Основные задачи системного администрирования. Процессы и их идентификаторы
К обязанностям системного администратора обычно относят следующие задачи:
- подключение и настройка аппаратных устройств;
- установка и обновление программного обеспечения;
- запуск и настройка общесистемных сервисов (конфигурирование системы);
- управление пользователями;
- управление процессами;
- распределение ресурсов;
- обеспечение безопасности.
Вопросы подключения и настройки аппаратных средств, а также процедуры установки и обновления программного обеспечения мы рассмотрим в двух последующих главах. Остальные задачи системного администрирования будут кратко рассмотрены в настоящем разделе. Начнем с рассмотрения того, как происходит процесс загрузки ОС. Дело в том, что этот этап во многом определяет режим последующей работы системы и ее конфигурацию. Если вы умеете влиять на процесс загрузки, значит, вы уже сможете добиться желаемой конфигурации системы после загрузки.
Но для понимания процедуры начальной загрузки необходимо иметь самое общее представление о том, что такое процесс в системе, поскольку это понятие будет постоянно использоваться в дальнейшем.
В самом первом приближении можно считать, что процесс — это загруженная в оперативную память программа. Но это не совсем точно, правильнее было бы сказать, что "процесс выполняет программу". Дело в том, что в Linux вначале запускается процесс, который загружает в оперативную память программу из указанного ему файла и начинает ее выполнять. Это означает, что каждый процесс должен быть запущен (как говорят — "порожден") каким-то другим процессом. То есть для каждого процесса однозначно определен его "родитель" (или "предок"), для которого данный процесс является "дочерним" (или "потомком"). Если вы хотите увидеть "дерево" запущенных в вашей системе процессов, выполните команду pstree. Вывод этой команды позволяет увидеть, что "отцом" всех процессов в системе (или "корнем дерева процессов") является процесс init, который первым запускается после загрузки ядра.
Каждый процесс в системе имеет уникальный идентификатор — PID, назначаемый процессу при запуске. Процесс с идентификатором 1 выполняет программу init. Именно по этим идентификаторам система различает процессы. Каждый запущенный процесс в любой момент времени находится в одном из следующих состояний: активен (R), приостановлен (T) или "спит" (S). Текущее состояние процесса называют статусом процесса.
Кроме идентификатора и статуса для каждого процесса в специальных структурах ядра сохраняются следующие данные (приводимый ниже перечень является далеко не полным):
- полная командная строка запуска выполняемой процессом задачи;
- информация об отведенном процессу адресном пространстве;
- ссылка на текущий рабочий каталог и корневой каталог процесса (последний служит для ограничения доступа процесса к файловой структуре);
- таблица открытых процессом файлов;
- так называемое окружение процесса, т. е. перечень заданных для данного процесса переменных с их текущими значениями;
- атрибуты, определяющие права и привилегии процесса,
- таблица обработчиков сигналов;
- указание на родительский процесс;
- пользовательская маска (umask) или маска доступа — указание на то, какие права надо удалить при создании нового файла или каталога из стандартного набора прав, присваиваемых файлу (каталогу).
Поскольку Linux — система многозадачная, одновременно может быть запущено много процессов. Впрочем, слово "одновременно" здесь применено не совсем корректно, поскольку на самом деле в каждый момент времени выполняется только один процесс. (Для точности следует заметить, что в многопроцессорных системах, на которых Linux тоже может работать, одновременно могут выполняться несколько процессов, но мы рассматриваем только однопроцессорные системы). Планировщик процессов выделяет каждому процессу небольшой квант времени и по истечении этого кванта передает управление следующему процессу. Кванты времени, выделяемые каждому процессу, так малы, что у пользователя создается иллюзия одновременного выполнения многих процессов. А для того, чтобы некоторые, наиболее важные процессы, получали больше процессорного времени, для каждого процесса установлен приоритет.
Пользователи могут "общаться" с процессами путем посылки им сигналов. Процессы тоже общаются друг с другом посредством сигналов. Когда мы нажимаем комбинацию клавиш <Ctrl>+<C>, чтобы завершить выполнение какой-то программы, мы фактически посылаем соответствующему процессу сигнал "Завершить работу". Завершаясь, процесс посылает родительскому процессу сигнал о своем завершении. Но бывают случаи, когда родительский процесс завершается раньше дочернего. Процессы, не имеющие родителя, называются "сиротами". "Сироты" автоматически усыновляются процессом init, который и принимает сигналы об их завершении. Если процесс-родитель по каким-то причинам не может принять сигнал о завершении дочернего процесса, то процесс-потомок превращается в "зомби" и получает статус Z. Процессы-зомби не занимают процессорного времени (т. е. их выполнение прекращается), но соответствующие им структуры ядра не освобождаются. Уничтожение таких процессов — одна из обязанностей системного администратора. Наконец, процесс может надолго "впасть в сон", прервать который не удается. Статус таких процессов обозначается символом D. Уничтожить их удается только при перезагрузке системы.
Особым видом процессов являются демоны. Вообще-то в них нет ничего особого. Это просто процессы, выполняющиеся в фоновом режиме, без вывода каких-либо данных на терминал. Демоны обычно используются для выполнения сервисных функций, обслуживания запросов от других процессов, причем не обязательно выполняющихся на данном компьютере.
Надо еще упомянуть, что процессы могут запускать ("внутри себя") отдельные нити (thread), или потоки. Нити — это параллельно выполняемые части одной программы, которые в Linux реализованы как процессы, запускаемые со специальным флагом. С точки зрения системы они отличаются от других процессов только тем, что для них не создается отдельное окружение, они выполняются в среде родительского процесса.
Приведенных данных о процессах нам пока достаточно (к рассмотрению процессов мы еще вернемся в разд. 8.4).
