Заметки о Linux-консоли
2. Что же такое консоль
Алексей Федорчук
[email protected]
Как уже было сказано, в случае настольной машины консоль - это сочетание
экрана монитора и клавиатуры (мышь пока оставим в покое). То есть некая
физическая реалия, правда? Правда, чистая правда, но - не вся правда.
Потому что одно из первых открытий, которое совершал ранее начинаюший
линуксоид, - так называемые виртуальные консоли. Помнится, меня на первой
фазе знакомства с Linux'ом они просто привели в восторг (каковой не
ослабевает и по сей день). Нынче - не то: пользователь ну очень
дружественного к нему дистрибутива, где по умолчанию устанавливается
графический вход в систему, имеет шанс просто не узнать о них...
Виртуальные консоли - это (почти) самостоятельные системы (правда,
работающие за счет одних и тех же ресурсов), в каждой из которых может быть
открыт отдельный сеанс работы пользователя (или пользователей - а даже в
самой-рассамой персональной Linux-системе их как минимум двое, включая
root'а) и запущен совершенно независимый круг задач (включая оконную истсему
X), со своими собственными настройками, наиболее для этого круга
подходящими.
По умолчанию в большинстве дистрибутивов Linux активизировано шесть
витруальных консолей (во FreeBSD, например, - восемь). Переключение между
ними традиционно осуществляется комбинацией клавиш Alt+(F1-F6), клавиша
PrtScr перемещает в следующую, после текущей, виртуальную консоль. Кроме
того, т.н. Win-клавиши, без которых не обходится ни одна современная "доска",
по умолчанию также служат для навигации по виртуальным консолям, позволяя
перейти, скажем, к последней использвовшейся, и т.д. - точно не помню, потому
что всегда переопределяю их назначение.
Раз уж зашла речь о переопределении - сделаю два маленьких замечания.
Во-первых, комбинация Alt+F# для перехода между консолями не являет собой
нечто предопределенное божественным промыслом. Ибо зависит исключительно от
текущей раскладки клавиатуры, о чем подробнее будет говориться в одной из
следующих заметок. Другое дело, что во всех известных мне штатных раскладках
для Linux (и FreeBSD) именно эта комбинация задействована под навигацию по
консолям (тогда как в раскладках OpenBSD, например, используется комбинация
Alt+Control+F#). Но при желании такое положение дел можно изменить (и об этом
также речь пойдет впереди) - другой вопрос, нужно ли это делать.
Во-вторых, на некоторых мультимедийных клавиатурах и клавиатурах
ноутбучного типа, с которыми мне приходилось сталкиваться, дополнительные
win-клавиши категорически отказывались выполнять свои навигационные функции.
И вообще, следует помнить, что во всех Unix-системах, вследствие их
кросс-платформенности, гарантированно однозначно ведут себя только основные
алфавитно-цифровые клавиши, прочие же (стрелки управления курсором, клавиши
на цифровом блоке, даже Delete и Backspace) в общем случае отнюдь не
обязаны выполнять привычные пользователям связки PC-Windows обязанности.
К слову сказать - именно в этом одна из причин неувядающей популярности
текстового редактора vi (и его клонов) среди системных администраторов: в
какой бы системе своего подшефного зоопарка он ни оказался, его не оставит
чувство уверенности в том, что привычные клавиши командного режима (под
которые задействована только основная часть "доски") будут всегда вести себя
совершенно однозначно.
Однако я отвлекся, вернемся к нашим консолям. Я уже говорил, что каждая
виртуальная консоль может рассматриваться как самостоятельная, индивидуально
настроенная, система. С оговоркой - "почти". Потому что в том, что касается
пользовательских настроек программного уровня, это верно безусловно:
авторизовавшись на второй консоли от лица другого пользователя, мы получаем
рабочую среду, свойства которой описаны в его пользовательских
конфигурационных файлах. Однако что касается собственно свойств консоли - тут
существуют многочисленные ограничения.
Одни из свойств консоли (такие, как цвет шрифта и фона) действительно
могут быть настроены независимо для каждой виртуальной консоли. Однако самые
важные для пользователя характеристики - шрифт и раскладка клавиатуры, -
загружаются для всех консолей сразу. Также на все консоли распространяется и
карта соответствия (так называемая mapscreen) кодировки ввода (то есть
раскладки клавиатуры) и кодировке вывода (то есть экранного шрифта), о чем
подробнее будет говориться в заметке о русификации. Хотя (и это важно) карта
соответствия не активизуется одновременно с активизацией произвольной
виртуальной консоли. Тем не менее, настроить одну консоль на вывод русских
текстов в кодировке KOI8-R, другую - в Windows-кодировке, а третью - так
вообще в Unicode, без дополнительных ухищрений (о которых я скажу в свое
время) не удастся.
Равноценны ли виртуальные консоли? Чтобы ответить на этот вопрос, придется
обратиться к истории. Во времена былинные, до рождества PC, существовали так
называемые большие машины, которые жили своей самостоятельной жизнью в
специально отведенных заповедниках, куда пользователям путь был заказан. И
общались с ними пользователи посредством так назваемых терминалов - локальных
мониторов и клавиатур, не имевших собственных вычислительных ресурсов - все
они были сосредоточны в главной машине, предоставлявший их терминалам через
последовательные линии связи (но нынешнему, COM-порты). Власть пользователей
была ограничена, каждый управлял только своими данными, и не имел
(теоретически) никакой возможности повлиять на систему в целом.
Однако имелся среди пользователей один умник, который всех напаривал
(пардон, всем управлял). Он назывался root-оператором (или просто root'ом),
обладал всевластием в масштабе данной системы и реализовывал это всевластие с
собственного, всевластного, терминала. Вот этот-то терминал всевластия и
назывался консолью в предначальном смысле этого слова.
Казалось бы, консоль - точно такой же терминал, что и любой
пользовательский. Однако root, обладая тайным знанием - своим собственным
паролем, от которого его всевластие и зависело, мог засадить в систему все
хитрости свои, все меры защиты, и все такое. В частности - запрещение
авторизоваться root'ом с любого другого терминала, кроме консоли. А для
напаривания (опять пардон, управления) пользователями он делал так, чтобы на
консоль выводились все системные сообщения (в том числе сообщения об ошибках
и информация об авторизации пользователей), почему консоль root'а и получила
название системной.
Однако PC уравняла пользователей в правах не хуже дивайса полковника
Кольта. И хотя даже на персоналке в любой Unix-системе по прежнему имеется
всевластный root, в роли его обычно выступает сам пользователь настольной
машины, И в его праве предоставить самому себе возможность авторизоваться
root'ом или обычным пользователем с любой из виртуальных консолей (случай
ущемления прав в домашних многопользовательских системах не рассматриваем,
это - дело семейное). Можно организовать даже автоматический беспарольный
вход в систему на любой из активизируемых при загрузке консолей.
Другое дело, что и тут можно зарезервировать для целей управления
какую-либо одну консоль (запретив с остальных авторизацию root'ом). А также
отвести отдельную консоль для вывода системных сообщений и сообщений об
ошибках. Однако от рождения все виртуальные консоли равноправны. Несколько
"равнее" других только текущая (в данный момент) консоль - именно на нее по
умолчанию выводятся системные сообщения (если вообще вывод их не подавлен,
как часто делается на настольных машинах). Разумеется, она же служит и для
отображения ввода, если не используются специальные приемы перенаправления
(но это - тема разговора о командных оболочках).
Еще одно отличие текущей консоли от всех прочих проявляется при запуске с
нее какой-либо программы графического режима, например, Иксов (а при этом в
первую очередь запускается вполне конкретная программа - X-сервер) или
приложений, основанных на библиотеке SVGAlib (последних, правда, немного,
кроме знаменитого Doom'а это, пожалуй, только графический вьювер zgv). В этом
случае текущая консоль просто блокируется вплоть до выхода из Иксов (или из
SVGAlib-программы). А для запушенной с нее программы активизируется новая
виртуальная консоль (об активизации новых консолей - в следующем разделе),
перехватывающая на себя и ввод, и вывод, то есть становящаяся текущей.
Блокируется при этом и традиционная клавишная комбинация перехода - Alt+F#.
Чтобы вернуться в какую-либо из виртуальных консолей, свободную от Иксов,
требуется уже три пальца - Alt+Control+F# (не ради ли единообразия в OpenBSD
она же используется для навигации по виртуальным консолям вообще?).
Забегая вперед, отметим, что использующая графику программа, запущенная из
консоли с поддержкой графического режима через frame buffer (кучеряво
получилось, впредь для этого попробую использовать термин фрейм-консоль),
занимает только консоль текущую. Правда, программ таких (пока?) очень
мало...
Уравнение в правах консоли и терминалов привело к тому, что ныне термины
(виртуальная) консоль и (виртуальный) терминал часто выступают в качестве
синонимов. И это, товарищи, почти правильно - хотя только для настольных
персоналок. И то, следует помнить, что если терминал на PC - всегда
виртуален, то консоль имеет и физическое вполощение - монитор и клавиатуру,
физически прикрученные к данному системному блоку. Можно сказать, что файл
устройства консоли (/dev/console) выступает в качестве реинкарнации активного
в данный момент виртуального терминала.
Кроме того, слово терминал служит для обозначения программ эмуляции
текстовой консоли с ее командной оболочкой (а в следующем разделе будет
показано, что консоль в большинстве случаев тесно сопряжена с шеллом) в
графическом режиме оконной системы X. Однако такие программы правильнее так и
называть - эмуляторами терминала (или терминальными окнами). И вообще, к
Linux-консоли они отношения не имеют, да и к Linux'у вообще - лишь косвенное,
так как являют собой обычное Иксовое приложение. Речи о них в этих заметках
не будет.
В заключение - несколько номенклатурных замечаний. Как известно, все, что
существует в Unix-системе статически - суть файлы, в том числе физические или
виртуальные устройства. И консоли тут - не исключение, каждой из них
соответствует свой файл в каталоге /dev. Выше упоминалось, что физической
консоли соответствует файл /dev/console, имеющий идентификатор группы
устройств, так называемый старший (major) номер устройства, равный 5, и
идентификатор конкретного устройства, младший (minor) номер, равный 1.
Виртуальные консоли в Linux'е ранее ставились в соответствие файлам вида
/dev/tty??, где ?? соответствовал порядковому номеру устройства и мог
изменяться в пределах от 0 до 63 (почему - будет подробно рассказано в
следующей заметке), хотя в реальности их могло быть меньше. Старший номер
всех их был равен 4, младший - был идентичен номеру устройства.
В большинстве современных Linux-дистрибутивов используется так называемая
файловая система устройств (devfs), вносящая существенные коррективы в
номенклатуру последних. Согласно ей, файлы устройств виртуальных консолей
сгруппированы в каталоге /dev/vc/ (в некоторых системах имя каталога, в
который монтируется devfs, может быть иным). И именуются они просто своими
номерами - /dev/vc/1, dev/vc/2 и так далее, каковые и выступаю заодно в
качестве младших номеров устройств (старший номер остается прежним - 4).
Во всех известных мне дистрибутивах, задействующих devfs, используется
также демон devfsd, обеспечивающий обратную совместимость с файлами устройств
в старой номенклатуре (собственно, дело не только в поддержке старой
номенклатуры, но это выходит за рамки сегодняшней темы). И потому в каталоге
/dev можно обнаружить и файлы устройств виртуальных консолей типа /dev/tty??.
Однако это - лишь символические ссылки на файлы реальных устройств, в чем
легко убедиться командой
$ ls -l /dev/tty*
которая выведет список вида
lr-xr-xr-x 1 root root 4 Июн 8 2003 /dev/tty0 -> vc/0
lr-xr-xr-x 1 root root 4 Июн 8 2003 /dev/tty1 -> vc/1
lr-xr-xr-x 1 root root 5 Июн 8 2003 /dev/tty10 -> vc/10
lr-xr-xr-x 1 root root 5 Июн 8 2003 /dev/tty11 -> vc/11
и так далее.
Однако теоретически при использовании devfs наличие файлов устройств
старого образца отнюдь не обязательно и зависит от настроек демона devfsd в
файле /etc/devfsd.conf. А, например, в моей самостройной системе я вообще
отказался от обратной совместимости, и никаких tty?? в ней нету. От чего, к
слову, никаких неудобств я не испытываю. И во всех остальных заметках
молчаливо подразумечается использование файловой системы устройств.
Вот и все общие слова, которые я хотел сказать о консолях. В следующей заметке разговор пойдет о том, сколько же их, консолей,
бывает в Linux-системе.
