Краткие теоретические сведения

Компьютер есть не что иное, как инструмент для обработки информации. А информация в любой ОС хранится на носителях в виде файлов. С точки зрения ОС файл представляет собой непрерывный поток (или последовательность) байтов определенной длины. Внутренний формат файла операционную систему не интересует. Но ОС должна дать файлу какое-то имя, с помощью которого пользователь, а точнее, программы-приложения, будут обращаться к файлу. Как организовать это обращение — дело файловой системы, пользователя это чаще всего не интересует. Поэтому с точки зрения пользователя файловая система выглядит как логическая структура каталогов и файлов.

Имена файлов в Linux могут иметь длину до 255 символов и состоять из любых символов, кроме символа с кодом 0 и символа / (слэша). Однако имеется еще ряд символов, которые имеют в оболочке shell специальное значение и которые поэтому не рекомендуется включать в имена. Это следующие символы:

! @ # $ & ~ % * ( ) [ ] { } ' " : ; > < ` пробел.

Если имя файла содержит один из этих символов (это не рекомендуется, но возможно), то вы должны перед этим символом поставить символ обратного слэша "" (в том числе и перед самим этим слэшем, т. е. повторить его дважды).

[user]$ mkdir \my&his

Можно также заключить имя файла или каталога с такими символами в двойные кавычки. Например, для создания каталога с именем "My old files" следует использовать команду:

[user]$ mkdir "My old files"

так как команда

[user]$ mkdir My old files

создаст каталог с именем "My".

Аналогичным образом можно поступать и с другими символами, перечисленными выше, т. е. их можно включать в имена файлов, если имя файла взять в двойные кавычки или отменить специальное значение символа с помощью обратного слэша. Но все же предпочтительнее не использовать эти символы, включая пробел, в именах файлов и каталогов, потому что могут возникнуть проблемы при обращении к таким файлам из некоторых приложений, а также при переносе таких файлов в другие файловые системы.

Но к точке сказанное не относится, и в Linux часто ставят более одной точки в именах файлов, например, This_is.a.forth-chapter_of_my_book.about.Linux. При этом теряет смысл такое понятие (принятое в DOS), как расширение имени файла, хотя все же часто последние части имени, отделенные точками, используют для обозначения файлов каких-то особых типов (например, .tar.gz используется для обозначения сжатых архивов). Но исполняемые и неисполняемые файлы в Linux распознаются не по расширениям имен файлов. Для этого существуют другие признаки, о которых мы скажем чуть позже. Точка имеет особое значение в именах файлов. Если она является первым символом имени, то данный файл считается скрытым для некоторых команд, например, он не показывается при выполнении команды ls.

В Linux различаются символы верхнего и нижнего регистра в именах файлов. Поэтому FILENAME.tar.gz и filename.tar.gz вполне могут существовать одновременно и являться именами разных файлов.

Мы привыкли считать, что файл полностью определяется его именем. Однако с точки зрения ОС и файловой системы это немного не так (точнее, совсем не так).

Каждому файлу в Linux соответствует так называемый "индексный дескриптор" файла, или "inode", (однозначного перевода этого термина на русский язык не существует, в разных книгах эту структуру называют по-разному). Именно индексный дескриптор содержит всю необходимую файловой системе информацию о файле, включая информацию о расположении частей файла на носителе, типе файла и многое другое. Индексные дескрипторы файлов содержатся в специальной таблице (inode table), которая создается при создании файловой системы на носителе. Каждый логический и физический диск имеет собственную таблицу индексных дескрипторов. Дескрипторы в этой таблицы пронумерованы последовательно, и именно номер дескриптора файла является его истинным именем в системе (этот номер мы будем называть индексом файла). Однако для человека такая система имен неудобна. Сможете ли вы вспомнить, что сохранили в файле с номером 56734? Поэтому файлам даются еще "человеческие" имена, и помимо этого файлы группируются в каталоги.

Приведенная выше информация нужна здесь только для того, чтобы сказать, что имя любого файла в Linux является ни чем иным, как ссылкой на индексный дескриптор файла. Поэтому каждый файл может иметь сколько угодно разных имен. Эти имена называют еще "жесткими" ссылками. Когда вы удаляете файл, имеющий несколько разных имен — жестких ссылок, то фактически удаляется только одна ссылка — та, которую вы указали в команде удаления файла. Даже когда вы удаляете последнюю ссылку, это еще может не означать удаления содержимого файла — если файл еще используется системой или каким-то приложением, то он сохраняется до тех пор, пока он не "освободится".

Для того, чтобы дать файлу (или каталогу) дополнительное имя (создать жесткую ссылку), используется команда ln в следующем формате:

ln имя_существующего_файла новое_имя

Пример:

[user]$ ln /home/howto/font-HOWTO-ru/Font-HOWTO.html ~/fonts.html

(специальный символ ~ здесь и вообще в системе означает домашний каталог пользователя, о котором будет сказано чуть дальше). Теперь можно вместо длинного имени /home/howto/font-HOWTO-ru/Font-HOWTO.html использовать просто ~/fonts.html. Подробнее о команде ln вы можете прочитать на странице интерактивного руководства man.

Число жестких ссылок на файл (т. е. разных имен файла) можно узнать, выполнив команду ls с параметром –l. Сразу за перечислением прав доступа к файлу следует число, которое и обозначает число жестких ссылок на файл:

[user]# ls -l

total 9

drwxr-xr-x 2 user users 1024 Jul 1 2000 Autostart

-rw-r--r-- 1 user users 230 Sep 14 1999 Printer.kdelnk

-rw-r--r-- 1 user users 159 Sep 15 1999 Red Hat

Ввод команд в Linux выглядит примерно так же, как в DOS и других операционных системах, ориентированных на ввод в командной строке. Linux, как и UNIX, чувствительна к регистру, поэтому если система не воспринимает какую-либо команду, проверьте, в правильном ли регистре вы ввели ее. Как правило, команда выполняется после нажатия клавиши <Enter>.

Если бы файловая структура не позволяла использовать ничего кроме просто имен файлов, даже сколь угодно длинных (т. е. все файлы располагались бы в одном общем списке), то обращаться к ним было бы чрезвычайно трудно. Поэтому файлы группируются в каталоги, которые, в свою очередь, могут быть включены в другие каталоги. В результате получается иерархическая структура каталогов, начинающаяся с корневого каталога. Каждый (под)каталог может содержать как отдельные файлы, так и подкаталоги.

Иерархическую структуру каталогов обычно иллюстрируют рисунком "дерева каталогов", в котором каждый каталог изображается узлом "дерева", а файлы — "листьями". В MS Windows или DOS каталоговая структура строится отдельно для каждого физического носителя (т. е., имеем не отдельное "дерево", а целый "лес") и корневой каталог каждой каталоговой структуры обозначается какой-нибудь буквой латинского алфавита (отсюда уже возникает некоторое ограничение). В Linux (и UNIX вообще) строится единая каталоговая структура для всех носителей, и единственный корневой каталог этой структуры обозначается символом "/". В эту единую каталоговую структуру можно подключить любое число каталогов, физически расположенных на разных носителях (как говорят, "смонтировать файловую систему" или "смонтировать носитель").

Имена каталогов строятся по тем же правилам, что и имена файлов. И, вообще, каталоги в принципе ничем, кроме своей внутренней структуры (до которой ОС уже есть дело) не отличаются от "обычных" файлов, например, текстовых.

Полным именем файла (или путем к файлу) называется список имен вложенных друг в друга подкаталогов, начинающийся с корневого каталога и оканчивающийся собственно именем файла. При этом имена подкаталогов в этом списке разделяются тем же символом "/", который служит для обозначения корневого каталога. Например, на моем компьютере /home/kos/ve/book/filesystem1.htm является полным именем того файла, в котором я сохранил первый вариант данного текста.

В каждый момент времени пользователь работает с одним экземпляром оболочки shell и эта оболочка хранит значение так называемого "текущего" каталога, т. е. того каталога, в котором пользователь сейчас работает. Имеется специальная команда, которая сообщает вам значение текущего каталога — pwd.

Кроме текущего каталога для каждого пользователя определен еще его "домашний каталог" — каталог, в котором пользователь имеет все права: может создавать и удалять файлы, менять права доступа к ним и т. д. В каталоговой структуре Linux домашние каталоги пользователей обычно размещаются в каталоге /home и имеют имена, совпадающие с именем пользователя. Например, /home/jim. Каждый пользователь может обратиться к своему домашнему каталогу с помощью значка ~, т. е., например, пользователь jimможет обратиться к каталогу /home/jim/doc как к ~/doc. Когда пользователь входит в систему, текущим каталогом становится домашний каталог данного пользователя.

Для изменения текущего каталога служит команда cd. В качестве параметра этой команде надо указать полный или относительный путь к тому каталогу, который вы хотите сделать текущим. Понятие полного пути уже было пояснено, а понятие относительного пути требует дополнительного пояснения. Относительным путем называется перечисление тех каталогов, которые нужно пройти в "дереве каталогов", чтобы перейти от текущего каталога к какому-то другому каталогу (назовем его целевым). Если целевой каталог, т. е. каталог, который вы хотите сделать текущим, расположен ниже текущего в структуре каталогов, то сделать это просто: вы указываете сначала подкаталог текущего каталога, затем подкаталог того каталога и т. д., вплоть до имени целевого каталога. Если же целевой каталог расположен выше в каталоговой структуре, или вообще на другой "ветви" дерева, то ситуация несколько сложнее. Конечно, можно было бы пользоваться полным путем, но тогда придется записывать очень длинные маршруты.

Эта трудность преодолевается следующим образом. Для каждого каталога (кроме корневого) в дереве каталогов однозначно определен "родительский каталог". В каждом каталоге имеются две особых записи. Одна из них обозначается просто точкой и является указанием на этот самый каталог, а вторая запись, обозначаемая двумя точками, — указатель на родительский каталог. Эти имена из двух точек и используются для записи относительных путей. Чтобы сделать текущим родительский каталог, достаточно дать команду

[user]$ cd ..

А чтобы перейти по дереву каталогов на два "этажа" вверх, откуда спуститься в подкаталог kat1/kat2 надо дать команду

[user]$ cd ../../kat1/kat2

Команда ls служит для вывода на экран списка имен файлов и подкаталогов текущего каталога. Нужно отметить, что фактически команда ls просто выводит содержимое файла, который описывает данный каталог, и не происходит никаких обращений к самим файлам. Любой каталог, как уже говорилось, — это обычный файл, в котором перечислены все файлы и подкаталоги этого каталога.

Если дать команду ls без параметров, то выводятся только имена файлов текущего каталога. Если нужно просмотреть содержимое не текущего, а какого-то другого каталога, надо указать команде ls полный или относительный путь к этому каталогу.

Кроме имени файла (или подкаталога) запись о нем в соответствующем каталоге содержит еще массу информации об этом файле. Для того, чтобы получить эту информацию, надо использовать дополнительные параметры команды ls. Если дать команду ls с параметром -l, то будут выданы не только имена файлов, но также данные о правах доступа к файлу (подробнее о правах будет рассказано ниже), количество жестких ссылок или имен файла (для каталога указывается число дополнительных блоков), имя владельца файла и группы файла, его размер и дата последней модификации. Вот небольшой пример.

[user]$ ls -l

итого 1171

drwxrwxr-x 2 kos kos 1024 Jun 20 22:42 NotR

drwx------ 2 kos kos 1024 Jun 27 21:02 Star

-rw-rw-r-- 1 kos kos 17351 Nov 2 23:59 arch.htm

-rw-rw-r-- 1 kos kos 19847 Dec 11 20:23 contents.htm

-rw-rw-r-- 1 kos kos 48866 Nov 2 23:59 edit.htm

-rw-rw-r-- 1 kos kos 38867 Dec 12 20:58 filesystem1.htm

-rw-rw-r-- 1 kos kos 29545 Dec 11 20:23 first_start.htm

drwxr-xr-x 3 kos kos 2048 Sep 24 21:33 img

-rw-rw-r-- 1 kos kos 21590 Dec 11 19:42 init.htm

drwxrwxr-x 2 kos kos 1024 Sep 27 22:35 pic

-rw-rw-r-- 1 kos kos 11084 Nov 8 21:26 preface.htm

Если дополнительно задать параметр -i, то в первой колонке будут отображены индексы файлов (номера соответствующих inode). При задании параметра -t сортировка файлов будет производиться не по именам, а по времени модификации файла. Задание параметра -u приводит к тому, что вместо времени модификации файла будет выводиться время последнего доступа к файлу. Параметр -r меняет порядок сортировки на обратный (используется вместе с параметрами -l и -t). Заметим еще, что параметры можно перечислять как отдельно:

[user]$ ls -l -i — r

так и объединять:

[user]$ ls -lir

Поскольку Linux — система многопользовательская, вопрос об организации разграничения доступа к файлам и каталогам является одним из существенных вопросов, которые должна решать операционная система.

В основе механизмов разграничения доступа лежат имена пользователей и имена групп пользователей. Вы уже знаете, что в Linux каждый пользователь имеет уникальное имя, под которым он входит в систему (логируется). Кроме того, в системе создается некоторое число групп пользователей, причем каждый пользователь может быть включен в одну или несколько групп. Создает и удаляет группы суперпользователь, он же может изменять состав участников той или иной группы. Члены разных групп могут иметь разные права по доступу к файлам, например, группа администраторов может иметь больше прав, чем группа программистов.

В индексном дескрипторе каждого файла записаны имя так называемого владельца файла и группы, которая имеет права на этот файл. Первоначально, при создании файла его владельцем объявляется тот пользователь, который этот файл создал. Точнее — тот пользователь, от чьего имени запущен процесс, создающий файл. Группа тоже назначается при создании файла — по идентификатору группы процесса, создающего файл. Владельца и группу файла можно поменять в ходе дальнейшей работы с помощью команд chown и chgrp (подробнее о них будет сказано чуть позже).

Теперь давайте еще раз выполним команду ls -l. Но зададим ей в качестве дополнительного параметра имя конкретного файла, например, файла, задающего саму команду ls. (Обратите, кстати, внимание на эту возможность команды ls -l — получить информацию о конкретном файле, а не о всех файлах каталога сразу).

[user]$ ls -l /bin/ls

-rwxr-xr-x 1 root root 49940 Sep 12 1999 /bin/ls

Вы видите, что в данном случае владельцем файла является пользователь root и группа root. Но нас сейчас в выводе этой команды больше интересует первое поле, определяющее тип файла и права доступа к файлу. Это поле в приведенном примере представлено цепочкой символов -rwxr-xr-x. Эти символы можно условно разделить на 4 группы.

Первая группа, состоящая из единственного символа, определяет тип файла. Этот символ в соответствии с возможными типами файлов, рассмотренными в предыдущем разделе, может принимать такие значения:

· - = — обычный файл;

· d = — каталог;

· b = — файл блочного устройства;

· c = — файл символьного устройства;

· s = — доменное гнездо (socket);

· p = — именованный канал (pipe);

· l = — символическая ссылка (link).

Далее следуют три группы по три символа, которые и определяют права доступа к файлу соответственно для владельца файла, для группы пользователей, которая сопоставлена данному файлу, и для всех остальных пользователей системы. В нашем примере права доступа для владельца определены как rwx, что означает, что владелец (root) имеет право читать файл (r), производить запись в этот файл (w), и запускать файл на выполнение (x). Замена любого из этих символов прочерком будет означать, что пользователь лишается соответствующего права. В том же примере мы видим, что все остальные пользователи (включая и тех, которые вошли в группу root) лишены права записи в этот файл, т. е. не могут файл редактировать и вообще как-то изменять.

Вообще говоря, права доступа и информация о типе файла в UNIX-системах хранятся в индексных дескрипторах в отдельной структуре, состоящей из двух байтов, т. е. из 16 бит (это естественно, ведь компьютер оперирует битами, а не символами r, w, x). Четыре бита из этих 16-ти отведены для кодированной записи о типе файла. Следующие три бита задают особые свойства исполняемых файлов, о которых мы скажем чуть позже. И, наконец, оставшиеся 9 бит определяют права доступа к файлу. Эти 9 бит разделяются на 3 группы по три бита. Первые три бита задают права пользователя, следующие три бита — права группы, последние 3 бита определяют права всех остальных пользователей (т. е. всех пользователей, за исключением владельца файла и группы файла).

При этом, если соответствующий бит имеет значение 1, то право предоставляется, а если он равен 0, то право не предоставляется. В символьной форме записи прав единица заменяется соответствующим символом (r, w или x), а 0 представляется прочерком.

Право на чтение (r) файла означает, что пользователь может просматривать содержимое файла с помощью различных команд просмотра, например, командой more или с помощью любого текстового редактора. Но, подредактировав содержимое файла в текстовом редакторе, вы не сможете сохранить изменения в файле на диске, если не имеете права на запись (w) в этот файл. Право на выполнение (x) означает, что вы можете загрузить файл в память и попытаться запустить его на выполнение как исполняемую программу. Конечно, если в действительности файл не является программой (или скриптом shell), то запустить этот файл на выполнение не удастся, но, с другой стороны, даже если файл действительно является программой, но право на выполнение для него не установлено, то он тоже не запустится.

Если выполнить ту же команду ls -l, но в качестве последнего аргумента ей указать не имя файла, а имя каталога, мы увидим, что для каталогов тоже определены права доступа, причем они задаются теми же самыми символами rwx. Например, выполнив команду ls –l /, вы увидите, что каталогу bin соответствует строка:

drwxr-xr-x 2 root root 2048 Jun 21 21:11 bin

Естественно, что по отношению к каталогам трактовка понятий "право на чтение", "право на запись" и "право на выполнение" несколько изменяется. Право на чтение по отношению к каталогам легко понять, если вспомнить, что каталог — это просто файл, содержащий список файлов в данном каталоге. Следовательно, если вы имеете право на чтение каталога, то вы можете просматривать его содержимое (этот самый список файлов в каталоге). Право на запись тоже понятно — имея такое право, вы сможете создавать и удалять файлы в этом каталоге, т. е. просто добавлять в каталог или удалять из него запись, содержащую имя какого-то файла и соответствующие ссылки. Право на выполнение интуитивно менее понятно. Оно в данном случае означает право переходить в этот каталог. Если вы, как владелец, хотите дать доступ другим пользователям на просмотр какого-то файла в своем каталоге, вы должны дать им право доступа в каталог, т. е. дать им "право на выполнение каталога". Более того, надо дать пользователю право на выполнение для всех каталогов, стоящих в дереве выше данного каталога. Поэтому в принципе для всех каталогов по умолчанию устанавливается право на выполнение как для владельца и группы, так и для всех остальных пользователей. И, уж если вы хотите закрыть доступ в каталог, то лишите всех пользователей (включая группу) права входить в этот каталог.

Если задать только право на выполнение, вы сможете войти в каталог, но не увидите там ни одного файла (этот эффект особенно наглядно проявляется в том случае, если вы пользуетесь каким-то файловым менеджером, например, программой Midnight Commander). Если вы имеете право доступа в каком-то из подкаталогов этого каталога, то вы можете перейти в него (командой cd), но, как говорится "вслепую", по памяти, потому что списка файлов и подкаталогов текущего каталога вы не увидите.

Алгоритм проверки прав пользователя при обращении к файлу можно описать следующим образом. Система вначале проверяет, совпадает ли имя пользователя с именем владельца файла. Если эти имена совпадают (т. е. владелец обращается к своему файлу), то проверяется, имеет ли владелец соответствующее право доступа: на чтение, на запись или на выполнение (не удивляйтесь, суперпользователь может лишить некоторых прав и владельца файла). Если право такое есть, то соответствующая операция разрешается. Если же нужного права владелец не имеет, то проверка прав, предоставляемых через группу или через группу атрибутов доступа для остальных пользователей, уже даже не проверяются, а пользователю выдается сообщение о невозможности выполнения затребованного действия (обычно что-то вроде "Permission denied").

Если имя пользователя, обращающегося к файлу, не совпадает с именем владельца, то система проверяет, принадлежит ли владелец к группе, которая сопоставлена данному файлу (далее будем просто называть ее группой файла). Если принадлежит, то для определения возможности доступа к файлу используются атрибуты, относящиеся к группе, а на атрибуты для владельца и всех остальных пользователей внимания не обращается. Если же пользователь не является владельцем файла и не входит в группу файла, то его права определяются атрибутами для остальных пользователей. Таким образом, третья группа атрибутов, определяющих права доступа к файлу, относится ко всем пользователям, кроме владельца файла и пользователей, входящих в группу файла.

Для изменения прав доступа к файлу используется команда chmod. Ее можно использовать в двух вариантах. В первом варианте вы должны явно указать, кому какое право даете или кого этого права лишаете:

[user]$ chmod wXp имя-файла

где вместо символа w подставляется

· либо символ u (т. е. пользователь, который является владельцем);

· либо g (группа);

· либо o (все пользователи, не входящие в группу, которой принадлежит данный файл);

· либо a (все пользователи системы, т. е. и владелец, и группа, и все остальные).

Вместо X ставится:

· либо + (предоставляем право);

· либо – (лишаем соответствующего права);

· либо = (установить указанные права вместо имеющихся),

Вместо p — символ, обозначающий соответствующее право:

· r (чтение);

· w (запись);

· x (выполнение).

Вот несколько примеров использования команды chmod:

[user]$ chmod a+x file_name

предоставляет всем пользователям системы право на выполнение данного файла.

[user]$ chmod go-rw file_name

удаляет право на чтение и запись для всех, кроме владельца файла.

[user]$ chmod ugo+rwx file_name

дает всем права на чтение, запись и выполнение.

Если опустить указание на то, кому предоставляется данное право, то подразумевается, что речь идет вообще обо всех пользователях, т. е. вместо [user]$ chmod a+x file_name

можно записать просто

[user]$ chmod +x file_name

Второй вариант задания команды chmod (он используется чаще) основан на цифровом представлении прав. Для этого мы кодируем символ r цифрой 4, символ w — цифрой 2, а символ x — цифрой 1. Для того, чтобы предоставить пользователям какой-то набор прав, надо сложить соответствующие цифры. Получив, таким образом, нужные цифровые значения для владельца файла, для группы файла и для всех остальных пользователей, задаем эти три цифры в качестве аргумента команды chmod (ставим эти цифры после имени команды перед вторым аргументом, который задает имя файла). Например, если надо дать все права владельцу (4+2+1=7), право на чтение и запись — группе (4+2=6), и не давать никаких прав остальным, то следует дать такую команду:

[user]$ chmod 760 file_name

Выполнять смену прав доступа к файлу с помощью команды chmod может только сам владелец файла или суперпользователь. Для того, чтобы иметь возможность изменить права группы, владелец должен дополнительно быть членом той группы, которой он хочет дать права на данный файл.