Kurs mazmuni + shell

Motivatsiya

Kompyuter mutaxassislari sifatida, kompyuterlarning takroriy vazifalarni bajarishda samarali ekanligini bilamiz. Biroq, ko‘pincha bu qoida nafaqat dasturlarimiz bajarishi kerak bo‘lgan hisob-kitoblarga, balki kompyuterdan foydalanishimizga ham tegishli ekanligini unutib qo‘yamiz. Qo‘limizda kompyuter bilan bog‘liq har qanday muammoni yechishda unumdorligimizni oshirish va murakkab masalalarni hal qilish imkonini beruvchi ko‘plab vositalar mavjud. Ammo ko‘pchiligimiz bu vositalarning faqat kichik qismidan foydalanamiz; biz faqat kundalik ishlarimizni bajarish uchun zarur bo‘lgan bir nechta sehrli buyruqlarni yodlab olganmiz, xolos. Qiyinchilikka duch kelganimizda esa internetdan topgan buyruqlarni tushunmasdan ishlatib qo‘ya qolamiz.

Ushbu kurs aynan shu muammoni hal qilishga qaratilgan.

Biz sizga o‘zingiz bilgan vositalardan samarali foydalanishni o‘rgatishni, vositalar to‘plamingizga yangi vositalarni qo‘shishni va umid qilamizki, sizda mustaqil ravishda ko‘proq vositalarni o‘rganish (va balki yaratish) uchun qiziqish uyg‘otishni xohlaymiz. Bu kompyuter fanlari o‘quv dasturlarining aksariyatida yetishmayotgan semestr deb hisoblaymiz.

Kurs tuzilmasi

Kurs 11 ta bir soatlik ma’ruzadan iborat bo‘lib, har biri muayyan mavzuga bag‘ishlangan. Ma’ruzalar asosan bir-biridan mustaqil, ammo avvalgi ma’ruzalar mazmunini bilasiz degan fikr asosida tuzilgan. Onlayn ma’ruza matnlari mavjud, ammo darsda yoritilgan ko‘p materiallar (masalan, ko‘rsatib bersak) matnlarda bo‘lmasligi mumkin. Biz ma’ruzalarni yozib olamiz va internetda e’lon qilamiz.

Biz atigi 11 ta bir soatlik ma’ruza davomida ko‘p ma’lumotlarni qamrab olishga harakat qilmoqdamiz, shu bois ma’ruzalar ancha ma’lumotga zich. Kursni o‘z tezligingizga o’rganishingiz uchun har bir ma’ruzada asosiy mavzularni o‘z ichiga olgan mashqlar to‘plami mavjud. Har bir ma’ruzadan so‘ng, savollaringizga javob berish uchun qabul soatlarini o‘tkazamiz. Agar siz darsga onlayn qatnashayotgan bo‘lsangiz, savollaringizni missing-semester@mit.edu manziliga yuborishingiz mumkin.

Vaqtimiz cheklanganligi sababli, barcha vositalarni to‘liq kurs kabi batafsil o‘rgana olmaymiz. Iloji boricha, biror vosita yoki mavzuni chuqurroq o‘rganishingiz uchun sizni kerakli manbalarga yo‘naltirishga harakat qilamiz. Ammo agar biror narsa sizni juda qiziqtirib qolsa, bizga murojaat qilishdan va qo‘shimcha ma’lumotlar so‘rashdan tortinmang!

1-mavzu: Shell

Shell nima?

Bugungi kunda kompyuterlarga buyruq berish uchun turli xil interfeyslar mavjud; chiroyli grafik interfeyslar, ovozli interfeyslar, hatto AR/VR ham hamma joyda uchraydi. 80% holatlar uchun ajoyib, ammo ular ko‘pincha imkoniyatlaringizni jiddiy ravishda cheklaydi — siz mavjud bo‘lmagan tugmani bosa olmaysiz yoki dasturlashtirilmagan ovozli buyruqni bera olmaysiz. Kompyuteringiz taqdim etadigan vositalardan to‘liq foydalanish uchun biz eski usulga qaytishimiz va matnli interfeysga murojaat qilishimiz kerak: Shell.

Siz foydalanadigan deyarli barcha platformalarda u yoki bu ko‘rinishdagi shell mavjud va ko‘pchiligida hatto bir nechta shell’lar bor. Ular ba’zi tafsilotlarda farq qilishi mumkin, ammo aslida barchasi taxminan bir xil: ular dasturlarni ishga tushirish, ularga ma’lumot kiritish va natijalarini muayyan tizimli usulda tekshirish imkonini beradi.

Ushbu ma’ruza “Bourne Again SHell” yoki qisqacha “bash” deb ataladigan shell asosida o’tiladi. Bu eng keng qo‘llaniladigan shell’lardan biri bo‘lib, uning sintaksisi boshqa ko‘plab shell’lardagi sintaksisga o‘xshaydi. Shell so‘rov_ini (buyruqlarni kiritadigan joyni) ochish uchun avval _terminal kerak bo‘ladi. Qurilmangizda terminal allaqachon o‘rnatilgan yoki uni osonlik bilan o‘rnatishingiz mumkin.

Shell’dan foydalanish

Terminalingizni ishga tushirganingizda, odatda quyidagiga o‘xshash so‘rov satrini ko‘rasiz:

missing:~$

Bu shell’ning asosiy matn interfeysidir. U sizga missing nomli mashinada ekanligingizni va “joriy ish katalogingiz”, ya’ni hozirgi joylashgan o‘rningiz ’~’ (“uy” so‘zining qisqartmasi) ekanligini ko‘rsatadi. $ belgisi bosh foydalanuvchi emasligingizni bildiradi (bu haqda keyinroq batafsil to‘xtalamiz). Ushbu so‘rovda siz buyruq kiritishingiz mumkin, so‘ng uni shell talqin qiladi. Eng sodda buyruq - dasturni ishga tushirish:

missing:~$ date
Fri 10 Jan 2020 11:49:31 AM EST
missing:~$

Bu yerda biz date dasturini ishga tushirdik. Bu dastur (kutilganidek) joriy sana va vaqtni chop etadi. Shundan so‘ng terminal bizdan boshqa buyruqni kiritishimizni so‘raydi. Biz buyruqlarni argumentlar bilan ham bajarishimiz mumkin:

missing:~$ echo hello
hello

Bu holda, biz shell’qa echo dasturini hello argumenti bilan bajarishni buyurdik. Echo dasturi shunchaki o‘ziga berilgan argumentlarni chop etadi. Shell buyruqni bo‘sh joylar bo‘yicha ajratib tahlil qiladi, so‘ngra birinchi so‘z bilan ko‘rsatilgan dasturni ishga tushiradi va har bir keyingi so‘zni dastur foydalanishi mumkin bo‘lgan argument sifatida taqdim etadi. Agar siz bo‘sh joylar yoki boshqa maxsus belgilarni o‘z ichiga olgan argumentni (masalan, “My Photos” nomli katalog) taqdim etmoqchi bo‘lsangiz, argumentni ' yoki " ("My Photos") bilan qo‘shtirnoq ichiga olishingiz yoki faqat tegishli belgilarni \ (My\ Photos) bilan saqlashingiz mumkin.

Lekin shell date yoki echo dasturlarini qanday topishni qayerdan biladi? Aslida, shell Python yoki Ruby kabi dasturlash muhitidir, shuning uchun unda o‘zgaruvchilar, shartli operatorlar, sikllar va funksiyalar mavjud (keyingi ma’ruzada ko‘rib chiqamiz!). Shell’da buyruqlarni bajarganda, siz aslida shell talqin qiladigan kichik bir kod yozayotgan bo‘lasiz. Agar shell’ga o‘zining dasturlash kalit so‘zlaridan biriga mos kelmaydigan buyruqni bajarish topshirilsa, u $PATH deb nomlangan _muhit o‘zgaruvchisi_ga murojaat qiladi. Bu o‘zgaruvchi buyruq berilganda shell qaysi kataloglardan dasturlarni qidirishi kerakligini ko‘rsatib beradi.

missing:~$ echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
missing:~$ which echo
/bin/echo
missing:~$ /bin/echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin

echo buyrug‘ini berganimizda, shell echo dasturini bajarish kerakligini aniqlaydi va so‘ng $PATH dagi ikki nuqta bilan ajratilgan kataloglar ro‘yxati orqali shu nomdagi faylni qidiradi. Fayl topilgach, uni ishga tushiradi (faylni bajarilishi mumkin deb hisoblagan holda; bu haqda keyinroq batafsil to‘xtalamiz). Berilgan dastur nomi uchun qaysi fayl bajarilishini which dasturi yordamida aniqlay olamiz. Shuningdek, bajarmoqchi bo‘lgan faylga to‘liq yo‘l ko‘rsatish orqali $PATH ni butunlay chetlab o‘tishimiz mumkin.

Shell’da harakatlanish

Shell’da yo‘l - bu kataloglarning ajratilgan ro‘yxati bo‘lib, Linux va macOS tizimlarida / bilan, Windows tizimida esa \ bilan ajratiladi. Linux va macOS’da / yo‘li fayl tizimining “boshi” hisoblanadi, uning ostida barcha kataloglar va fayllar joylashgan. Windows’da esa har bir disk bo‘limi uchun alohida bosh mavjud (masalan, C:\). Ushbu kursda biz asosan Linux fayl tizimidan foydalanamiz. / bilan boshlanadigan yo‘l mutlaq yo‘l deb ataladi. Boshqa har qanday yo‘l esa nisbiy yo‘l hisoblanadi. Nisbiy yo‘llar joriy ishchi katalogga nisbatan aniqlanadi. Joriy ishchi katalogni pwd buyrug‘i bilan ko‘rish va cd buyrug‘i bilan o‘zgartirish mumkin. Yo‘lda . belgisi joriy katalogni, .. esa uning yuqori katalogini bildiradi.

missing:~$ pwd
/home/missing
missing:~$ cd /home
missing:/home$ pwd
/home
missing:/home$ cd ..
missing:/$ pwd
/
missing:/$ cd ./home
missing:/home$ pwd
/home
missing:/home$ cd missing
missing:~$ pwd
/home/missing
missing:~$ ../../bin/echo hello
hello

E’tibor bering, shell so‘rovimiz bizni joriy ishchi katalogimiz haqida doimiy ravishda xabardor qilib turdi. Siz so‘rov qatoringizni turli foydali ma’lumotlarni ko‘rsatadigan qilib sozlashingiz mumkin. Biz bu haqda keyingi ma’ruzada batafsil to‘xtalamiz.

Odatda, dasturni ishga tushirganimizda, agar biz boshqacha ko‘rsatma bermasak, u joriy katalogda ishlaydi. Masalan, u ko‘pincha fayllarni shu yerdan qidiradi va zarur bo‘lsa, yangi fayllarni ham shu yerda yaratadi.

Biror katalogda nimalar mavjudligini ko‘rish uchun biz ls buyrug‘idan foydalanamiz:

missing:~$ ls
missing:~$ cd ..
missing:/home$ ls
missing
missing:/home$ cd ..
missing:/$ ls
bin
boot
dev
etc
home
...

Agar birinchi argument sifatida katalog ko‘rsatilmagan bo‘lsa, ls buyrug‘i joriy katalog tarkibini chop etadi. Ko‘pchilik buyruqlar o‘z faoliyatini o‘zgartirish uchun ’-’ bilan boshlanadigan bayroqlar va parametrlarni (qiymatli bayroqlar) qabul qiladi. Odatda, dasturni ’-h’ yoki ’–help’ bayrog‘i bilan ishga tushirish mavjud bayroqlar va parametrlar haqida ma’lumot beruvchi yordam matnini chop etadi. Misol uchun, ’ls –help’ buyrug‘i bizga quyidagilarni ko‘rsatadi:

  -l                         uzun ro‘yxat formati

missing:~$ ls -l /home
drwxr-xr-x 1 missing  users  4096 Jun 15  2019 missing

Bu bizga har bir fayl yoki katalog haqida ko‘proq ma’lumot beradi. Avvalo, satr boshidagi d belgisi missing katalog ekanligini bildiradi. Keyin uchta guruhga uchtadan belgilar (rwx) keladi. Bular fayl egasi (missing), egalik qiluvchi guruh (users) va boshqalarning tegishli element bo‘yicha ruxsatlarini ko‘rsatadi. - belgisi ma’lum ruxsat berilmaganini anglatadi. Yuqorida faqat katalog egasiga missing katalogini o‘zgartirish (w) ruxsati berilgan (ya’ni, u fayllar qo‘shish yoki o‘chirish imkoniyatiga ega). Katalogga kirish uchun katalogning (va uning yuqori kataloglarida) “qidirish” (ya’ni “bajarish”: x) ruxsatlariga ega bo‘lishi kerak. Uning ichini ko‘rish uchun esa foydalanuvchi ushbu katalogda o‘qish (r) ruxsatlariga ega bo‘lishi lozim. Fayllar uchun ruxsatlar ham yuqoridagidek. E’tibor bering, /bin dagi deyarli barcha fayllarda oxirgi guruh, ya’ni “boshqalar” uchun x ruxsati o‘rnatilgan, shu sababli har kim bu dasturlarni ishlata oladi.

Ushbu bosqichda bilishingiz kerak bo‘lgan yana ba’zi foydali dasturlar quyidagilar: mv (faylni qayta nomlash yoki ko‘chirish), cp (faylni nusxalash) va mkdir (yangi katalog yaratish).

Agar biror dasturning argumentlari, kirish va chiqish ma’lumotlari yoki umuman qanday ishlashi haqida batafsil ma’lumot olishni istasangiz, man dasturini ishlatib ko‘ring. U dastur nomini argument sifatida qabul qiladi va sizga shu dasturning qo‘llanma sahifasini ko‘rsatadi. Chiqish uchun q tugmasini bosing.

missing:~$ man ls

Dasturlarni ulash

Shell’da dasturlar bilan bog‘liq ikkita asosiy “oqimlar” mavjud: kirish oqimi va chiqish oqimi. Dastur ma’lumot o‘qimoqchi bo‘lganda, u kirish oqimidan o‘qiydi va biror narsani chop etganda, chiqish oqimiga yozadi. Odatda, dasturning kirishi ham, chiqishi ham sizning terminalingizdir. Ya’ni, klaviaturangiz kirish vositasi, ekraningiz esa chiqish vositasi sifatida xizmat qiladi. Ammo biz bu oqimlarni boshqacha yo‘naltirish imkoniyatiga ham egamiz!

Qayta yo‘naltirishning eng oddiy shakli < fayl va > fayl buyruqlaridir. Ular dasturning kirish va chiqish oqimlarini mos ravishda faylga yo‘naltirish imkonini beradi:

missing:~$ echo hello > hello.txt
missing:~$ cat hello.txt
hello
missing:~$ cat < hello.txt
hello
missing:~$ cat < hello.txt > hello2.txt
missing:~$ cat hello2.txt
hello

Yuqoridagi misolda ko‘rsatilganidek, cat fayllarni birlashtiruvchi dasturdir. Unga argument sifatida fayl nomlari berilsa, har bir faylning mazmunini ketma-ket ravishda o‘zining chiqish oqimiga chop etadi. Biroq catga hech qanday argument berilmasa, u o‘zining kirish oqimidan olingan ma’lumotlarni chiqish oqimiga chop etadi (yuqoridagi uchinchi misol).

Shuningdek, faylga ma’lumot qo‘shish uchun >> belgisidan foydalanishingiz mumkin. Kiritish/chiqarishni qayta yo‘naltirishning bu turi ayniqsa pipeline’lar yordamida yanada samaraliroq ishlaydi. | operatori sizga dasturlarni “zanjir” shaklida bog‘lash imkonini beradi, bunda bir dasturning chiqishi boshqasining kirishi bo‘ladi:

missing:~$ ls -l / | tail -n1
drwxr-xr-x 1 root  root  4096 Jun 20  2019 var
missing:~$ curl --head --silent google.com | grep --ignore-case content-length | cut --delimiter=' ' -f2
219

Ma’lumotlarni qayta ishlash bo‘yicha ma’ruzada pipeline’lardan qanday foydalanish haqida batafsil to‘xtalamiz.

Ko‘p qirrali va kuchli vosita

Unix’ga o‘xshash tizimlarning aksariyatida bitta foydalanuvchi alohida ahamiyatga ega: “root”. Uni yuqoridagi fayllar ro‘yxatida ko‘rgan bo‘lishingiz mumkin. root foydalanuvchisi (deyarli) barcha kirish cheklovlaridan ustun bo‘lib, tizimdagi har qanday faylni yaratishi, o‘qishi, yangilashi va o‘chirishi mumkin. Biroq, tizimingizga odatda root foydalanuvchi sifatida kirmaysiz, chunki biror narsani tasodifan buzib qo‘yish juda oson. Buning o‘rniga sudo buyrug‘idan foydalanasiz. Nomidan anglaganingizdek, u sizga “su” (ya’ni “super user” yoki “root”) sifatida biror narsani “do” (bajarish) imkonini beradi. Ruxsat rad etilganlik haqida xato chiqqanida, odatda root sifatida biror narsa qilishingiz kerak bo‘ladi. Ammo haqiqatan ham shunday qilishga ikki karra ishonchingiz komil bo’lishi kerak!

root huquqiga ega bo‘lishingiz talab etiladigan ishlardan biri - bu /sys katalogida joylashgan sysfs fayl tizimiga yozishdir. sysfs bir qator kernel parametrlarini fayllar ko‘rinishida taqdim etadi, shu tufayli siz maxsus vositalardan foydalanmasdan kernelni tezda qayta sozlashingiz mumkin. E’tibor bering: Windows yoki macOS tizimlarida sysfs mavjud emas.

Masalan, noutbukingiz ekranining yorqinligi brightness nomli fayl orqali boshqariladi, u quyidagi joyda joylashgan:

/sys/class/backlight

Ushbu faylga qiymat yozish orqali ekran yorqinligini o‘zgartirishimiz mumkin. Sizga birinchi keladigan fikr:

$ sudo find -L /sys/class/backlight -maxdepth 2 -name '*brightness*'
/sys/class/backlight/thinkpad_screen/brightness
$ cd /sys/class/backlight/thinkpad_screen
$ sudo echo 3 > brightness
An error occurred while redirecting file 'brightness'
open: Permission denied

Bu xato sizga qiziq tuyulishi mumkin. Axir, buyruqni sudo bilan ishga tushirdik-ku! Bu shell haqida bilish kerak bo‘lgan muhim narsa. |, > va < kabi operatsiyalar shell tomonidan bajariladi, alohida dastur tomonidan emas. echo va unga o‘xshash buyruqlar | haqida “bilishmaydi”. Ular nima bo‘lishidan qat’i nazar o‘z kirishlari o‘qiydi va chiqishlariga yozadi. Yuqoridagi holatda, shell (xuddi foydalanuvchingiz kabi qayd qilingan) sudo echoning chiqishini qabul qilishdan oldin brightness fayliga yozishga harakat qiladi, lekin shell root sifatida ishlamagani uchun bunga ruxsat berilmaydi. Bundan foydalanib, biz quyidagicha yechim qila olamiz:

$ echo 3 | sudo tee brightness

/sys faylini yozish uchun tee dasturi ochganligi va u root huquqlari bilan ishlayotganligi sababli, barcha ruxsatlar to‘g‘ri ishlaydi. Siz /sys orqali turli qiziqarli va foydali narsalarni boshqarishingiz mumkin. Masalan, tizimning turli chiroqli indikatorlari (LED) holatini nazorat qila olasiz (sizdagi yo‘l boshqacha bo‘lishi mumkin):

$ echo 1 | sudo tee /sys/class/leds/input6::scrolllock/brightness

Keyingi qadamlar

Shu yerga kelib, siz asosiy vazifalarni bajarish uchun shell’da bemalol harakat qila olasiz. Kerakli fayllarni topish va ko‘pchilik dasturlarning asosiy funksiyalaridan foydalanish uchun erkin harakatlana olishingiz lozim. Keyingi ma’ruzada biz shell va mavjud ko‘plab qulay buyruq qatori dasturlaridan foydalanib, murakkab vazifalarni qanday bajarish va avtomatlashtirish haqida gaplashamiz.

Mashqlar

Ushbu kursdagi barcha darslarda bir qator mashqlar bor. Ba’zilarida sizga aniq vazifa beriladi, boshqalari esa ochiq turdagi, masalan, “X va Y dasturlaridan foydalanib ko‘ring” kabi. Biz bu mashqlarni albatta bajarib ko‘rishga undaymiz.

Biz mashqlarning yechimlarini yozmaganmiz. Agar biror narsada qiynalsangiz, shu paytgacha nimalarni sinab ko‘rganingizni bizga xat sifatida yuboring va biz sizga yordam berishga harakat qilamiz.

1. Ushbu kurs uchun Bash yoki ZSH kabi Unix shell’laridan foydalanishingiz lozim. Linux yoki macOS tizimida bo‘lsangiz, qo‘shimcha hech narsa qilishingiz shart emas. Windows tizimida ishlayotgan bo‘lsangiz, cmd.exe yoki PowerShell ishlatmayotganingizga ishonch hosil qilishingiz kerak. Unix uslubidagi buyruq satri vositalaridan foydalanish uchun Windows Subsystem for Linux yoki Linux virtual mashinasidan foydalanishingiz mumkin. To’g’ri shellni ishga tushirayotganingizni tekshirish uchun echo $SHELL buyrug‘ini kiritishingiz mumkin. Agar natija /bin/bash yoki /usr/bin/zsh bo‘lsa, demak to‘g‘ri dasturni ishga tushiryapsiz.
2. /tmp katalogi ostida missing nomli yangi katalog yarating.
3. touch dasturini qarab ko’ring. man sizning do’stingiz.
4. missing katalogida semester nomli yangi fayl yaratish uchun touch buyrug‘idan foydalaning.
5. Quyidagilarni ushbu faylga bir qatordan yozing:

   #!/bin/sh
   curl --head --silent https://missing.csail.mit.edu
   

   Birinchi qatorni ishlatish qiyin bo‘lishi mumkin. Bash tilida # belgisi izohni boshlaydi, ! belgisi esa hatto qo‘sh tirnoq (") ichida ham o‘ziga xos ma’noga ega. Buni bilish foydali. Bash bir tirnoqli satrlarni (') boshqacha ko‘rib chiqadi: ular bu holatda yechim bo‘ladi. Batafsil ma’lumot olish uchun Bash iqtiboslash qo‘llanmasi sahifasiga murojaat qiling.

6. Faylni ishga tushirishga urinib ko‘ring, ya’ni shell’ingizga skript qatorida (./semester) kiriting va Enter tugmasini bosing. Nima uchun ishlamasligini tushunish uchun ls buyrug‘ining natijasini ko‘zdan kechiring (maslahat: faylning ruxsatlariga e’tibor bering).
7. Buyruqni sh interpretatorini aniq ko‘rsatib ishga tushiring va unga birinchi argument sifatida semester faylini bering, ya’ni sh semester shaklida. Nima uchun bu usul ishladi, lekin ./semester ishlamadi?
8. chmod dasturini qarab ko‘ring (masalan, man chmod buyrug‘idan foydalaning).
9. ./semester buyrug‘ini ishga tushirish uchun sh semester yozish o‘rniga chmod dan foydalaning. Sizning shell’ingiz faylni sh yordamida talqin qilish kerakligini qanday biladi? Bu haqda ko‘proq ma’lumot olish uchun shebang qatori haqidagi sahifani ko‘ring.
10. | va > belgilaridan foydalanib, semester tomonidan chiqarilgan “last modified” (oxirgi o‘zgartirilgan) sana ma’lumotini bosh katalogingizda joylashgan last-modified.txt nomli faylga yozing.
11. /sys katalogidan noutbukingiz batareyasining quvvat darajasini yoki kompyuteringiz protsessorining haroratini o‘qib beradigan buyruq yozing. Eslatma: agar siz macOS foydalanuvchisi bo‘lsangiz, operatsion tizimingizda sysfs mavjud emas, shuning uchun bu topshiriqni bajarmasligingiz mumkin.