : no hlt_bug : no sep_bug : no f00f_bug : no coma_bug : no fpu : yes fpu_exception : yes cpuid level : 2 wp : yes flags : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 mmx fxsr xmm bogomips : 1998.85 processor : 3 vendor_id : GenuineIntel cpu family : 6 model : 8 model name : Pentium III (Coppermine) stepping : 6 cpu MHz : 1000.119 cache size : 256 KB fdiv_bug : no hlt_bug : no sep_bug : no f00f_bug : no coma_bug : no fpu : yes fpu_exception : yes cpuid level : 2 wp : yes flags : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 mmx fxsr xmm bogomips : 1992.29
Директории для хранения бинарных файлов
Бинарные файлы являются файлами, содержащими скомпилированный исходный код (или машинный код). Бинарные файлы могут исполняться на компьютере. Иногда бинарные файлы также называются исполняемыми файлами .
Директория /bin содержит бинарные файлы , которые могут использоваться всеми пользователями. В соответствии со спецификацией FHS, директория /bin должна содержать исполняемые файлы /bin/cat и /bin/date (помимо других исполняемых файлов).
Другие директории /bin
Вы можете обнаружить поддиректорию /bin во многих других директориях. Например, пользователь с именем serena может разместить свои собственные приложения в поддиректории /home/serena/bin .
Файлы некоторых приложений, обычно в случае установки путем непосредственной сборки из исходного кода, устанавливаются в директорию /opt . К примеру, при установке сервера samba для хранения бинарных файлов может быть использована поддиректория /opt/samba/bin .
Директория /sbin содержит бинарные файлы, предназначенные для настройки операционной системы. Многие из бинарных файлов для настройки системы требуют наличия привилегий пользователя root для выполнения определенных задач.
Обычно ядро Linux загружает модули из директории /lib/modules/$версия-ядра/ . Содержимое этой директории будет подробно описано в главе, посвященной ядру Linux.
Директории /lib32 и /lib64
Формат ELF (формат исполняемых и компонуемых файлов – Executable and Linkable Format ) используется практически во всех Unix-подобных операционных системах с момента выпуска System V .
Директория /opt предназначена для хранения вспомогательного программного обеспечения . В большинстве случаев данное программное обеспечение устанавливается не из репозитория дистрибутива. В многих системах директория /opt пуста.
При установке пакета программного обеспечения большого объема файлы из него могут копироваться в поддиректории /bin , /lib , /etc директории /opt/$имя-пакета/ . Например, в том случае, если пакет программного обеспечения носит имя wp , файлы из него будут устанавливаться в директорию /opt/wp , при этом бинарные файлы будут устанавливаться в поддиректорию /opt/wp/bin , а файлы страниц руководств – в поддиректорию /opt/wp/man .
Parameter list
parameter | Description |
---|---|
init | Run specified binary instead of as init process. The package symlinks to to use systemd. Set it to to boot to the shell. |
initrd | Specify the location of the initial ramdisk. For UEFI boot managers and EFISTUB, the path must be specified using backslashes () as path separators. |
debug | Enable kernel debugging (events log level). |
lsm | Set the initialisation order of the Linux security modules, used to enable AppArmor, SELinux or TOMOYO. |
maxcpus | Maximum number of processors that an SMP kernel will bring up during bootup. |
mem | Force usage of a specific amount of memory to be used. |
netdev | Network devices parameters. |
nomodeset | Disable Kernel mode setting. |
panic | Time before automatic reboot on kernel panic. |
resume | Specify a swap device to use when waking from hibernation. |
ro | Mount root device read-only on boot (default1). |
root | |
rootflags | Root filesystem mount options. Useful for setting options that cannot be applied by remounting (i.e. by ). For example, the option of an XFS root volume. |
rw | Mount root device read-write on boot. |
systemd.unit | Boot to a . |
video | Override framebuffer video defaults. |
Что такое монтирование?
Как я уже сказал Linux имеет единую корневую файловую систему, куда подключаются все запоминающие устройства и другие ресурсы. На самом деле, в Windows происходит что-то подобное, только все это скрыто от пользователя.
Фактически смонтированный раздел становится частью корневой файловой системы и система старается сделать работу со всеми разделами, независимо от их файловых систем, прозрачной. Это значит, что если вы примонтируете участок оперативной памяти или удаленную сетевую папку, то сможете работать с ней в файловом менеджере точно так же, как и с локальным диском.
Например, вы хотите примонтировать флешку. Вы даете системе команду подключить ее в папку /run/media/имя_пользователя/UUID_флешки/. Система определяет файловую систему устройства, а затем, используя драйвера ядра подключает ее к указанной папке. Дальше вам остается работать с той папкой, как с любой другой. Больше ни о чем думать не нужно. Когда надумаете извлечь флешку, ее нужно отмонтировать.
Знакомство с параметрами ядра
Ядро Linux — это сложный элемент ПО, чьё поведение, как и поведение любого другого ПО, зависит от параметров по умолчанию, установленных в коде самого этого ядра. К примерам этого поведения можно отнести то, как ядро управляет диском, памятью или загрузкой системы. Эти параметры определяют поведение Linux, и в целях корректировки поведения системы могут быть изменены как в процессе работы ядра, так и при его загрузке.
Существует 3 способа, с помощью которых вы можете добавлять или редактировать эти параметры. Выбор одного из них будет зависеть от конкретного случая.
- При загрузке ядра (загрузочные параметры). Эти параметры вызываются через загрузчика ОС.
- В процессе работы ядра через псевдо-файловые системы /proc и /sys, используя “sysctl”.
- При компиляции (или перекомпиляции) ядра и его подсистем (вроде initrd).
В этой статье я обширно рассмотрел загрузочные параметры ядра, а именно: что это такое и как их можно добавлять, редактировать или удалять. В дальнейших статьях серии я рассмотрю остальные 2 варианта с соответствующими примерами. Я также представлю вам пример проблемы, решённой мной в прошлом, относящийся к третьему варианту, чтобы сформировать полноценное понимание темы.
Работа с устройствами
Все файлы-дырки подчиняются одним и тем же правилам работы с файлами: их можно открывать для записи или чтения, записывать данные или считывать их стандартными средствами, а по окончании работы — закрывать. Открытие и закрытие файла (системные вызовы и ) в командном интерпретаторе не представлено отдельной операцией, оно выполняется автоматически при перенаправлении ввода (открытие на чтение) или вывода (на запись). Это позволяет работать и с устройствми, и с каналами, и с файлами совершенно одинаково, что активно используется в Linux программами-фильтрами. Каждый тип файлов имеет свою специфику, например, при записи на блочное устройство данные накапливаются ядром в специальном буфере размером в один блок, и только после заполнения буфера записываются. Если при закрытии файла буфер неполон, он всё равно передаётся целиком: часть — данные, записанные пользователем, часть — данные, оставшиеся от предыдущей операции записи). Это, конечно, не означает, что из файла, находящегося на блочном устройстве, легко по ошибке прочитать такой «мусор»: длина файла известна, и ядро само следит за тем, чтобы программа не прочла лишнего.
Даже такие (казалось бы) простые устройства, как жёсткие диски, поддерживают гораздо больше различных операций, чем просто чтение или запись. Пользователю, как минимум, может потребоваться узнать размер блока (для разных типов дисков он разный) или объём всего диска в блоках. Для многих устройств собственно передача данных — лишь итог замысловатого общения с управяющей программой или ядром. Скажем, для вывода оцифрованного звука на звуковую карту сначала необходимо настроить параметры звукогенератора: частоту, размер шаблона, количество каналов, формат передаваемых данных и многое другое. Для управления устройствами существует системный вызов (iput-output control): устройство надо открыть, как файл, а затем использовать эту функцию. У каждого устройства — свой набор команд управления, поэтому в виде отдельной утилиты не встречается, а используется неявно другими утилитами, специализирующимися на определённом типе устройств.
Работа с grubby
Чтобы добавить/изменить параметры ядра посредством grubby, нам нужно указать параметры при помощи -args=args совместно с опцией -update-kernel=default-kernel-path. Например, я добавил параметры “clocksource=tsc tsc=reliable”. Параметр “clocksource=tsc” устанавливает источник тактовой частоты как tsc (clocksource=tsc), если он ещё таковым не установлен. Параметр же “tsc=reliable” отключает все проверки стабильности TSC в процессе загрузки.
# grubby --args="clocksource=tsc tsc=reliable" --update-kernel /boot/vmlinuz-$(uname -r)
PS. Для удаления существующих параметров используйте команду -remove-arguments.
Перезагрузите систему и убедитесь, что параметры “clocksource=tsc tsc=reliable” добавлены:
# reboot # cat /proc/cmdline root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 clocksource=tsc tsc=reliable
Либо просто проверьте это через grubby:
# grubby --info /boot/vmlinuz-$(uname -r)
В дальнейшем вы можете убедиться, что источником тактовой частоты определён tsc, при помощи следующей команды:
# cat /sys/devices/system/clocksource/clocksource0/current_clocksource tsc
Это всё, что касается grubby.
Работа с конфигурацией GRUB2
Отредактируйте файл конфигурации grub (/etc/default/grub.conf) с помощью предпочтительного редактора. Добавьте/измените интересующие вас параметры для строки GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT. Например, я добавил параметры systemd.log_level=debug systemd.log_target=console. Эти дополнительные параметры активируют режим отладки системы и перенаправляют в консоль. Итак, после обновления моя запись в файле /etc/default/grub будет выглядеть примерно так:
Теперь, чтобы автоматически сгенерировать конфигурацию grub2 на основе добавленных параметров, нам нужно запустить grub2-mkconfig, добавив путь к этой конфигурации:
# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
Перезагрузите систему и проверьте, вступили ли изменения в силу из /proc/cmdline, как мы делали ранее.
Корректная процедура выполнения практического задания: дерево директорий Linux
1. Существует ли файл /bin/cat ? Как насчет файлов /bin/dd и /bin/echo . Какого типа данные файлы?
2. Каков общий объем файлов ядра Linux (vmlinu*) в директории /boot?
/test. После этого выполните следующие команды:
Утилита dd осуществит копирование одного блока (count=1) размером в 100 байт (bs=100) из специального файла /dev/zero в файл
/test/zeroes.txt. Какие пояснения вы можете дать относительно возможностей специального файла /dev/zero ?
Файл /dev/zero является специальным файлом устройства Linux. Он может рассматриваться как источник нулевых байт. Вы не можете записать какие-либо данные в файл /dev/zero , но вы можете читать нулевые байты из него.
Утилита dd осуществит копирование одного блока (count=1) размером в 100 байт (bs=100) из специального файла /dev/random в файл
/test/random.txt. Какие пояснения вы можете дать относительно возможностей специального файла /dev/random ?
Файл /dev/random выступает в качестве генератора случайных чисел вашей машины, работающей под управлением Linux.
С помощью первой команды будет выведен список файлов блочных устройств, с помощью второй – список файлов символьных устройств. Что вы можете сказать по поводу различий между символьными и блочными устройствами.
Данные всегда записываются на блочные устройства (или читаются с них) блоками. В случае жестких дисков размер блоков обычно равен 512 байтам. Символьные устройства работают как источники или приемники потоков символов (или байт). Мышь и клавиатура являются типичными символьными устройствами.
6. Используйте команду cat для вывода содержимого файлов /etc/hosts и /etc/resolv.conf . Что вы думаете по поводу предназначения данных файлов?
7. Хранятся ли какие-нибудь файлы в директории /etc/skel/ ? Не забудьте проверить наличие скрытых файлов.
Выполните команду “ls -al /etc/skel/”. Да, в данной директории должны храниться скрытые файлы.
8. Выведите содержимое файла /proc/cpuinfo . Машину какой архитектуры вы используете для работы с Linux?
Данный файл должен содержать как минимум одну строку с названием модели центрального процессора производства компании Intel или какой-либо другой компании.
9. Выведите содержимое файла /proc/interrupts . Каков размер этого файла? Где хранится данный файл?
Размер файла равен нулю байт, но при этом файл содержит данные. Он не хранится где-либо на диске, так как в директорию /proc монтируется виртуальная файловая система, которая позволяет взаимодействовать с ядром ОС. (Ответ “файл хранится в оперативной памяти” также является верным. )
10. Можете ли вы перейти в директорию /root ? Есть ли в этой директории файлы (в том числе скрытые)?
Попытайтесь выполнить команду “cd /root”. Директория /root не доступна для чтения обычными пользователями в большинстве современных дистрибутивов Linux.
11. Существуют ли бинарные файлы ifconfig, fdisk, parted, shutdown и grup-install в директории /sbin ? По какой причине эти бинарные файлы размещены в директории /sbin , а не в директории /bin ?
Да. Так как данные бинарные файлы должны использоваться исключительно системными администраторами.
12. Является ли /var/bin файлом или директорией? Как насчет /var/spool ?
По обоим путям расположены директории.
13. Откройте два эмулятора терминала (с помощью сочетания клавиш Ctrl+Shift+T в gnome-terminal) или терминала (с помощью сочетания клавиш Ctrl+Alt+F1, Ctrl+Alt+F2, . ) и выполните команду who am i в обоих. После этого попытайтесь передать слово из одного терминала в другой.
14. Прочитайте страницу руководства random и попытайтесь на основе полученной информации объяснить разницу между специальными файлами /dev/random и /dev/urandom .
Загрузочные параметры ядра
В процессе загрузки Linux требуется ряд параметров, посредством которых ядру предоставляется информация об аппаратных средствах. В частности, нам приходится иметь дело с этими параметрами, когда ядро не способно определить конкретный параметр самостоятельно, и мы добавляем его вручную. А иногда мы редактируем параметры для переопределения их значений, обнаруживаемых ядром.
За загрузку и запуск ядра Linux отвечает загрузчик ОС, поэтому, чтобы иметь возможность передать параметры загрузки, мы используем специализированный загрузчик вроде GRUB.
Загрузочные параметры ядра определяются в виде списка строк, разделённых пробелами следующим образом:name….
На данный момент код ядра может обрабатывать максимум 10 отделённых запятыми значений параметров. Тем не менее допускается переиспользование одного и того же ключевого слова.
К примеру, приведу конфигурацию grub для инстанса на Amazon Linux 1. В ней я изменил параметр “console”, определив для него 2 значения (допускается до 10).
kernel /boot/vmlinuz-4.14.77-70.59.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=ttyS0,tty1 selinux=0
Мы можем также предоставить ядру параметры загрузки, приведённые ниже. Здесь вместо определения значений “console” в виде одного параметра мы повторно использовали console для определения другого значения. При необходимости каждый параметр “console” может содержать до 10 значений, что позволяет выйти за рамки предыдущих ограничений.
kernel /boot/vmlinuz-4.14.77-70.59.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=ttyS0 console=tty1 selinux=0
Существует несколько способов изменения загрузочных параметров ядра. Кроме того, все дистрибутивы Linux (кроме Ubuntu), упомянутые ранее, используют схожие шаги для изменения этих параметров.
Где в Linux диски C, D, E?
Если задаться вопросов, где диск C в Linux, то его можно обнаружить сразу в двух местах. Во-первых, поскольку в Linux все физические устройства являются файлами, то диск C будет представлен файлом, например, с именем /dev/sda. Первая часть в этом имени — /dev/ — это директория, в которой расположены файлы, обозначающие устройства (о всех директориях будет рассказано далее). А sda — это уже непосредственно имя диска. Если однотипных дисков несколько, то последующим присваиваются другие буквы: /dev/sdb, /dev/sdc и т. д. Имя диска указывает на вид носителя. Например, буквы sd означают Solid Drive, то есть твердотельный диск. Если имя /dev/hda, то буквы hd означают Hard Drive (жёсткий диск).
Допустим имя диска /dev/hdc, что можно сказать о нём? Можно утверждать, что это жёсткий диск и он третий в системе.
Диски могут иметь и другие имена, например, у меня системный диск называется /dev/nvme0n1 — я погуглил, оказывается это новый вид твердотельных дисков NVM Express (NVMe).
Итак, мы уже нашли диск C? Не совсем. Имя /dev/sda это всего лишь обозначение устройства, которое предполагает использование имени для управления самим устройством. Например, если мы хотим создать новый раздел на диске или изменить размеры существующих, то мы откроем соответствующую программу, и в качестве параметра передадим ей имя диска, с которым хотим работать. Мы не можем открывать файлы обращаясь к диску по имени вида /dev/*
Файлы-дырки и другие типы файлов
Кое-какие идеи динамического именования устройств присутствуют и в статической схеме. Так, файлы или , на самом деле — символьные ссылки на соответствующие файлы-дырки. Если тип мыши или лазерного привода изменится, достаточно изменить эти ссылки и перезапустить соответствующие службы.
Пример 2. Идентификация внешних устройства в
Файл-дырка, как и всякая дырка, не имеет никакого размера: сколько в неё не записывай, в файл на диске ничего не попадёт. Вместо этого ядро передаёт всё записанное драйверу, отвечающему за файл-дырку, а тот по-своему обрабатывает эти данные. Точно так же работает и чтение из файла-дырки: все запрашиваемые данные в неё подсовывает драйвер. Большинство драйверов — дисковые, звуковые последовательных и параллельных портов и т. п. — обращаются за данными к какому-нибудь внешнему устройству или передают их ему. Но есть и такие, кто сам всё выдумывает: это и , чёрная дыра, в которую что угодно можно записать, и оно пропадёт безвозвратно, и , из которого можно считать сколько угодно нулей (на запись оно ведёт себя как ), и , из которого можно считать сколько угодно относительно случайных байтов.
Изучив выдачу команды (ключ «» заставляет выводить информацию не про символьную ссылку, а про файл, на который она указывает), Мефодий обнаружил, что та вместо размера файла-дырки (который равен нулю) выводит два числа. Первое из этих чисел называется старшим номером устройства (major device number), оно, грубо говоря, соответствует драйверу, отвечающему за устройство. Второе называется младшим номером устройства (minor device number), оно соответствует способу работы с устройством, а для дисковых носителей — разделу. В частности, из примера видно, что устройствами и занимается один и тот же драйвер со старшим номером . При этом часть устройств (по преимуществу — дисковые) имеет тип «b», а другая часть — «c» (этот тип имеют, например, терминалы). Тип указан в атрибутах файла первым символом. Это блочные (block) устройства, обмен данными с которыми возможен только порциями (блоками) определённого размера, и символьные (character) устройства, запись и чтение с которых происходит побайтно. Блочные устройства, вдобавок, могут поддерживать команды прямого доступа вида «прочитать блок номер » или «записать данные на диск, начиная с блока».
Блочные и символьные устройства — полноправные объекты файловой системы, такие же, как файлы, каталоги и символьные ссылки. Есть ещё два типа специальных файлов — каналы и сокеты. Канал-файл (или fifo) называют еще именованным каналом (named pipe): это такой же объект системы, как и тот, что используется командной оболочкой для организации конвейера (его называют неименованным каналом), разница между ними в том, что у fifo есть имя, он зарегистрирован в файловой системе. Это — типичный файл-дырка, причём дырка двухсторонняя: любая программа может записать в канал (если позволяют права доступа) и любая программа может оттуда прочитать. Создать именованный канал можно с помощью команды :
Пример 3. Использование именованного канала
Здесь важно, что утилита показывает начало не «файла» а именно последней записываемой порции данных, как и подобает трубе. Если стандартный вывод ошибок всего конвейера перенаправлен в , то командный интерпретатор не выводит сообщений о запуске и остановке фонового процесса
Если стандартный вывод ошибок всего конвейера перенаправлен в , то командный интерпретатор не выводит сообщений о запуске и остановке фонового процесса.
- канал
- Объект Linux, используемый в межпроцессном взаимодействии. Доступен в виде двух дескрипторов: один открыт на запись, другой — на чтение. Все данные, записываемые в первый дескриптор, немедленно можно прочитать из второго. Различают неименованный канал, уничтожаемый с закрытием обоих дескрипторов, и именованный канал (FIFO) — файл-дырку, создаваемый в файловой системе.
Что же касается сокетов, то это — более сложные объекты, предназначенные для связи двух процессов и передачи информации в обе стороны. Сокет можно представить в виде двух каналов (один «туда», другой «обратно»), однако стандартные файловые операции открытия/чтения/записи на нём не работают. Процесс, открывший сокет, считается сервером: он постоянно «слушает», нет ли в нём новых данных, а когда те появляются, счтывает их, обрабатывает, и, возможно, записывает в сокет ответ. Процесс-клиент может подключиться к сокету, обменяться информацией с процесом-сервером и отключиться. Точно так же можно передавать данные и по сети, в этом случае указывается не путь к сокету на файловой системе (т. н. unix domain socket), а сетевой адрес и порт удалённого компьютера (например internet socket, если подключаться с помошью сети Internet).
Директория системных ресурсов Unix /usr
Несмотря на то, что имя директории /usr напоминает слово user (пользователь), не следует забывать о том, что на самом деле оно расшифровывается как Unix System Resources (директория системных ресурсов Unix). Иерархия поддиректорий директории /usr должна содержать разделяемые данные приложений, доступные только для чтения . Некоторые системные администраторы осуществляют монтирование файловой системы /usr в режиме только для чтения. В этом случае данная директория должна быть расположена на отдельном разделе жесткого диска или на разделяемом ресурсе NFS.
(В системе Solaris директория /bin является символьной ссылкой на директорию /usr/bin .)
Конфигурация GRUB
# cat /etc/grub.conf # создаётся с помощью imagebuilder default=0 timeout=0 hiddenmenutitle Amazon Linux 2018.03 (4.14.181-108.257.amzn1.x86_64) root (hd0,0) kernel /boot/vmlinuz-4.14.181-108.257.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 initrd /boot/initramfs-4.14.181-108.257.amzn1.x86_64.imgtitle Amazon Linux 2018.03 (4.14.177-107.254.amzn1.x86_64) root (hd0,0) kernel /boot/vmlinuz-4.14.177-107.254.amzn1.x86_64 root=LABEL=/ console=tty1 console=ttyS0 selinux=0 nvme_core.io_timeout=4294967295 initrd /boot/initramfs-4.14.177-107.254.amzn1.x86_64.img
Здесь, как вы видите, присутствует более 1 записи меню. Запись меню наряду с параметрами содержит информацию о расположении образов ядра и initrd. Каждая запись начинается с “title…” и содержит численный порядок, начиная с 0. Значение “default” определяет текущий образ ядра, который используется для загрузки serve=. В конфигурации, приведённой выше, значение представлено как “0”. Это означает, что действует первая запись меню (4.14.181–108.257.amzn1.x86_64). Давайте взглянем на строку ядра. Вся структура name, указанная после местоположения образа ядра (выделена жирным курсивом и разделена пробелами), представляет параметры загрузки:
Важно знать её, чтобы добавлять параметры в правильную запись меню
Заключение
В каждой из команд используется чуть-чуть иной способ извлечения информации, и вам для, чтобы получить определенную информацию об оборудовании, возможно, потребуется попробовать более одной команды. Но все они есть в большинстве дистрибутивов Linux и их легко можно установить из репозиториев, используемых по умолчанию.
Для тех, кто не хочет запоминать и вводить команды, на рабочем столе есть графические инструментальные средства. Hardinfo и I-nex — некоторые из популярных инструментальных средств, с помощью которых можно получить подробную информацию о большом количестве различных аппаратных компонентов.