Základní informace o adresářové struktuře v operačních systémech Linux a UNIX.
Je jen jedna velká stromová struktura začínající v kořenovém adresáři, Linux/Unix rozlišuje velká a malá písmena (standardně se u názvů souborů i adresářů používají malá písmena), jména souborů jsou dlouhá max. 255 znaků (ext2 fs), v názvu souboru se nesmí vyskytnout znak NUL (binární nula) a znak lomítko "/", celé jméno souboru včetně cesty je dlouhé max. 4 kB, a k oddělování adresářů a souborů používá normální lomítko "/".
Zhruba 8 nativních Unixových FS (tj. může na nich být OS Linux), z toho 4 žurnálovací: ext3 (Linux komunita, nástupce ext2, je s ním kompatibilní), ReiserFS (výkonný, zvlášť při velkém množství malých souborů v adresářích), JFS (IBM Journalling filesystem), XFS (SGI žurnálovací FS). Nežurnálovací jsou: ext2 (nativní Linux FS), Minix (prapůvodní FS Linuxu, dosti omezen - např. jména souborů max 14.-znakové ap.), UMSDOS (nad DOS FAT FS, přidává dlouhé názvy souborů, vlastnictví a práva). Podpora dalších cca 25 diskových FS (CD-ROM formáty ISO9660 a Macintosh HFS, FAT/VFAT/FAT32/NTFS Micro$oft, HPFS (IBM OS/2) a další) a 5 síťových FS (Novel Netware přes IPX i TCP/IP, MS/IBM Lanmanager a Windows, Unixový NFS aj.)
Základní adresáře OS mají pevné názvy a použití - viz FHS - Filesystem Hierarchy Standard (norma hierarchie souborového systému) pro OS Unixového typu (Unix-like).
Každý nativní Unixový FS musí podporovat adresáře, obyčejné soubory, tvrdé a symbolické linky, blokové a znakové speciální soubory, pojmenované roury a sockety domény Unix. Dále musí podporovat vlastníka a skupinu souboru a základní přístupové bity pro vlastníka, skupinu a ostatní. A také musí podporovat tyto časové údaje souborů: čas posledního přístupu k souboru (označován jako atime - access time), čas poslední modifikace obsahu souboru (mtime - modification time) a čas poslední změny i-nodu souboru /= čas změny atributů souboru/ (ctime - change time).
Každý adresář obsahuje automaticky 2 položky: "." představuje běžný adresář, ".." představuje nadřazený adresář.
Rozlišujeme pojem relativní a absolutní cesty: absolutní začíná lomítkem, tj od kořenového adresáře; relativní začíná od aktuálního adresáře.
Soubory začínající tečkou "." jsou skryté a nevidíme je pokud je extra nevyžádáme (přepínač "-a" u přikazu ls ap.)
Speciální adresáře - výjimečné svým obsahem a použitím. Nejznámější jsou tyto:
/etc- globální (systémová) konfigurace celého počítače (uživatelská nastavení jsou vždy v domácích adresářích jednotlivých uživatelů). Veškeré chování systému je řízeno konfiguračními soubory v tomto adresáři a jeho podadresářích. Vždy zálohovat alespoň tento adresář (komprimovaný se vejde na disketu).
/dev- obsahuje soubory zařízení. Tyto speciální soubory představují tzv. bloková a znaková speciální zařízení. Na dlouhém výpisu příkazem "ls -l" mají jako první písmeno práv "b" (block - bloková zař.) nebo "c" (character - znaková zař.) a místo velikosti se zobrazuje jedinečná dvojice čísel (v rozsahu 0-255) - tzv. hlavní a vedlejší číslo zařízení.
/proc- virtuální souborový systém, obsahuje soubory odrážející stav operačního systému. Většina souborů je jen pro čtení, některé soubory - typicky v adresáři "/proc/sys" - lze zapisovat - tak lze měnit charakteristiky a limity OS (např. max. počet otevřených souborů systému zápisem nové číselné hodnoty do "/proc/sys/fs/file-max", pro router povolit forwarding IP paketů napříč strojem zápisem jedničky do "/proc/sys/net/ipv4/ip_forward" apod.)
Pozn.: Pro systém je velice důležitý adresář "/etc" - obsahuje globální (systémová) konfigurace celého počítače (uživatelská nastavení jsou vždy v domácích adresářích jednotlivých uživatelů). Veškeré chování systému je řízeno konfiguračními soubory v tomto adresáři a jeho podadresářích. Vždy zálohovat alespoň tento adresář (komprimovaný se vejde na disketu).
Struktura adresářů v Linuxu/Unixu - hierarchie souborového systému
Během let vývoje Unixu se vytvořily určité konvence pro rozvržení adresářů a souborů v rámci FS (např. umístění globálních konfigurací do adresáře "/etc", dočasných souborů" do "/tmp" apod.). Projekt "Filesystem Hierarchy Standard" (FHS) se snaží tyto konvence uspořádat logickým způsobem a je široce užíván v Linuxových systémech. První na co asi narazil každý, kdo dosud pracoval jen s DOSem nebo Windows, je absence písmenek reprezentující jednotlivé disky. U Linuxu je pouze jedna velká stromová struktura. Veškeré další oddíly a disky (floppy, cdrom, síťové disky …) se připojují do nějakého adresáře v této struktuře - viz příkazy mount a umount.
Popis základních adresářů
(u jednotlivých distribucí se mohou objevovat různé odchylky, tento popis je podle distribuce RedHat 6.0 a výše)
/- kořen souborového systému, začátek stromové struktury/bin- základní spustitelné soubory pro použití všemi uživateli/boot- zde je umístěno jádro (kernel) systému a jeho mapa, initrd, soubory zavaděče (boot loader) GRUB/dev- soubory v tomto adresáři reprezentují jednotlivá fyzická zařízení nebo psedozařízení systému. Také jsou zde další speciální soubory./etc- globální konfigurační soubory systému/home- domovské adresáře uživatelů/lib- základní sdílené knihovny systému, mapování klávesnice a konzolové fonty, moduly pro jádro systému (kernel)/lost+found- ztracené a opravené soubory po chybách FS (ext2,ext3)/mnt- do místních podadresářů se připojují další souborová zařízení, např. do "/mnt/floppy" disketa, do "/mnt/cdrom" CD ap./opt- zde bývají SW aplikace, které nejsou standardní součástí distribuce/proc- soubory nastavení a stavu systému a jednotlivých procesů - dalo by se říci, že je to mapa stavu paměti RAM/root- domovský adresář superuživatele (root)/sbin- systémové privilegované spustitelné soubory, používané uživatelem root/sys- virtuální adresář (jádra 2.6.x)/tmp- adresář pro odkládací a pomocné soubory/usr- další stromová struktura, obsahuje velké množství informací, jako knihovny, zdrojové kódy, spustitelné soubory, konfigurační soubory a další. Nejdůležitější z nich jsou:/usr/bin- jako v "/bin", pro systém méně důležité aplikace/usr/X11R6- kompletní soubory X Window systému (zkráceně X, nikdy ne X Windows!)/usr/include- hlavičkové soubory jádra a knihoven (v jazyce C)/usr/lib- další všeobecné a aplikační knihovny/usr/local- bod pro instalace aplikací, obsahuje mj. podadresáře "/bin", "/etc/", "/lib/", "/sbin",/usr/sbin- obdoba "/sbin", méně důležité/usr/share- soubory použitelné více aplikacemi/subsystémy (man a info stránky, dokumentace k prg. balíkům a jejich programům, pozadí a spořiče obrazovky, fonty, definice národních abeced a zvyklostí, měrných jednotek a časových zón, ikony, zvuky apod./usr/src- zdrojové soubory jádra/var- soubory, jejichž obsah se běhěm chodu systému většinou mění; nejdůležitější:/var/named- databáze DNS démona named - popisyspravovaných domén/var/lock- "zámky" subsystémů a programů/var/log- systémové a aplikační logy, např:messages- log jádra a systémumaillog- logy poštovních služebcron- logy spouštění úloh v budoucnu démony crond a atdsecure- logy související s bezpečností systému (přihlašování, autentikace pro poštu a další služby)httpd/*_log- logy WWW serveru (Apache)samba/*- logy emulátoru serveru M$ WinDOSsquid/*- logy HTTP proxy cache squid/var/lib- databáze různých subsystémů, SQL serverů ap.:dhcp/*- DHCP démon - pronájmy IP adresnfs/*- stav NFS služebrpm/*- databázeRPMsystému (RPM=RedHat Package Manager)/var/spool- různé systémové fronty:at/*- fronty spouštění úloh v budoucnu démonem atdcron/*- fronty opakovaného spoštění úloh v budoucnu démonem crondlpd/*- fronty různých tiskových služeb (lpr, LPRng, cups, …mail/*- nevyzvednutá pošta lokálních uživatelů počítače.mqueue/*- fronta poštovních zpráv - e-mailů čekající na odeslání některým MTA (Mail Transport Agent - agent s teplou vodou /a poštou/)/var/www- data WWW serverů - adresáře vlastních HTML dokumentů, ikon, CGI scriptů, manuálových stránek.
Důležité soubory a/nebo adresáře
Adresář /etc
/X11 | Konfigurace X window systému, font serveru a správců přihlášení pro grafický mód |
/default | Adresář implicitních parametrů programů (např. "useradd" - přidání uživatele do systému |
/httpd | Konfigurační soubory WWW serveru Apache |
Adresář cfg souborů pro transport pošty | |
/pam.d | Konfigrační soubory pro autentikaci (ověření identity) a autorizace (ověření oprávnění) k systému a jeho jednotlivým subsystémům |
/ppp | konfigurace démona "pppd" - spojení přes PPP protokol (např. připojení do Internetu telef. linkou |
/rc.d | Adresář se scripty definujícími start a ukončení systému a přechod mezi jednotlivými úrovněmi běhu (runlevels) systému |
/samba | Adresář s konfigurací démona emulace služeb WinNT serveru |
/ssh | Globální konfigurace SSH (šifrované síťové spojení) klienta a démona |
/sysconfig | Konfigurační soubory sítě, startovací parametry jednotlivých systémových démonů |
/xinetd.d | Adresář se soubory konfigurace síťových služeb spouštěných superdémonem "xinetd" |
aliases | Soubor přezdívek poštovního démona sendmail |
bashrc | Inicializační soubor shellu bash |
crontab | Popis opakovaného spouštění procesů pro démon "crond" |
exports | seznam řízení přístupu k NFS filesystému (sdílení disků v Unix systémech) |
fstab | Statické informace o připojovaných filesystémech (zdroj, typ, bod připojení, charakteristiky) |
host.conf, resolv.conf | DNS - konfigurační soubory |
hosts | Statické informace o jménech počítačů a jejich IP adrese |
hosts.allow, hosts.deny | soubory povolení/zákazu přístupu z jiných síťových zařízení k jednotlivým síťovým službám (tzv. TCP wrappers) |
inittab | Konfigurační soubor praotce všech procesů - démona "init" |
issue | Zpráva vypisovaná před přihlašovacím promptem v text módu |
ld.so.conf | Seznam nestandardních adresářů pro hledání sdílených knihoven |
logrotate.conf | Globální popis rotace logů systému a služeb |
modules.conf | Konfigurační soubor pro zavádění modulů jádra (parametry ovladačů, přiřazení ovladačů k síťovým rozhraním,…) |
motd | Message Of The Day - zpráva vypisovaná po přihlášení v text módu |
mtools.conf | Konfigurační soubor balíku mtools - přístup k DOS jednotkám bez jejich "montování" |
named.conf | Konf. soubor DNS démona "named" (Domain Name Services = služby doménových jmen) |
passwd | Soubor založených uživatelů |
shadow | Soubor uživatelských hesel a jejich vlastností |
group | Soubor skupin uživatelů |
gshadow | Soubor hesel skupin a jejich vlastností |
profile | Systémový inicializační soubor přihlašovacího shell bash a sh |
services | Standardní názvy portů jednotlivých síťových služeb |
shells | Úplná specifikace (jméno vč. cesty) platných přihlašovacích shellů |
syslog.conf | Konfigurační soubor pro logovací démon syslogd |
Adresář /dev
V adresáři /dev a jeho podadresářích jsou soubory prostředků systému. Prostředkem (angl. device) se rozumí nějaké fyzické zařízení (nebo kód který zařízení emuluje) schopné provádět vstup nebo výstup (IO - Input/Output). Např. klávesnice je vstupní zařízení, hard disk je vstupní (čtení) i výstupní (zápis) zařízení. V Unixech a Linuxu je většina zařízení reprezentována jako soubory v souborovém systému. Tyto soubory jsou standardně uloženy v adresáři "/dev" a jeho podadresářích a tam jsou přístupné pro procesy které potřebují provádět IO operace.
Zařízení většinou spadají do dvou kategorií: znaková a bloková. Znaková provádí IO znak po znaku - např. klávesnice, myš, tiskárna. Bloková zařízení čtou/zapisují data ve větších kusech, tzv. blocích. Patří sem např. zařízení pro uchování dat - IDE/SCSI pevné disky, CD-ROM, floppy disky, páskové jednotky. Provádění IO interakce s blokovými zařízeními s velkými kusy dat dovoluje efektivnější přenosy velkých bloků dat.
Jména prostředků: Často podle (anglického názvu) zařízení které reprezentují: "/dev/fb" = Frame Buffer grafické zařízení, "/dev/hd" = IDE pevný disk (Hard Disk), "/dev/fd" = floppy disk, "/dev/ttyS" terminálové zařízení na sériové lince. Někdy jsou pro snazší orientaci použity symbolické linky ukazující na skutečné fyzické zařízení - např. "/dev/mouse", zařízení představující myš, může být linkováno na sériový port, USB nebo PS/2 zařízení. Podobně "/dev/cdrom" může být symbolický link např. na "/dev/hdc" (IDE master na druhém řadiči), "/dev/sda" ap.
V některých případech, např. u pevných disků je pojmenování zařízení trochu komplikovanější. Jméno zařízení je u pevného disku sestaveno z typu disku, pozice disku a diskové oblasti. Např. "/dev/hda1" je první disková oblast (1) na disku typu IDE (hd), který je zapojen jako "master" na prvním IDE řadiči systému (a). SCSI pevné disky mají označení "/dev/sd" místo "/dev/hd".
Identifikace prostředků jádrem je podle tzv. hlavního (MAJOR) a vedlejšího (MINOR) čísla (0-255) příslušného speciálního souboru v adresáři "/dev/". Hlavní číslo udává typ zařízení a vedlejší pořadové číslo zařízení, v hlavním nebo vedlejším čísle může být zamontováno také pořadové číslo řadiče a/nebo pořadí jednotky na řadiči - např.:
hdcs čísly (22,0) představuje master disk na druhém IDE/ATA řadiči (druhý řadič je daný hlavním číslem 22, vedlejší číslo 0 zde znamená celý disk);hdb7/číslo (3,71) - hlavní číslo 3 určuje druhý (E)IDE řadič, 71 disk a oblast na něm: 0-63 je vyhrazeno pro hlavní (master) disk (0=celý a 1-63 jsou jeho oblasti (partitions), 64-127 je pro druhý (slave) disk/: 71-64=7 => je to sedmá (logická) oblast /partition/ na slave disku prvého IDE/ATA řadiče /musí to bý logická oblast - primární v MBR mají čísla 1-4/fd0H1440je první floppy disk (první 0 za fh) formátovaný na 1.44MB=1440kB
Speciální zařízení - několik pseudozařízení, jež se mohou občas hodit: /dev/null, /dev/zero, /dev/full, a /dev/random :
/dev/null- "Nulové" zařízení, je druh "kontejneru na odpadky" ("trash") zařízení, malá černá díra - co do něj zapíšeme už nikdy nedostaneme zpět a je to bezedné. Jakýkoliv zápis do něj je úspěšný a jakékoliv čtení z něj vrátí stav "dosažen konec souboru". Velice užitečná věc pro potlačení nežádoucích výpisů na obrazovku z některých programů, zvlášť ve scriptech pomocí přesměrování standardního výstupu nebo chybového výstupu do tohoto zařízení. Nebo k vymazání obsahu souboru a přitom zachování všech jeho přístupových (vlastnictví+práva) atributů (!). Příklady:
$ modprobe ipsec 2>&1 /dev/null# potlač chybový výstup if při zavádění modulu vznikne
$ cat /dev/null > /var/log/messages# "vyprázdni" systémový log a nezměň práva souboru
/dev/zero- Je podobné
/dev/null. Na vstupu se chová stejně, ale čtení z "/dev/zero" vrátí znak(y) \0 (binární nula). Proto se/dev/zero</dev> často užívá k vytvoření prázdných souborů:
dd if=/dev/zero of=~/mujfajl bs=1k count=100# vytvoř 100kB soubor v mém domácím adresáři, plný nul
/dev/full- Simuluje zaplněné zařízení. Zápis do "
/dev/full" skončí chybou. Užitečné pro testování chování aplikací na zaplněném zařízení:
$ cp test-file /dev/full
cp: writing `/dev/full`: Na zařízení není volné místo
/dev/stdin,/dev/stdouta/dev/stderr- Jsou zařízení standardního vstpu, výstupu a chybového výstupu. Jsou užitečné u programů, které požadují na příkazové řádce specifikaci(e) vstupnícho a/nebo výstupního souboru a my bychom je potřebovali zařadit spíše jako filtr, tzn. chceme, aby vstup byl ze stdin a/nebo výstup na stdout. Např. program dumb_program, vyžadující na příkazové řádce specifikaci nejprve vstupního a pak výstupního souboru můžeme zařadit jako filtr do roury takto:
$ cat ```file``` | dumb_program ```/dev/stdin /dev/stdout``` | sort
/dev/randoma/dev/urandom- Jsou zařízení, která generují "náhodná" data. "
/dev/random" je kvalitnější než "/dev/urandom". Generace náhodných znaků v "/dev/random" je založena na "šumu prostředí", který je nedefinovatelný. V systému jsou pouze omezené zdroje tohoto náhodného šumu, proto je zařízení "/dev/random" pomalé a může se pozastavit a vyčkat až nasbírá další data. "/dev/urandom" užívá stejné zdroje šumu jako "/dev/random", ale generuje pseudonáhodná data pokud náhodná data nejsou k dispozici. Tzn. je rychlejší, ale méně přesné.
Hlavní význam speciálních souborů v adresáři /dev je:
Dvojice hlavní/vedlejší číslo pro jádro jednoznačně definuje ovladač zařízení a případně řadič a jednotku na řadiči (v systému může být několik stejných řadičů (např. IDE/ATAPI, SCSI, USB) a každý řadič může obsluhovat více jednotek (na jednom SCSI řadiči může být např. současně disk, magnetická páska, CD-ROM, ZIP mechanika výměnných disků, scanner a osvitová jednotka)
Programy přistupují k zařízením jednotným způsobem stejně jako k souborům - čtení ze souboru
/dev/st0je vlastně čtení z magnetické pásky, zápis do souboru/dev/tty4je výpis na čtvrtou virtuální konzoli počítače, přečtení prvních 512 Byte ze souboru/dev/hdaje vlastně přečtení prvního sektoru z master disku na primárním IDE/ATA řadiči ( pro architekturu PC a DOS dělení disků je to MBR (Master Boot Record - hlavní zaváděcí záznam, obsahuje i Partition Table /tabulku rozdělení disku/)Přístup k zařízením je řízen přístupovými právy k odpovídajícím speciálním souborům adresáře "
/dev" - právem k zápisu do speciálního souboru v "/dev" je dáno právo zápisu za odpovídající zařízení
Pozn.1: Síťová zařízení (LAN/WAN karty, PPP/SLIP/PLIP zařízení, různá síťová "psedozařízení" (regulátory šířky pásma/vyvažování zátěže, kryptovací zařízení, zařízení pro virtuální sítě /VPN/ ap.) nejsou mapovány na položky souborového systému - nemají položky v adresáři "/dev" jako ostatní zařízení. Je to dáno tím, že
- komunikace se síťovým zařízením je zcela odlišná od komunikace užité pro práci se znakovými nebo blokovými zařízeními - namísto funkcí "čtení" a "zápis" je nutno volat funkce poplatné přenosu paketů.
- "síťování" většinou není specifické pro nějaký proces, přicházející pakety a/n jejich fragmenty musí být sdruženy, identifikovány a redistribuovány před tím, než je proces dostane. Systém má na starost doručování paketů mezi programy a síťovými rozhraními (interface) a řídí provádění programů na základě jejich síťové aktivity. Také směrování (routing) paketů a identifikace adres (adres resolution) je implementována přímo v jádře.
Pro potřeby síťové komunikace mezi procesy mají systémy Unix/Linux implementován koncept tzv. "soketů (angl. sockets)
Pozn. 2: Podobně jako rozhraní SCSI (Small Computer Systems Interface - komnikační protokol mezi počítačem a periferními jednotkami; všechna SCSI zařízení "rozumí" stejnému protokolu bez ohledu na typ řadiče na nejž jsou připojena), byly v nových jádrech Linuxu implementovány další třídy zařízení: USB, Bluetooth /Modrý zub/, IEEE 1394 /FireWire/, I2O/Intelligent Input/Output/, Multimédia aj. Tyto skupiny mají shodný komunikační protokol a jeho implementace v jádře zbavuje vývojáře ovladačů příslušných zařízení programovat tuto pro celo třídu společnou vrstvu znovu.
Pozn. 3: Nevýhodou speciálních souborů zařízení v adresáři "/dev" je to, že je "velký" - typicky obsahuje až několik desítek tisíc souborů. Je to proto, že obsahuje (a je jich naprostá většina) soubory i pro zařízení, která v systému (ještě) neexistují - jaksi "do foroty", až se zařízení přidá, už bude jeho soubor zařízení existovat a nemusí se vytvářet např. povelem "mknod". Např. pro pevné disky "hd" jsou připravena zařízení hda-hdt, pro každé 32 oblastí (partition), tj. celkem 16x32=512 speciálních souborů. Pro jiná zařízení je situace obdobná. Východiskem je devFS filesystém, implementovaný v jádrech Linux 2.4 : není to již součást normálního FS, ale kód pro nová zařízení je součástí jádra. "/dev" FS je vytvářen v RAM během zaváděcí (boot) fáze systému a odpovídající speciální sobor pro nové zařízení je jádrem automaticky přidán při jeho připojení. (V době psaní tohoto dokumentu ale devFS nebyl součástí žádné velké distribuce).
Pozn. 4: Od jádra verze 2.6.x se začalo místo devFS filesystému používat systému Udev, který umožňuje zařízení dynamicky vytvářet a rušit
Adresář /proc
Je virtuální souborový systém (typ, zadávaný např. v povel "mount", je "proc"), standardně připojovaný do bodu "/proc". Používá se k nastavování a čtení hodnot jednotlivých parametrů jádra i běžících procesů. Hodnoty a stavy jsou uchovávány v jednotlivých souborech, ale ve FS existují pro čitelnost a orientaci i adresáře. Ty základní přímo v "/proc":
| hodnoty a stavy jednotlivých aktivních procesů. Název adresáře je PID (Program ID) číslo příslušného procesu. |
| sběrnice systému (PCI, PCMCIA, USB, MCA, EISA, ..), jejich ovladače a připojená zařízení. |
| IDE řadiče a zařízení na nich připojená. Obdobně i adresář /scsi. |
| data okolo síťové vrstvy: zařízení, routovací tabulky a protokoly, ARP cache, statistiky aj. |
| prostředky meziprocesové komunikace: zprávy, semafory a sdílená paměť |
| nastavené hodnoty a limity systému |
Adresář /sys se dělí na další podadresáře podle kategorie příslušných parametrů (dev, fs, kernel, net, vm aj.) Změnou hodnot v příslušných souborech můžeme měnit nastavení a chování systému. Např:
$ cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward# Je stroj koncový nód (0) nebo router (1) ?
0
$ echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward# povol routing IPv4 paketů
*) Kdo najde chybu? (kdo ne - viz konec článku)
dokument
0 komentářů:
Okomentovat