Элементы администрирования систем

Linux, установленный на жёстком диске, загружается при включении компьютера при помощи специальной программы — загрузчика. Программа-загрузчик исполняется при загрузке системы с жёсткого диска и загружает ядро ОС Linux, расположенное также на жёстком диске.

При загрузке с жесткого диска загрузчик может располагаться:

В последних двух случаях загрузчик должен быть загружен посредством другого загрузчика — это называется «цепочкой загрузки».

Загрузчики Linux можно также использовать для загрузки нескольких операционных систем, поскольку они позволяют выбирать при включении компьютера, какую систему нужно загрузить в этот раз. Если есть выбор из нескольких вариантов загрузки, то после некоторого времени ожидания будет загружена та система, которая выбрана по умолчанию: это не обязательно должен быть Linux, а может быть другая операционная система или специальный режим загрузки (например, восстановительный).

Загрузчик может передавать загружаемому ядру определенные параметры (например, адреса и векторы прерывания тех или иных устройств, параметры консоли и т.п.). Загрузчик может реализовать меню загрузки, позволяющее выбрать при загрузке набор параметров, передаваемых ядру, выбрать одно из нескольких ядер или передать управление следующему загрузчику.

В Linux наибольшее распостранение получили два загрузчика:

Впрочем, для загрузки Linux возможно использовать и альтернативные загрузчики, например NT Loader для Microsoft Windows NT.

Большинство современных загрузчиков предполагают тот или иной способ собственного конфигурирования. Конфигурационная информация может либо записываться в тело загрузчика (например, в LILO), либо содержаться в файле (так поступает GRUB); в последнем случае загрузчик должен поддерживать работу с файловой системой соответствующего типа.

other=/dev/hda1 
label=other
table=/dev/hda

timeout 5
display vga16
border 000000
background 000000
foreground FFFFFF
shade 1
splashimage (hd0,4)/boot/pictures/master.xpm
default 2

title linux-up
kernel (hd0,4)/boot/vmlinuz-up root=/dev/hdb5 
initrd (hd0,4)/boot/initrd-up.img

title linux-X
kernel (hd0,4)/boot/vmlinuz-up root=/dev/hdb5 5
initrd (hd0,4)/boot/initrd-up.img

title Microsoft Windows 2000 Pro
map (hd0) (hd1)
map (hd1) (hd0)
root (hd1,0)
chainloader +1
makeactive

В системе определен главный пользователь («суперпользователь») «root» с идентификационным номером 1. Остальных пользователей называют «обычными» или «рядовыми».

На главного пользователя не распространяются системные ограничения доступа к файлам и процессам. Административные действия выполняются, как правило, от имени главного пользователя.

Выполнять прикладные задачи, зарегистрировавшись главным пользователем, нельзя.

Конкретная система может предлагать различные механизмы делегирования полномочий обычным пользователям — всем или определенным из них. Такие механизмы могут определяться как на уровне отдельных команд, так и на уровне системы в целом.

Наибольшее распространение получило делегирование пользователям однопользовательских машин полномочий:

Однако иногда разработчики реализуют сложную многоуровневую систему полномочий^[25].

В этой «лекции» мы обсуждаем лишь традиционный стиль администрирования, предполагающий выполнение административных действий от имени главного пользователя системы. В большинстве современных открытых ОС реализована команда «su», позволяющая подать команду от имени дргугого пользователя, в том числе и главного. Команда su по умолчанию запускает от имени главного пользователя дополнительный экземпляр оболочки. Можно порекомендовать по возможности запускать сессию администрирования с помощью этой команды, а не прямой регистрации главного пользователя с консоли.

Полезным является ключ -l (или просто -), придающий запущенной оболочке статус регистрационной. Это значит, что оболочка выполнит личный инициализационный сценарий главного пользователя и не будет наследовать значения переменных от текущей оболочки; в противном случае у текущего пользователя могут впоследствии возникнуть проблемы в связи со сменой прав на его личные файлы.

Разумеется, как и при прямой регистрации, при этом запрашивается пароль главного пользователя (Рисунок 3.10, «Рис. 1-94»). Напомним, что по умолчанию строка приглашения обычного пользователя заканчивается символом $, а главного пользователя — «». Сверх этого, определить имя текущего пользователя в любой момент можно, подав команду «who am i».

[alice@localhost alice]$ su -l
Password: 
[root@localhost root]# who am i
root
[root@localhost root]# ^D
[alice@localhost alice]$

Запуском системы называют действия, выполняемые системой в автоматическом режиме начиная с загрузки ядра и заканчивая выдачей на терминалы приглашения для регистрации. Имеет смысл разобрать этот процесс поподробнее.

Ядро запускает первый процесс в системе, имеющий номер 1 и идентификатор init. Он исполняется вплоть до разгрузки системы и является предком всех прочих исполняемых процессов.

[alice@localhost alice]$ ps -A | grep init
 1 ? 00:00:03 init

Процесс init не имеет управляющего терминала и его исполнение управляется файлом /etc/inittab. Этот файл содержит управляющие строки и комментарии. Комментариями в этом файле являются строки, начинающиеся с символа #.

Управляющие строки имеют формат:

ид:уровни:действие:процесс

и некоторые другие (зависит от конкретной системы);

В каждый момент времени загруженная система находится на одном из уровней исполнения. Традиционно в системе определены уровни исполнения 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, S, s. Не менее традиционна их семантика:

Уровни 2-5 могут определяться, к примеру (достаточно типично, но не обязательно) так:

Переход с уровня на уровень осуществляется командой init, поданной главным пользователем с операндом, соответствующим целевому уровню исполнения. Например, init 0 остановит, а init 6 перезагрузит систему.

Текущий уровень исполнения записан в переменную RUNLEVEL; соответственно, узнать его можно, подав команду echo $RUNLEVEL.

Иногда механизм уровней исполнения используется для попеременной эксплуатации системы в различных режимах (как сетевой или изолированной рабочей станции; как сервера БД и файлового сервера и т.п.), но гораздо чаще к нему прибегают при администрировании системы. Например, при возникновении неполадок, предположительно связанных с сетевыми службами, может понадобиться загрузить ситему без их запуска. При выполнении ряда работ на многотерминальных системах бывает необходимо перейти в однопользовательский режим.

На Рисунок 3.12, «Рис. 1-96» приведен пример файла /etc/inittab ОС ALT Linux с сокращениями и переводами комментариев.

# /etc/inittab: init(8) configuration.
# $Id: admin-intro.xml,v 1.2 2004/02/20 10:02:58 kirill Exp $

# Уровень исполнения по умолчанию.
id:3:initdefault:

# Загрузочный сценарий конфигурации|инициализации.
# Исполняется первым за исключения аварийной (-b) загрузки.
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

# Что делать в однопользовательском режиме.
~~:S:wait:/sbin/sulogin

# /etc/rc.d/rc исполняет S- и K-сценарии при переходе 
# между уровнями.
#
# Runlevel 0 - остановка.
# Runlevel 1 - однопользовательский.
# Runlevels 2-5 - многопользовательские.
# Runlevel 6 - перезагрузка.

l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
# Обычно не исполняется, но сюда откатывается в аварийной 
# ситуации.
z6:6:respawn:/sbin/sulogin

# запуск программы регистрации getty.
#
# Поле "id" ОБЯЗАНО совпадать с последним символом имени 
# устройства терминала.
#
# Формат:
# :::
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

# Запуск программы регистрации на уровне 5
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

Из вышесказанного этот пример должен быть более или менее понятен.

Обратим лишь особое внимание на строки вида

ид:уровень:wait:/etc/rc.d/rc уровень

На каждом уровне исполняется лишь одна из них, а суть ее исполнения заключается в том, что подается команда «/etc/rc.d/rc» с номером уровня в качестве операнда.

Кроме этого сценария, инициализационные сценарии включают также сценарии запуска и остановки системных служб (/etc/rc.d/init.d/*) и каталоги /etc/rc.d/rc*.d, соответствующие отдельным уровням исполнения, содержащие ссылки на сценарии запуски и остановки, причем ссылки с именами, начинающимися на K, указывают на сценарии, которые должны быть исполнены при выходе с данного уровня, а начинающимися на S — на те, которые должны быть исполнены при входе на уровень. Администратор может изменять состав уровней, удаляя и добавляя ссылки в этих каталогах.

Процесс (как, например, init), не имеющий управляющего терминала, и управляемый содержимым специального файла (а также межпроцессной сигнализацией и (меж)сетевой связью), называется «демоном»^[26]. Демоны выполняют целый ряд важных системных и прикладных задач, как-то: обслуживание очередей печати, обслуживание очередей отложенных и периодических процессов, обработка сигналов аппаратной системы управления питанием и т.п. В качестве демонов реализуются также большинство сетевых сервисов, таких, как серверы WWW и электронной почты.

Команду, запускающую сервер, принято выбирать так, чтобы она заканчивалась на букву d. Например, управлением отложенными процессами занимается демон atd, периодическими — crond. Сетевые сервисы часто именуются по обслуживаемому ими протоколу с прибавлением той же буквы, например, httpd отвечает за сервис WWW, httpd — за FTP-сервер и т.п.

Постоянно исполняемые демоны запускаются в процессе запуска системы, как было описано выше.

Помимо процессов, инициируемых пользователем, подающим команды, и постоянно исполняющихся демонов, в системе определены отложенные и периодические процессы.

Отложенные процессы — это процессы, запускаемые командой, помещенной в очередь отложенных процессов. Постановка команды в очередь отложенного исполнения выполняется посредством команды at, а само исполнение — посредством соответствующего демона (atd).

Периодические процессы — это процессы, поставленные в соответствующую очередь, и выполняющиеся по расписанию. Типичным примером периодических процессов является проверка целостности файловых систем на сервере, выполняющаяся обычно в то время, когда система не загружена или загружена в минимальной степени выполнением прикладных задач. Домашний компьютер (если допустима его работа в ночное время) может быть настроен на получение по коммутируемой связи почты с утра или передачу объемных файлов по FTP ночью. Постановка команды в очередь периодического исполнения осуществляется командой crontab, эта же команда с ключем -l применяется для просмотра очереди текущего пользователя. Сам запуск команд выполняется посредством демона crond.

Команда crontab может использоваться и для отложенного однократного исполнения; присутствие в стандарте отдельной команды at объясняется, в основном, историческими причинами.

Многие сервисы (демоны), а также ядро системы ведут файлы-журналы («логи»), в которые записываются важные события. Практически во всех системах эти журналы располагаются в файлах, распределенных по подкаталогам каталога /var/log/. К журналам администратор обращается, чтобы выяснить причины неполадок в системе.

Основная проблема, связанная с журналами, заключается в том, что они растут. Практически все ОС предлагают набор средств, позволяющих рационально управлять этим процессом, например, сжимать данные более чем недельной давности и окончательно удалять данные более чем месячной давности^[27]. Эти средства называются системой ротации журналов и должны быть описаны в документации на конкуретную ОС.

Обычно при установке системы в ней «заводится» как минимум один обычный пользователь сверх главного пользователя «root» и кортежа «фиктивных» пользователей, от имени которых запускаются различные системные (и, возможно, прикладные) сервисы.

При эксплуатации системы у администратора может возникнуть необходимость управления пользователями, включая добавление новых, удаление старых, временный запрет регистрации, изменение паролей и т.п.

Для этого предназначены команды useradd (добавление пользователя), userdel (удаление пользователя), passwd (изменение пароля), groupadd (добавление группы), groupdel (удаление группы). Также управлять пользователями можно, непосредственно редактируя файлы с информацией о них, включая /etc/passwd, /etc/group и /etc/shadow, имеющие табличную структуру, описанную на соответствующих страницах документации.

В «лекции» 5 файловая структура обсуждалась с точки зрения оператора, при полной абстракции логической структуры от ее физической реализации. С точки зрения администратора файловая структура состоит из одной или более файловых структур, которым соответствуют отдельные реальные или виртуальные носители информации. Большая часть файлов размещена на реальных (физических) носителях информации: разделах фиксированных (жестких) магнитных дисков и съемных накопителях: дискетах, компакт-дисках и DVD, твердотельных накопителях («флэш-драйвах»).

Соответствие между физическими носителями информации и элементами файловой структуры устанавливается с помощью команд монтирования и демонтирования устройств. Монтирование (mount) логически добавляет дерево файловой структуры, размещенной на устройстве, в качестве каталога файловой структуры системы; демонтирование (umount) логически удаляет такой элемент файловой структуры (см. Рисунок 3.13, «Рис. 1-97»).

/
 bin
 boot
 dev
 etc
 home
 lib
 mnt
 shuttle
...

mount /dev/hdb3 /mnt/shuttle
---------->

----------
umount /mnt/shuttle

/
 bin
 boot
 dev
 etc
 home
 lib
 mnt
 shuttle
 1
 2
 ...
... 

Команда mount принимает два операнда, первый из которых является именем блочного файла-устройства, содержащего файловую структуру, а второй — именем каталога, в который монтируется эта структура (каталог должен существовать до монтирования), и целый ряд ключей, из которых важнейшим является -t, указывающий тип файловой системы.

Тип файловой системы (ФС) — это регламент физической разметки носителя информации, указывающий, как именно располагаются на нем данные. Различные ОС поддерживают различные наборы файловых систем; фактически, стандартизована только файловая система для компакт-дисков. Самым «всеядным» является ядро Linux, поддерживающее порядка двух десятков различных ФС, как разработанных специально для ОС GNU/Linux, так и для других ОС, включая альтернативные.

Среди них стандарт компакт-дисков iso9660, традиционная ФС Linux ext2, новые ФС Linux ext3, jfs и reiserfs, набор ФС, используемых в ОС MS-DOS, Microsoft Windows и Microsoft Windows NT (msdos, vfat, ntfs) и т.д. Следует знать также о виртуальной ФС proc, при помощи которой в файловую структуру ОС отображаются исполняемые процессы.

Из блочных файлов-устройств нам интересны прежде всего:

Жесткие диски и другие накопители, подключаемые к IDE- и SCSI-контроллерам, обозначаются буквами. /dev/hda соответствует ведущему (master) диску на первом (primary) контроллере IDE, /dev/hdb — ведомому (slave) диску на том же контроллере, /dev/hdc — ведущему диску на втором (secondary) контроллере и т.д.

Поскольку в случае с жесткими дисками томом файловой системы выступает не диск в целом, а его раздел, отдельные разделы дисков также отображены в каталог /dev/ в форме /dev/hdnm, где n — буквенное обозначение диска, а m — число, указывающее номер раздела (начиная с 1). Числам 1-4 соответствуют первичные разделы жесткого диска, числам начиная с 5 — логические разделы вторичного раздела (вне зависимости от количества первичных разделов).

Таким образом, третий раздел ведомого диска на первом контроллере получит наименование /dev/hdb3. Смонтировать содержащуюся на нем файловую структуру в каталог /mnt/shuttle/, в предположении, что она имеет тип VFAT, можно командой mount -t vfat /dev/hdb3 /mnt/shuttle.

Монтирование ФС можно упростить, задав строки, соответствующие устройствам и каталогам, в файле /etc/fstab. Этот файл состоит из строк, каждая из которых содержит до шести полей, разделенных пробелами.

Пятое и шестое поля содержат специальную информацию для программы резервного копирования dump и программы контроля целостности ФС fsck, соответственно. Из параметров мотирования упомянем:

Пример содержимого такого файла приведен на Рисунок 3.14, «Рис. 1-98»

/dev/hdb5 / reiserfs notail 1 1
/dev/hdb7 /home reiserfs notail 1 2
/dev/cdrom /media/cdrom auto user,iocharset=koi8-r,umask=0,exec,codepage=866,ro,noauto 0 0
/dev/floppy /media/floppy auto user,iocharset=koi8-r,umask=0,sync,exec,codepage=866,noauto 0 0
/dev/hdb1 /mnt/shuttle vfat iocharset=koi8-r,umask=0,codepage=866 0 0
proc /proc proc gid=19 0 0
/dev/hdb6 swap swap defaults 0 0

Обратите внимание на две последних строки: строка

proc ...

содержит ключевое слово proc вместо имени устройства (т.к. этой виртуальной файловой системе не соответствует никакое устройство), а строка

/dev/hdb6

содержит ключевое слово swap вместо указания точки монтирования (эта строка, на самом деле, ничего не монтирует, а указывает раздел, на который осуществляется сброс виртуальной памяти, не помещающейся в ОЗУ).

В нашем примере при загрузке системы будут смонтированы все устройства, упомянутые в строках, не содержащих noauto в поле параметров. Компакт-диск и гибкий диск можно будет смонтировать, подав простую команду mount /dev/cdrom или mount /dev/floppy, причем сделать это (а также демонтировать устройство) сможет любой пользователь (параметр user).

Разработчики некоторых дистрибутивов GNU/Linux идут дальше и задействуют предусмотренную ядром функцию автомонтирования съемных носителей: при обращении к каталогу, включенному в систему автомонтирования, система пытается выполнить монтирование носителя, предположительно в нем содержащегося.

И, наконец, стоит ответить на вопрос, который наверняка возник у внимательного читателя: если информация, касающаяся монтирования ФС при загрузке, сама расположена на одной из ФС, как ядро получает к ней доступ? При загрузке ядра оно внутренними средствами монтирует файловую систему / в соответствие с включенным в него явным указанием на физическое устройство, ее содержащее. Изменить этот указатель можно, задав соответствующий параметр в загрузчике или «перепрошив» указатель в ядре командой rdev.

Обычно инсталлятор (программа установки ОС) выполняет первичную разметку или переразметку жестких дисков. При добавлении в систему нового диска администратору следует определить, как будет использоваться его емкость и осуществить его разбиение на разделы и создание файловых структур в этих разделах. В GNU/Linux и BSD для этого служат команды fdisk (форматирование диска) и makefs (создание ФС), другие ОС могут предоставлять другой инструментарий для решения этой задачи.

Администратор занимается также обновлением и добавлением отдельных компонентов системы и прикладных программ и пакетов. Современные ОС обычно включают в себя развитые средства управления пакетами, благодаря которым в большинстве случаев эти процедуры тривиальны. Эти средства должны быть описаны в документации.

В состав задач по администрированию входят также необходимые действия по управлению оборудованием при добавлении или смене различных устройств. Обычно это наиболее хорошо описанные в документации процедуры; к тому же в современных системах существуют средства, автоматизирующие этот процесс в большинстве случаев (например, kudzu в GNU/Linux). Отметим, что, вопреки распространенному мнению, далеко не все устройства требуют специфической поддержки на уровне ядра или даже системы. Некоторые устройства поддерживаются в своей специфике прикладными программами и пакетами (например, принтеры и сканеры), а от ядра требуется лишь обобщенные методы, предоставляющие физическое устройство «сырым» в распоряжение прикладных процессов.

В состав административных задач входит и администрирование сетей — тема, слишком сложная даже для краткого обсуждения здесь — разумеется, это относится к системам, постоянно включенным в сети или соединяемым с ними по коммутируемым каналам связи.

Также за рамками обсуждения остается традиционно относимое к ведению системного администратора резервное копирование файловых структур.