В программировании для упрощения разработки программ принято использовать различные шаблоны, паттерны и абстракции. Разработчики Linux не делали исключений и одна из таких абстракций, это основная концепция Linux - всё есть файл. Эта концепция была перенята от Unix. Она была выбрана для того чтобы предоставить простой доступ ко всем возможностям операционной системы не разрабатывая специальных интерфейсов.
К почти любой возможности можно обратиться как к файлу, попытаться открыть его с помощью текстового редактора, записать туда данные или сделать что-либо подобное. В этой статье мы подробно рассмотрим что на деле означает эта концепция и немного поэкспериментируем с ней.
Содержание статьи
Всё есть файл
Давайте сначала разберемся как вообще это может работать. В Linux есть такое понятие как корневая файловая система. В качестве неё монтируется раздел жесткого диска, на котором установлен Linux. В различные подпапки подключаются другие реальные разделы жесткого диска, например, домашний раздел подключается в папку /home, а загрузочный в папку /boot. Но существуют не только реальные файловые системы, но и виртуальные файловые системы, созданные ядром, например в папку /proc монтируется файловая система procfs, которая позволяет получить доступ к параметрам ядра, а в папку /dev монтируется devfs содержащая устройства, подключённые к компьютеру и тоже в виде файлов.
Конечно, в этих файловых системах размещены не совсем обычные файлы. В статье типы файлов Linux мы рассматривали все существующие типы файлов. Если вы посмотрите на обычный файл, например, /etc/passwd с помощью утилиты file, то увидите информацию об этом файле:
file /etc/passwd
Это текстовый файл в реальной файловой системе и вы можете открыть его с помощью текстового редактора, посмотреть содержимое или записать туда данные.
1. Устройства Linux - это файлы
Давайте начнём с устройств. В каталог /dev монтируется файловая система devfs и тут находятся все подключённые к Linux устройства, а также некоторые интерфейсы для доступа к возможностям ядра:
ls -l /dev
Если попытаться посмотреть информацию, например, о файле /dev/sda1, то утилита сообщит нам что это блочный файл:
file /dev/sda
Это значит, что такой файл можно открыть с помощью какого-либо редактора разделов диска и настроить этот диск. Конечно, его можно попытаться посмотреть содержимое файла с помощью cat, но из этого ничего хорошего не выйдет потому что там хранятся двоичные данные:
cat /dev/sda
Работает это и в обратную сторону. Вы можете открыть любой обычный файл в редакторе разделов диска и создать в нём файловую систему вместо его содержимого:
Например, здесь я открыл изображение. Важно отметить что всё содержимое файла будет стёрто.
Ещё в каталоге /dev существуют символьные файлы, например, /dev/random, /dev/null и /dev/zero. Открывая первый вы всегда будете получать случайную последовательность данных, во второй можно записывать любые данные и они никуда не будут сохранены, а третий всегда пустой, если копировать из него данные на какой-нибудь раздел, там всегда будут нули.
2. Информация о ядре - тоже файлы
Информация об операционной системе, ядре и выполняемых в системе процессах находится в директории /proc. Все эти файлы можно посмотреть с помощью утилиты ls:
ls -l /proc
Например, информация об использовании оперативной памяти размещена в файле /proc/meminfo. Вы можете попытаться посмотреть информацию об этом файле:
file /proc/meminfo
Это файл, но утилита сообщает, что он пустой. Однако, если вы попытаетесь прочитать из него данные, то получите вполне интересную информацию о состоянии памяти. Например, откроем его в текстовом редакторе:
vi /proc/meminfo
Но записать туда ничего не получится, эта файловая система доступна только для чтения. Таких файлов здесь много. Самые интересные из них описаны здесь.
3. И настройки ядра - файлы
Настройки ядра находятся в директории /sys и /proc/sys. Эти файлы можно выводить списком, читать их содержимое и даже записывать новые значения чтобы изменить нужные параметры. Один из самых часто изменяемых файлов - это /proc/sys/net/ipv4/ip_forward. Давайте посмотрим информацию о нём:
file /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
Он тоже вроде как пустой. Но в нём содержатся данные:
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
И их можно изменить:
echo "0" | sudo tee /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
Фактически, можно было просто сделать так:
echo "0" > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
Или даже попытаться редактировать файл в текстовом редакторе. Но такая команда не будет работать, если её не выполнить в оболочке суперпользователя. А текстовый редактор обычно пытается сначала создать резервную копию файла, который он будет менять, а ничего создать в этой папке у него не выйдет.
4. Сокеты - странные, но файлы
Для сетевого взаимодействия и взаимодействия между программами используются сокеты. И это тоже файлы, хотя они чуть отличаются от привычных нам файлов. Сокеты используются для того чтобы программно писать и читать их них данные, таким образом программы могут взаимодействовать между собой. Давайте создадим свой сокет. Для этого выполните:
nc -lU socket.sock
Утилита file сообщит, что это сокет:
Но открыть сокет в текстовом редакторе или с помощью утилиты cat не получится, придется подключится к нему с помощью той же утилиты nc:
nc -U socket.sock
После этого любые данные, которые вы будете набирать в одной консоли, будут отображаться в другой. Но это всё ещё файл, потому что вы можете вывести список сокетов из определённой папки с помощью ls.
Выводы
Вот так и работает концепция всё есть файл в Linux. Все возможные функции операционной системы представлены в виде файлов и это удобно, потому что для доступа к любой из функций не надо писать отдельный инструмент, а можно использовать уже существующие и проверенные программы. Такие утилиты для работы с файлами как cat, ls и echo справляются в большинстве случаев.
Если вы искали альтернативу почтовому сервису Gmail, который уважает вашу конфиденциальность, обратите внимание на ProtonMail. Ваши письма автоматически шифруются сквозным шифрованием, поэтому читать их можете только вы и получатель. ProtonMail не собирает ваши персональные данные и базируется в Швейцарии, где действуют одни из самых строгих законов о конфиденциальности. Посмотреть детали
Автор, огромнейшее спасибо за твой труд. Ни раз пользовался твоим каналом для настройки Linux. Благодаря тебе многие люди с минимальной болью перешли на эту ОС. Слово боль означает выход из состояния комфорта и привыкание к абсолютно новой системе.