Текст книги "Операционная система UNIX"

Автор книги: Андрей Робачевский

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 39 страниц)

Устройства

Как уже отмечалось, UNIX «изолирует» приложения (а значит и пользователя) от аппаратной части вычислительной системы. Например, в имени файла отсутствует указатель диска, на котором этот файл расположен, а большая часть взаимодействия с периферийными устройствами неотличима от операций с обычными файлами.

UNIX предоставляет единый интерфейс различных устройств системы в виде специальных файлов устройств. Специальный файл устройства связывает прикладное приложение с драйвером устройства. Каждый специальный файл соответствует какому-либо физическому устройству (например, диску, накопителю на магнитной ленте, принтеру или терминалу) или т.н. псевдоустройству (например, сетевому интерфейсу, пустому устройству, сокету или памяти). Вся работа приложения с устройством происходит через специальный файл, а соответствующий ему драйвер обеспечивает выполнение операций ввода/вывода в соответствии с конкретным протоколом обмена данными с устройством.

Существует два типа специальных файлов устройств:

□ Файлы блочных устройств

□ Файлы символьных устройств

Файлы блочных устройств

Файлы блочных устройств служат интерфейсом к устройствам, обмен данными с которыми происходит большими фрагментами, называемыми блоками. При этом ядро операционной системы обеспечивает необходимую буферизацию. Примером физических устройств, соответствующих этому типу файлов, являются жесткие диски. Приведем фрагмент подробного списка файлов каталога /dev системы Digital UNIX, отражающий файлы для доступа к первому и второму разделам первого диска SCSI:

brw– 1 root system 8, 1 Apr 18 11:03 /dev/rz0a

brw– 1 root system 8, 1 Apr 18 13:15 /dev/rz0b

Файлы символьных устройств

Файлы символьных устройств используются для доступа к устройствам, драйверы которых обеспечивают собственную буферизацию и побайтную передачу данных. В качестве примера устройств с символьным интерфейсом можно привести терминалы, принтеры и накопители на магнитной ленте. Заметим, что одно и то же физическое устройство может иметь как блочный, так и символьный интерфейсы. Для блочных устройств такой интерфейс также называют интерфейсом доступа низкого уровня (raw interface). Так, для побайтного доступа к разделам диска, приведенным в предыдущем примере, используются соответствующие файлы:

crw– 1 root system   8, 1 Apr 18 11:04 /dev/rrz0a

crw– 1 root system   8, 1 Apr 18 13:15 /dev/rrz0b

crw-r– 1 root system   13,1 Apr 18 18:08 /dev/kmem

crw-rw-rw– 1 root system   7, 0 Apr 18 15:30 /dev/ptyp0

crw-rw-rw– 1 root system   7, 1 Apr 18 15:20 /dev/ptyp1

crw-rw-rw– 1 bill terminal 3, 2 Apr 18 16:10 /dev/tty02

crw-rw-rw– 1 bin  terminal 3, 3 Apr 18 16:10 /dev/tty03

Последние три строки списка представляют интерфейс доступа к виртуальной памяти ядра и двум псевдотерминалам.

В поле размера файла (пятая колонка вывода команды ls(1)) у специальных файлов устройств выводятся два числа. Это так называемые старшее (major) и младшее (minor) числа. Часто драйвер обслуживает более одного устройства. При этом старшее число указывает ядру на конкретный драйвер (например, драйвер псевдо-терминалов), а младшее передается драйверу и указывает на конкретное устройство (например, конкретный псевдотерминал).

Интерфейс файловой системы для взаимодействия с устройством схематически представлен на рис. 1.7.

Рис. 1.7. Взаимодействие с устройством

Мнемоника названий специальных файлов устройств в файловой системе UNIX

Названия специальных файлов устройств в большой степени зависят от конкретной версии UNIX. Тем не менее в этих названиях присутствует общая логика, позволяющая даже в незнакомой системе определить, какие файлы отвечают за конкретные устройства. Например, имена файлов доступа к дисковым устройствам обычно содержат указание на тип диска, номер контроллера, логический номер устройства, раздел диска и т.д. По названию также легко определить, какой вид доступа предоставляет данный интерфейс (блочный или символьный).

В качестве примера рассмотрим специальный файл устройства для доступа к разделу диска в операционной системе Solaris:

/dev/dsk/c0t4d0s2

Данный файл предоставляет блочный интерфейс, а соответствующий ему символьный (или необработанный) файл имеет имя:

/dev/rdsk/c0t4d0s2

Файлы доступа к дисковым устройствам располагаются в специальных подкаталогах – /dev/dsk (для блочных устройств) и /dev/rdsk (для символьных устройств). Такая структура хранения специальных файлов характерна для систем UNIX версии System V.

Имя файла, характерное для систем версии SVR4, можно представить в общем виде:

cktldmsn

где k – номер контроллера, l – номер устройства (для устройств SCSI это идентификатор устройства ID), m – номер раздела, а n – логический номер устройства (LUN) SCSI.

Таким образом файл устройства /dev/rdsk/c0t4d0s2 обеспечивает доступ к первому разделу (нумерация разделов начинается с 0) диска с ID=4, LUN=2 первого контроллера.

Такой формат имен файлов в версии SVR4 применяется для всех дисковых устройств и накопителей на магнитной ленте. Иногда для этих стандартных имен в файловой системе имеются символические связи с более простыми названиями. Например, в Solaris имя /dev/sd0a может использоваться вместо /dev/dsk/c0t3d0s, также обеспечивая доступ к устройству:

lrwxrwxrwx 1 root root 12 Oct 31 17:48 /dev/sd0a ->dsk/c0t3d0s

В SCO UNIX имеются специальные файлы с более простыми именами /dev/root, /dev/usr и т.п, которые предоставляют доступ к разделам диска с такими же именами (root, usr).

Более простая мнемоника обнаруживается в именах специальных файлов других устройств. Так, например, параллельный порт в большинстве систем имеет имя /dev/lpn, где n – номер порта (0, 1 и т.д.). Терминальные линии, подключенные к последовательным портам компьютера обозначаются как /dev/ttynn, где nn является идентификатором линии. В табл. 1.6 приведены примеры других специальных файлов устройств.

Таблица 1.6. Имена некоторых специальных файлов устройств

/dev/rmtn	/dev/rmt0	Накопитель на магнитной ленте
/dev/nrmtn	/dev/nrmt0	Накопитель на магнитной ленте в режиме без перемотки назад по окончании работы
/dev/rstn	/dev/rst1	SCSI-накопитель на магнитной ленте
/dev/cdn	/dev/cd0	CD-ROM
/dev/cdrom
/dev/ttypn	/dev/ttyp12	Псевдотерминал (подчиненный)
/dev/ptypn	/dev/ptyp5	Псевдотерминал (мастер)
/dev/console		Системная консоль
/dev/tty		Синоним терминальной линии управляющего терминала для данного процесса
/dev/mem		Физическая оперативная память
/dev/kmem		Виртуальная память ядра
/dev/null		Нулевое устройство – весь вывод на него уничтожается, а при попытке ввода с этого устройства возвращается 0 байтов
/dev/zero		Нулевое устройство – весь вывод на него уничтожается, а ввод приводит к получению последовательности 0

Пользователи системы

Прежде чем вы сможете начать работу в UNIX, вы должны стать пользователем системы, т.е. получить имя, пароль и ряд других атрибутов.

С точки зрения системы, пользователь – не обязательно человек. Пользователь является объектом, который обладает определенными правами, может запускать на выполнение программы и владеть файлами. В качестве пользователей могут, например, выступать удаленные компьютеры или группы пользователей с одинаковыми правами и функциями. Такие пользователи называются псевдопользователями. Они обладают правами на определенные файлы системы и от их имени запускаются задачи, обеспечивающие ту или иную функциональность UNIX.

Как правило, большинство пользователей являются реальными людьми, которые регистрируются в системе, запускают те или иные программы, короче говоря, используют UNIX в своей работе.

В системе существует один пользователь, обладающий неограниченными правами. Это суперпользователь или администратор системы.

Каждый пользователь системы имеет уникальное имя (или регистрационное имя – login name). Однако система различает пользователей по ассоциированному с именем идентификатору пользователя или UID (User Identifier). Понятно, что идентификаторы пользователя также должны быть уникальными. Пользователь является членом одной или нескольких групп – списков пользователей, имеющих сходные задачи (например пользователей, работающих над одним проектом). Принадлежность к группе определяет дополнительные права, которыми обладают все пользователи группы. Каждая группа имеет уникальное имя (уникальное среди имен групп, имя группы и пользователя могут совпадать), но как и для пользователя, внутренним представлением группы является ее идентификатор GID (Group Identifier). В конечном счете UID и GID определяют, какими правами обладает пользователь в системе.

Вся информация о пользователях хранится в файле /etc/passwd. Это обычный текстовый файл, право на чтение которого имеют все пользователи системы, а право на запись имеет только администратор (суперпользователь). В этом файле хранятся пароли пользователей, правда в зашифрованном виде. Подобная открытость – недостаток с точки зрения безопасности, поэтому во многих системах зашифрованные пароли хранятся в отдельном закрытом для чтения и записи файле /etc/shadow.

Аналогично, информация о группах хранится в файле /etc/group и содержит списки пользователей, принадлежащих той или иной группе.

Атрибуты пользователя

Как правило, все атрибуты пользователя хранятся в файле /etc/passwd. В конечном итоге, добавление пользователя в систему сводится к внесению в файл /etc/passwd соответствующей записи. Однако во многих системах информация о пользователе хранится и в других местах (например, в специальных базах данных), поэтому создание пользователя простым редактированием файла /etc/passwd может привести к неправильной регистрации пользователя, а иногда и к нарушениям работы системы. Вместо этого при возможности следует пользоваться специальными утилитами, поставляемыми с системой. Более подробно мы поговорим об этом при обсуждении задач администрирования UNIX в конце этой главы.

Сейчас же наша задача – разобраться, какую информацию хранит система о пользователе. Для этого рассмотрим фрагмент файла /etc/passwd:

root:x:0:0000-Admin(0000):/:bin/bash

daemon:x:1:1:0000-Admin(0000):/:

bin:x:2:2:0000-Admin(0000):/usr/bin:

sys:x:3:3:0000-Admin(0000):/:

adm:x:4:4:0000-Admin(0000):/var/adm

lp:x:71:8:0000-lp(0000):/usr/spool/lp:

uucp:x:5:5:0000-uucp(0000):/usr/lib/uucp:

nobody:x:60001:60001:uid no body:/:

andy:x:206:101:Andrei Robachevsky:/home/andy:/bin/bash

Каждая строка файла является записью конкретного пользователя и имеет следующий формат:

name:passwd-encod:UID:GID:comments:home-dir:shell

– всего семь полей (атрибутов), разделенных двоеточиями.

Рассмотрим подробнее каждый из атрибутов:

name	Регистрационное имя пользователя. Это имя пользователь вводит в ответ на приглашение системы login. Для небольших систем имя пользователя достаточно произвольно. В больших системах, в которых зарегистрированы сотни пользователей, требования уникальности заставляют применять определенные правила выбора имен.
passwd-encod	Пароль пользователя в закодированном виде. Алгоритмы кодирования известны, но они не позволяют декодировать пароль. При входе в систему пароль, который вы набираете, кодируется, и результат сравнивается с полем passwd-encod. В случае совпадения пользователю разрешается войти в систему. Даже в закодированном виде доступность пароля представляет некоторую угрозу для безопасности системы. Поэтому часто пароль хранят в отдельном файле, а в поле passwd-encod ставится символ 'х' (в некоторых системах '!'). Пользователь, в данном поле которого стоит символ '*', никогда не сможет попасть в систему. Дело в том, что алгоритм кодирования не позволяет символу '*' появиться в закодированной строке. Таким образом, совпадение введенного и затем закодированного пароля и '*' невозможно. Обычно такой пароль имеют псевдопользователи.
UID	Идентификатор пользователя является внутренним представлением пользователя в системе. Этот идентификатор наследуется задачами, которые запускает пользователь, и файлами, которые он создает. По этому идентификатору система проверяет пользовательские права (например, при запуске программы или чтении файла). Суперпользователь имеет UID=0, что дает ему неограниченные права в системе.
GID	Определяет идентификатор первичной группы пользователя. Этот идентификатор соответствует идентификатору в файле /etc/group, который содержит имя группы и полный список пользователей, являющихся ее членами. Принадлежность пользователя к группе определяет дополнительные права в системе. Группа определяет общие для всех членов права доступа и тем самым обеспечивает возможность совместной работы (например, совместного использования файлов).
comments	Обычно, это полное «реальное» имя пользователя. Это поле может содержать дополнительную информацию, например, телефон или адрес электронной почты. Некоторые программы (например, finger(1) и почтовые системы) используют это поле.
home-dir	Домашний каталог пользователя. При входе в систему пользователь оказывается в этом каталоге. Как правило, пользователь имеет ограниченные права в других частях файловой системы, но домашний каталог и его подкаталоги определяют область файловой системы, где он является полноправным хозяином.
shell	Имя программы, которую UNIX использует в качестве командного интерпретатора. При входе пользователя в систему UNIX автоматически запустит указанную программу. Обычно это один из стандартных командных интерпретаторов /bin/sh (Bourne shell), /bin/csh (С shell) или /bin/ksh (Korn shell), позволяющих пользователю вводить команды и запускать задачи. В принципе, в этом поле может быть указана любая программа, например, командный интерпретатор с ограниченными функциями (restricted shell), клиент системы управления базой данных или даже редактор. Важно то, что, завершив выполнение этой задачи, пользователь автоматически выйдет из системы. Некоторые системы имеют файл /etc/shells, содержащий список программ, которые могут быть использованы в качестве командного интерпретатора.

Пароли

Наличие пароля позволяет защитить ваши данные, а возможно (если вы – суперпользователь) и всю систему в целом. Уточним: наличие хорошего пароля, потому что неверно выбранный пароль – серьезная брешь в безопасности системы. Поэтому мы более подробно остановимся на основных рекомендациях по выбору пароля.

Назначить или изменить пароль можно командой passwd(1). Обычный пользователь может изменить свой пароль, администратор может назначить пароль любому пользователю.

Перед запуском программы passwd(1) стоит держать в голове общее правило выбора пароля: пароль должен хорошо запоминаться и быть трудным для подбора.

Не рекомендуется записывать пароль, его необходимо запомнить. Собственная фамилия, кличка любимой собаки, год и месяц рождения, безусловно, легки для запоминания, но такие пароли нетрудно подобрать. Многие системы предлагают пароль, сгенерированный самой системой. Предполагается, что он совершенно лишен какого-либо смысла, т.е. не содержит имен, названий и вообще каких-либо произносимых слов. Хотя система предлагает его в виде, удобном для запоминания, это не всегда помогает.

Если по правилам работы в вашей системе можно самостоятельно выбрать пароль, постарайтесь подобрать что-нибудь, что легче будет запомнить. Никогда не используйте примеры паролей, приводимые в книгах и руководствах (чтобы не было искушения, в этой книге примеры не приводятся).

Многие системы требуют, чтобы пароль удовлетворял следующим требованиям:

□ длина пароля не должна быть меньше шести символов;

□ пароль должен включать по крайней мере 2 алфавитных символа и одну цифру или специальный символ;

□ пароль должен содержать хотя бы 3 символа, не встречавшихся в вашем предыдущем пароле.

Пароли играют значительную роль в обеспечении безопасности системы. Общие рекомендации, адресованные прежде всего администраторам, можно свести к следующим:

1. В системе не должно существовать незащищенных пользовательских входов. Это относится как к пользовательским входам без пароля, так и ко входам пользователей, покинувших систему. Если пользователь длительное время не работает в системе, удалите его запись или хотя бы защитите его вход символом '*' в поле пароля.

2. Если ваша система допускает, установите минимальную длину пароля. В зависимости от требований безопасности в системе это число может варьироваться от 8 до 12.

3. Всегда меняйте пароль в следующих случаях:

 • если кто-либо узнал ваш пароль.

 • если пользователь больше не работает в вашей системе, все пароли, которые он знал, должны быть изменены.

 • если меняется администратор системы, должны быть изменены все системные пароли.

 • если у вас появилось подозрение, что файл паролей был считан по сети, будет разумным сменить все пароли в системе.

4. Пароль администратора должен периодически меняться, независимо от обстоятельств.

5. Это может показаться странным, но не стоит заставлять пользователей менять пароли чересчур часто. Скорее всего, в этом случае пользователь выберет не лучший пароль. Но менять пароли все же следует. Частота смены зависит от степени доступности вашей системы (изолированная станция, сервер с сетевым доступом, наличие сетевых экранов).

Не преуменьшайте роль паролей в системе.

Стандартные пользователи и группы

После установки UNIX обычно уже содержит несколько зарегистрированных пользователей. Перечислим основные из них (в разных версиях системы UID этих пользователей могут незначительно отличаться):

root	Суперпользователь, администратор системы, UID=0. Пользователь с этим именем имеет неограниченные полномочия в системе. Для него не проверяются права доступа, и таким образом он имеет все «рычаги» для управления системой. Для выполнения большинства функций администрирования требуется вход именно с этим именем. Следует отметить, что root – это только имя. На самом деле значение имеет UID. Любой пользователь с UID=0 имеет полномочия суперпользователя
adm	Псевдопользователь, владеющий файлами системы ведения журналов
bin	Обычно это владелец всех исполняемых файлов, являющихся командами UNIX
cron	Псевдопользователь, владеющий соответствующими файлами, от имени которого выполняются процессы подсистемы запуска программ по расписанию
lp или lpd	Псевдопользователь, от имени которого выполняются процессы системы печати, владеющий соответствующими файлами
news	Псевдопользователь, от имени которого выполняются процессы системы телеконференций
nobody	Псевдопользователь, используемый в работе NFS
uucp	Псевдопользователь подсистемы UNIX-to-UNIX copy (uucp), позволяющей передавать почтовые сообщения и файлы между UNIX-хостами

Новая система также содержит ряд предустановленных групп. Поскольку группы, как правило, менее значимы, приведем лишь две категории:

root или wheel	Административная группа, GID=0
user или users или staff	Группа, в которую по умолчанию включаются все обычные пользователи UNIX

Пользовательская среда UNIX

Сегодня характер работы в UNIX существенно отличается от того, каким он был, скажем, пятнадцать лет назад. Графический многооконный интерфейс, миллионы цветов, системы меню, техника drag-and-drop, – все это, казалось бы, стирает различия в работе с UNIX и, например, с Windows NT. Но взгляните внимательнее на экран монитора – и вы обязательно найдете хотя бы одно окно простого алфавитно-цифрового терминала.

Это – базовая пользовательская среда. Интерфейс командной строки может показаться безнадежно устаревшим, но в случае с UNIX это – самый непосредственный способ выполнения множества небольших задач администрирования. И программа, с которой вы рано или поздно столкнетесь, – командный интерпретатор shell. Поэтому здесь мы рассмотрим базовый пример работы в UNIX – использование командной строки интерпретатора shell.

Командный интерпретатор shell

Все современные системы UNIX поставляются по крайней мере с тремя командными интерпретаторами: Bourne shell (/bin/sh), С shell (/bin/csh) и Korn shell (/bin/ksh). Существует еще несколько интерпретаторов, например Bourne-Again shell (bash), со сходными функциями.

Командный интерпретатор занимает важное место в операционной системе UNIX, прежде всего, благодаря следующим обстоятельствам:

1. Первая программа, с которой по существу начинается работа пользователя, – shell. В UNIX реализуется следующий сценарий работы в системе (рис. 1.8):

 • При включении терминала активизируется процесс getty(1M), который является сервером терминального доступа и запускает программу login(1)[12]12
  В данном разделе мы не останавливаемся на подробностях запуска login(1). Эти вопросы будут рассмотрены позднее в главе 3.


[Закрыть], которая, в свою очередь, запрашивает у пользователя имя и пароль.

 • Если пользователь зарегистрирован в системе и ввел правильный пароль, login(1) запускает программу, указанную в последнем поле записи пользователя в файле /etc/passwd. В принципе это может быть любая программа, но в нашем случае – это командный интерпретатор shell.

 • Shell выполняет соответствующий командный файл инициализации, и выдает на терминал пользователя приглашение. С этого момента пользователь может вводить команды.

 • Shell считывает ввод пользователя, производит синтаксический анализ введенной строки, подстановку шаблонов и выполняет действие, предписанное пользователем (это может быть запуск программы, выполнение внутренней функции интерпретатора) или сообщает об ошибке, если программа или функция не найдены.

• По окончании работы пользователь завершает работу с интерпретатором, вводя команду exit, и выходит из системы.

Рис. 1.8. Процессы, обеспечивающие вход пользователя в систему

2. Командный интерпретатор является удобным средством программирования. Синтаксис языка различных командных интерпретаторов несколько отличается, в качестве базового мы рассмотрим командный интерпретатор Bourne. С помощью shell вы можете создавать сложные программы, конструируя их, как из кирпичиков, из существующих утилит UNIX. Программы на языке shell часто называют скриптами или сценариями (script). Интерпретатор считывает строки из файла– скрипта и выполняет их, как если бы они были введены пользователем в командной строке.

3. Как уже упоминалось, при входе пользователя в систему запускается его инициализационный скрипт, выполняющий несколько функций: установку пути поиска программ, инициализацию терминала, определение расположения почтового ящика. Помимо этого может быть выполнен целый ряд полезных действий, – например, установка приглашения. Скорее всего вам придется "покопаться" в этом скрипте, по крайней мере, чтобы добавить необходимые пути поиска. Инициализационный скрипт находится в домашнем каталоге пользователя.

Для разных командных интерпретаторов используются различные скрипты инициализации:

Bourne shell (sh)	.profile
С shell (csh)	.login и .cshrc
Korn shell (ksh)	.profile и .kshrc
Bourne-Again shell (bash)	.profile и .bashrc

Скрипты .profile и .login выполняются при первом входе в систему.

Скрипты .cshrc, .kshrc и .bashrc выполняются при каждом запуске интерпретатора.

4. Наконец, основная инициализация операционной системы происходит в результате выполнения скриптов shell. Если вам понадобится модифицировать процесс инициализации (например, добавить новый системный сервис), то придется заглянуть в эти скрипты.