O înțelegere mai bună a shellului

Atunci când rulăm o comandă aceasta își poate încheia execuția în două moduri: cu succes sau cu eșec. Atunci când își încheie execuția, orice proces întoarce un cod de eroare, care este un număr:

• Dacă numărul întors are valoarea 0, procesul și-a încheiat execuția cu succes.
• Dacă numărul întors are orice altă valoare, procesul și-a încheiat execuția cu eroare, iar codul întors poate fi folosit pentru a afla mai multe informații despre eroarea pe care a întors-o procesul. În pagina man a utilitarului ls este specificat:

  Exit status:
         0      if OK,
   
         1      if minor problems (e.g., cannot access subdirectory),
   
         2      if serious trouble (e.g., cannot access command-line argument).

Pentru a vedea codul cu care și-a încheiat execuția o comandă folosim sintaxa $?. Urmărim exemplul de mai jos:

student@uso:~$ ls Desktop/
todos.txt
student@uso:~$ echo $?
0
student@uso:~$ ls non-existent
ls: cannot access 'non-existent': No such file or directory
student@uso:~$ echo $?
2

Observăm că în cazul fișierului inexistet, comanda ls non-existent a întors valoarea 2, așa cum era specificat și în pagina de manual.

De multe ori vrem să executăm o succesiune de comenzi pentru a realiza o sarcină. De exemplu, atunci când vrem să instalăm o aplicație o rulăm trei comenzi:

• O să actualizăm indexul surselor de pachete folosind apt update
• O să instalăm pachetul care conține aplicația folosind apt install
• O să rulăm aplicația pentru a valida că instalarea a fost cu succes.

Preferăm să înlănțuim cele trei comenzi într-una singură pentru că astfel putem să pornim tot acest proces, să plecăm de la calculator, iar când ne întoarcem avem tot sistemul pregătit.

Pentru a înlănțui comenzi în terminalul bash avem trei operatori disponibili:

• Operatorul ; care este folosit pentru separarea comenzilor. Urmăm exemplul de mai jos:

student@uso:~$ mkdir demo; cd demo; touch Hello; ls
Hello

În exemplul de mai sus am creat directorul demo, am navigat în interiorul său, am creat fișierul Hello și am afișat conținutul directorului. Am făcut toate acestea înlănțuind comenzile mkdir, cd, touch și ls cu ajutorul operatorului ;.

Operatorul ; este folosit pentru separarea comenzilor, dar nu ține cont dacă comenzile anterioare au fost executate cu succes sau nu. Urmăm exemplul de mai jos:

student@uso:~$ mkdir operators/demo; cd operators/demo
mkdir: cannot create directory ‘operators/demo’: No such file or directory
-bash: cd: operators/demo: No such file or directory

În exemplul de mai sus, comanda mkdir a eșuat deoarece nu a găsit directorul operators în care să creeze directorul demo. Cu toate acestea, operatorul ; doar separă comenzile între ele, așa că și comanda cd operators/demo a fost executată, și și aceasta a eșuat deoarece nu există calea operators/demo.

Folosim operatorul ; pentru a înlănțui comenzi care sunt independente unele de altele, și deci execuția lor nu depinde de succesul unei comenzi precedente.

• Operatorul binar && (și logic) - execută a doua comandă doar dacă precedenta s-a executat cu succes. Exemplul anterior devine:

student@uso:~$ mkdir operators/demo && cd operators/demo
mkdir: cannot create directory ‘operators/demo’: No such file or directory

Observăm că din moment ce comanda mkdir a eșuat, comanda cd nu a mai fost executată.

• Operatorul binar || (sau logic) - execută a doua comandă doar dacă prima s-a terminat cu eșec. Urmărim exemplul de mai jos:

student@uso:~$ (ls -d operators || mkdir operators) && ls -d operators
ls: cannot access 'operators': No such file or directory
operators
student@uso:~$ (ls -d operators || mkdir operators) && ls -d operators
operators
operators

În exemplul de mai sus, prima comandă ls a eșuat, așa că a fost executată comanda mkdir și apoi a fost executată ultima comandă ls. La cea de-a doua rulare, a fost executată cu succes prima comandă ls, așa că comanda mkdir nu a mai fost executată, și apoi a fost executată ultima comandă ls.

Pentru a rezolva scenariul de la care am plecat inițial, putem rula:

sudo apt update && sudo apt install -y cowsay && cowsay "Howdy"

Comanda de mai sus va actualiza indexul pachetelor sursă, va instala pachetul cowsay și va rula comanda cowsay pentru a valida instalarea. O astfel de înlănțuire de comenzi este numită oneliner.

1. Scrieți un oneliner cu ajutorul căruia creați directorul ~/uso-lab/labs/05-cli/support/make-folder și apoi copiați conținutul directorului ~~/uso-lab/labs/05-cli/support/redir în el.
2. Actualizați onelinerul anterior astfel încât după copiere să pornească compilarea proiectului folosind comanda make all.

Așa cum am descoperit în secțiunile și capitolele anterioare, în mediul Linux avem multe utilitare care rezolvă o nevoie specifică: ls afișează informații despre fișiere, ps despre procese, grep filtrează, etc. Toate acestea au la bază filozofia mediului Linux: “do one thing and do it well”. Ca întodeauna, frumusețea stă în simplitate: avem o suită de unelte la dispoziție, fiecare capabilă să rezolve rapid o sarcină dată; pentru a rezolva o problemă mai complexă trebuie doar să îmbinăm uneltele.

Operatorul | (pipe) ne ajută să facem acest lucru. Atunci când folosim operatorul | preluăm rezultatul comenzii din stânga operatorului și îl oferim ca intrare comenzii aflate în dreapta operatorului.

Am folosit de mai multe ori operatorul | până acum:

• Am afișat informații despre procesele din sistem și am filtrat după numele unui proces:

  student@uso:~$ ps -e | grep firefox
  14912 pts/0    00:00:19 firefox

• Am extras primele zece procese care consumă cel mai mare procent de memorie:

  student@uso:~$ ps -e -ouser,uid,pid,%mem,%cpu,rss,cmd --sort=-%mem | head -11
  USER       UID   PID %MEM %CPU   RSS CMD
  student   1000  7938 18.0  0.1 367952 /usr/bin/gnome-shell
  student   1000  8437  8.4  0.0 171916 /usr/bin/gnome-software --gapplication-service
  student   1000  7782  3.9  0.0 81312 /usr/lib/xorg/Xorg vt1 -displayfd 3 -auth /run/user/1000/gdm/Xauthority -background none -noreset -keeptty -verbose 3
  root         0  1338  3.8  0.0 78880 /usr/bin/dockerd -H fd:// --containerd=/run/containerd/containerd.sock
  student   1000  8307  3.1  0.0 64628 /usr/lib/evolution/evolution-calendar-factory
  student   1000  8338  3.0  0.0 61860 /usr/lib/evolution/evolution-calendar-factory-subprocess --factory all --bus-name org.gnome.evolution.dataserver.Subprocess.Backend.Calendarx8307x2 --own-path /org/gnome/evolution/dataserver/Subprocess/Backend/Calendar/8307/2
  root         0   336  2.6  0.0 53612 /lib/systemd/systemd-journald
  student   1000  8274  2.3  0.0 48296 nautilus-desktop
  root         0  1074  2.2  0.0 45460 /usr/bin/containerd
  student   1000 12966  1.8  0.0 38216 /usr/lib/gnome-terminal/gnome-terminal-server

Ne amintim de fișierul /etc/passwd conține informații despre toți utilizatorii din sistem.

student@uso:~$ cat /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/usr/sbin/nologin
bin:x:2:2:bin:/bin:/usr/sbin/nologin
(...)

În Linux există filtrul de text cut prin care putem extrage doar anumite informații dintr-un output. Să zicem că vrem să extragem doar numele utilizatorilor, fără informațiile legate de grupuri sau home directory.

student@uso:~/uso-lab$ cat /etc/passwd | cut -f1 -d":"
root
daemon
bin
(...)

Argumentul -f1 specifică faptul că vrem prima coloană, iar argumentul -d: specifică delimitatorul de coloane, în cazul nostru :.

1. Pornind de la comanda de mai sus, afișați numele utilizatorilor sortați alfabetic. (Hint: man sort)
2. Folosind utilitarul wc, obțineți numărul de utilizatori din sistem. (Hint: man wc)
3. Să afișeze cele mai consumatoare de memorie 10 procese din sistem. (Hint: folosiți | și tail)

Majoritatea utilitarelor pe care le folosim afișează rezultatele operațiilor pe care le aplică la ieșirea standard, adică pe ecran. În continuare vom aprofunda ceea ce am discutat despre redirectări în capitolul Lucrul cu Fișiere. Anterior am mai menționat și termenul de intrare standard; în această secțiune ne vom clarifica ce înseamnă, ce rol îndeplinesc și cum ne folosim de aceste cunoștințe. Acum, adăugăm câteva informații noi la ceea ce am învățat deja.

Putem folosi niște fișiere speciale pentru redirectarea outputulu sau erorilor sau din care să citim input. Detaliem mai jos.

Pe sistemele Linux găsim un număr de fișiere speciale pe care le putem folosim în diferite scopuri:

Fișierul /dev/null este un fișier care ignoră orice este scris în el. Este echivalentul unei găuri negre în sistemul nostru. Cu ajutorul său, putem rescrie exemplul de mai sus în modul următor:

student@uso:~$ firefox &> /dev/null &
[1] 10349
student@uso:~$ firefox > /dev/null 2>&1 &
[2] 10595

Acum orice va genera firefox va fi scris în /dev/null, care va consuma textul primit fără a ocupa spațiu pe disc. Fișierul /dev/zero este un generator de octeți. Acesta generează atâția octeți cu valoarea zero (0)¹⁾ cât îi sunt ceruți. Urmăm exemplul:

student@uso:~$ cat /dev/zero | xxd
00000000: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00000010: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00000020: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00000030: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00000040: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00000050: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00000060: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00000070: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
00000080: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
[...]
^C

Deoarece citim din generator, comanda cat va afișa o infinitate de octeți cu valoarea zero. Utilitarul xxd afișează în hexazecimal textul primit la STDIN. Trecem rezultatul lui cat prin xxd deoarece valoarea 0 nu este un caracter printabil. Cu alte cuvinte nu este un caracter obișnuit, ca cele de pe tastatură, deoarece nu are un echivalent grafic. Folosim Ctrl+c pentru a opri execția.Exercițiu: Rulați comanda cat /dev/zero pentru a înțelege nevoia utilitarului xxd din exemplul de mai sus.

• Exercițiu: Rulați comenzile din exemplul anterior, dar acum citiți din /dev/urandom.

Generatoarele de octeți sunt utile pentru a testa aplicațiile pe care le dezvoltăm. Majoritatea aplicațiilor pe care le vom scrie, ca și cele pe care le utilizăm, citesc și prelucrează informații. Testăm o aplicație pentru că vrem să verificăm că nu avem buguri. Pentru aceasta putem să folosim seturi de date de intrare cât mai variate și mai aleatoare, adică inputuri random. Folosim utilitarul dd pentru a genera un fișier de 100 MB cu octeți random, ca în exemplul de mai jos:

student@uso:~$ dd if=/dev/urandom of=rand-100mb count=100 bs=1M
100+0 records in
100+0 records out
104857600 bytes (105 MB, 100 MiB) copied, 1,11416 s, 94,1 MB/s
student@uso:~$ ls -lh rand-100mb
-rw-rw-r-- 1 student student 100M nov  8 17:49 rand-100mb

Am folosit următoarele opțiuni ale utilitarului dd:

• if - input file - calea către fișierul de unde citim
• of - output file - calea către fișierul unde scriem
• bs - block size - dimensiunea unui block citit din if
• count - block count - numărul de block-uri citite

• Exercițiu: Creați un fișier numit rand-50mb folosind utilitarul dd.

1. Afișați primele zece procese sortate în funcție de memoria ocupată (Hint: RSS). Nu uitați să includeți antetul. Redirectați rezultatul în fișierul top10-rss-consumers. Modificați comanda astfel încât rezultatul redirectării să nu șteargă conținutul existent.
2. Afișați ultimele zece procese sortate în funcție de utilizarea procesorului (Hint: CPU). Nu uitați să includeți antetul. Redirectați rezultatul în fișierul top10-cpu-consumers. Modificați comanda astfel încât rezultatul redirectării să nu șteargă conținutul existent.

Note de subsol