Peppu edelläkin voi kiivetä: tekstieditointi ja samanaikaiset ohjelmat hankalalla tavalla

Raflaavasta otsikosta huolimatta tässäkin osuudessa on tärkeätä asiaa ja kokeiltavaa: Luodaan katsaus yhteen helppoon tekstieditoriohjelmaan, joka ainakin Linuxeista usein löytyy. Lisäksi saadaan yksi käyttäjän näkökulma prosessinhallinnan käsitteeseen, joka on keskeisimpiä, kun puhutaan nykyaikaisista käyttöjärjestelmistä.

Ota normaalisti pääteyhteys IT-palveluiden suorakäyttökoneelle. Komenna:

nano

Käynnistit juuri tekstieditorin nimeltä GNU nano. Sitä on aika helppo käyttää, mutta se ei ole kovin monipuolinen. Jatkossa, kun demoissa hiukan editoidaan ohjelmia ja muuta, voi periaatteessa käyttää nanoa, vaikka monipuolisemman editorin käyttö on ehdottomasti suositeltavaa. Opettajan mielessä pyöri keväällä 2019, että myöhemmän elämän helpottamiseksi monipuolisemman editorin käytöstä pitäisi tehdä jossain määrin pakollista... Keväällä 2020 annettiin jo aika jyrkkäkin suositus opetella Emacs tai Vim ensi tilassa. Ei tapahtunut mitään pahaa, vaan porukka oppi käyttämään järkevää editoria. Annetaan sama suositus siis vielä jyrkemmin keväällä 2021!

Noh, katsotaan nyt sitä Nanoa pieni hetki, kun tuli jo käynnistettyä se...

Nano-editori odottaa, että kirjoitat tekstiä.

Kokeile kirjoittaa jotain.

Sitten tutustutaan käyttöjärjestelmän prosessinhallintaan, kuten luvattiin.

Näppäile M-z eli jos yhteysohjelmassasi toimii Alt-näppäimen käyttö, niin oman koneen näppäily Alt-z tuottaa tuon. Jos ei toimi, niin paina ensin ESC ja sitten z. Pitäisi saada näkymään alalaidassa teksti "Suspension enabled" tai "Suspension käytössä", mikäli kieliasetukset ovat suomenkieliset.

Varmista, että haluttu teksti "Suspension enabled" tai "Suspension käytössä" ilmestyi ruutuun.

Näppäile Ctrl-z

Mitä tapahtui? Olet taas kuoressa. Komenna:

ps

Näet, että nano-ohjelma on yhä päällä. Mitäs, mitäs, ...?

Komenna:

jobs

Näet, että nano on pysäytettynä (kurssimonisteen yleistermi tälle on "suspended". POSIX-standardin määrittelemä sana on "Stopped", ja standardi sallii käyttää synonyyminä "Suspended"; suomenkielisillä kieliasetuksilla termi on näköjään "Pysäytetty"; nämä termit ja käännökset on tarkistettu uusimmista versioista viimeksi huhtikuussa 2020).

Voit antaa komentoja kuoressa ja käyttää muita ohjelmia. Kokeile vaikka vanha tuttu ls, joka listaa tiedostot. Pysäyttämäsi nano pysyy taustalla siinä tilassa, jossa sen pysäytit. Tämä on osa sitä käyttäjän näkökulmaa prosessinhallintaan, jonka teoriaa käyttöjärjestelmäkurssin luennoilla käydään läpi.

Komenna:

fg

Nyt viimeisin pysäytetty ohjelma tuli taas "etualalle" eli "foreground". Lisää tietoa näistä ja muusta löytyy tietenkin manuaalista, POSIXista ja muualta Internetistä.

Nano on aika itsensäselittävä ohjelma. Sen voi lopettaa kokonaan näppäilemällä Ctrl-x. Tämä ja muut näppäinkomennot näkyvät jatkuvasti Nano-ikkunan alalaidassa Demo 1:stä tutulla notaatiolla, kuten esimerkiksi ^X.

Jatkossa halutaan editoida ohjelmakoodia tekstieditorilla ja aika samanaikaisesti kokeilla, miten ohjelmakoodi toimii käytännössä. Editori ei siis voi olla koko ajan päällä samassa ikkunassa. Vaikka sen voi edellä kerrotuilla näppäilyillä laittaa väliaikaisesti odottelemaan, on olemassa paljon näppärämpi tapa, joka on syytä ottaa haltuun tosi pian eli just nyt!

Mikä on screen -ohjelma?

Useat "ikkunat" yhtäaikaa käynnissä olevien ohjelmien käyttöön ovat arkipäivää mikrotietokoneissa sekä myös tableteissa ja älypuhelimissa. Viimeksi mainittujen laitteiden pienellä näytöllä näkyy kerrallaan vain yksi ikkuna, mutta voidaan ajatella että muidenkin ohjelmien ikkunat ovat "alla" tallella, vaikkei niitä juuri nyt käytetä - sovellukset ovat käynnissä taustalla ja päällimmäisenä käytössä olevaa ohjelmaa voidaan vaihtaa jonkinlaisen ikkunamanagerin avustuksella.

Linux-pääteyhteyttäkin käytät mitä luultavimmin tavallisen ikkunan kautta, esimerkiksi mikroluokkaan tai kotikoneelle asennetun KiTTY-yhteysohjelman, Windowsin Powershellin tai Linuxin/Macin "Pääte" tai "Terminal" -ikkunan kautta.

Useiden sovellusten käyttäminen yhtäaikaa olisi näppärää myös palvelinkoneella: esimerkiksi tekstin editoiminen yhdessä ikkunassa ja ohjelman ajaminen ja tulosten tarkastelu toisessa ikkunassa olisi järkevältä kuulostava toimintamalli.

Pääteyhteyden rinnalle voisi periaatteessa avata toisen, ihan vain käynnistämällä KiTTYstä tai Powershellistä toinen instanssi ja ottamalla toinen rinnakkainen yhteys etäkoneeseen. Tässä demossa harjoitellaan kuitenkin erilaista tapaa saada aikaan eri ikkunoita tekstimuotoisen pääteyhteyden yli. Parhaana analogiana 2020-luvulla toimii varmaankin juuri tabletti/älypuhelin, jossa koko näytön täyttää yksi ohjelma kerrallaan, vaikka monia muitakin ohjelmia on päällä yhtäaikaa.

Apuohjelma nimeltä screen mahdollistaa yhdenaikaiset teksti-"ikkunat", joista yksi on kerrallaan näkyvillä pääteyhteydellä. Katso huvikseen manuaalisivua komentamalla:

man screen

Siitähän se lähtee (kopioitu em. komennon antamasta tulosteesta halava-tietokoneella vuonna 2020):

Screen is a full-screen window manager that multiplexes a physical
terminal between several processes (typically interactive shells).
Each virtual terminal provides the functions of a DEC VT100
terminal ...

Manuaalissa mainittu DEC VT100 on Intelin prosessoriin perustuva terminaalilaite, joka tuotiin markkinoille ennen tämän demolapun kirjoittajaa. Nykyisetkin päätteet emuloivat kyseistä vehjettä kivasti ( http://fi.wikipedia.org/wiki/VT100 ).

Manuaali kertoo asian pidemmästi, mutta tässä on lyhyt suomenkielinen kiteytys: Screen on ohjelma, joka monistaa yhden pääteyhteyden "päällekkäisiksi ikkunoiksi", joista yhtä voi käytellä ja toisissa voi olla ohjelmia käynnissä taustalla. Lisäksi screenin voi pyytää irrottautumaan (engl. detach) vanhempiprosessistaan, mikä tekee siitä erityisen miellyttävän apuvälineen etäkoneiden käyttöön: Käyttäjä voi kirjautua ulos etäkoneesta, mutta screen sekä kaikki sen avulla käynnistetyt ohjelmat voidaan jättää käyntiin palvelimelle. Tyypillinen käyttötarkoitus yliopiston opiskelijoiden ja henkilökunnan keskuudessa onkin silminnähden (useimpina kellonaikoina komennolla ps -ef todeten) IRC-keskusteluverkon käyttö siten, että keskustelijan asiakasohjelma on läsnä, vaikka itse henkilö ei olisi kirjautuneena palvelimelle. Jotkut näyttävät käyttävän myös tekstimuotoisia email-ohjelmia, joista etäkoneillemme on asennettu ainakin pine ja mutt. 2010-luvun loppua kohti tapahtui merkittävää hiljenemistä näiden ohjelmien käytössä, mutta vielä 2021 voit huomata, että irssi siellä hyvinkin pyörii joillain käyttäjillä ainakin halava-tietokoneessa.

Screenin käynnistäminen, irtauttaminen ja liittäminen

Jos sinulla ei vielä ole palvelimella käynnistettyä screeniä, ensimmäinen lähtee päälle oletusasetuksilla komentamalla:

screen

Komento sellaisenaan ilman argumentteja käynnistää aina uuden instanssin screenistä. Tyypilliseen käyttötarpeeseen yksikin riittää! Aloittelijalle tulee helposti vahingossa käyntiin monta screeniä, mikä aiheuttaa hämmennystä. Tästä tehtiin keväällä 2020 erillinen opetusvideo "Screen-ohjelman käyttöön avustusta aloittelijalle", jossa selitetään aiheesta lisää esimerkin kera. Nyt voi olla hyvä hetki katsoa kyseinen video - ja myöhemmin uudelleen aina niin kauan, kunnes videossa käsitelty ilmiö ei ole enää mikään ongelma.

Kokeillaan nyt komentojen antamista screenissä.

Anna joku simppeli komento, jolla on tuloste. Esimerkiksi:

ls

Screeniä ohjataan kaksimerkkisillä ohjauskomennoilla, jotka oletusarvoisesti aloitetaan painamalla Ctrl-a ja jatketaan toisella näppäimellä. Screenin irrottaminen vanhempiprosessista tapahtuu näppäilyllä Ctrl-a d eli ensin painetaan Ctrl-a ja seuraavaksi d. Kokeile.

Tilanne pitäisi olla, että edellä käynnistetty screen-prosessi on yhä taustalla, irrallaan pyörimässä. Siihen voi kytkeytyä uudelleen (reattach) komennolla:

screen -r

Tyypillistä on laittaa toiseksi argumentiksi vielä -d (detach) jolloin screen osaa irrottautua toisesta pääteyhteydestä, jos se oli sellaiseen kytketty, esimerkiksi jos käytät palvelinta välillä kotikoneelta, välillä mikroluokasta ja välillä läppäristä tai älypuhelimesta käsin:

screen -d -r

Kokeile. Pitäisi päästä takaisin edelliseen näyttöön. Jos jostain syystä on päällä useita instansseja screenistä, sinulle näytetään lista kyseisten instanssien prosessi-ID:stä, joista pitää antaa argumenttina se, johon halutaan kytkeytyä. Tarvittaessa katso opastusvideo.

Screenin lopettaminen

Koko screen lopettaa toimintansa silloin, kun sillä ei ole itsellään enää yhtään lapsiprosessia. Kokeile lopettaa screen kirjoittamalla screenin sisällä pyörivään kuoreen:

exit

Nyt screenillä ei ollut enää mitään tehtävää, ja sen suoritus loppui. Seuraava komento ei siis löydä yhtään olemassa olevaa screen-instanssia irrotettavaksi edellisestä yhteydestä ja liitettäväksi siihen, jossa operoit:

screen -d -r

Saa kokeilla. Jatketaan kuitenkin harjoituksia tämän demon loppuun screenissä, joten käynnistä se uudelleen. Komennon osaat jo. Kertaa edeltä tarvittaessa!

Screenin käyttelyä

Manuaalissa luetellaan runsaasti screenin komentoriviargumentteja ja näppäinkomentoja. Tässä on peruskäytön kannalta tärkeimmät näppäinyhdistelmät poimittuna suoraan englanninkielisestä manuaalisivusta. Vapaat suomennokset ja toimintakuvaelma löytyvät alempana. Päällekkäisistä vaihtoehdoista voi valita jomman kumman; joissakin toiminnoissa on vain yksi vaihtoehto. Isoilla ja pienillä kirjaimilla on screenin käyttöliittymässä eroa:

C-a a       (meta)        Send the command character (C-a) to window. See escape command.

C-a c
C-a C-c     (screen)      Create a new window with a shell and switch to that window.

C-a d
C-a C-d     (detach)      Detach screen from this terminal.

C-a f
C-a C-f     (flow)        Toggle flow on, off or auto.

C-a n
C-a C-n     (next)        Switch to the next window.

C-a p
C-a C-p     (prev)        Switch to the previous window (opposite of C-a n).

C-a ?       (help)        Show key bindings.

C-a [
C-a C-[
C-a esc     (copy)        Enter copy/scrollback mode.

Komennoista Ctrl-a d (detach) tuli käsiteltyä ja kokeiltua jo aiemmin. Yleensä pääteyhteyssessio päättyy juuri screenistä irrottautumiseen tällä näppäilyllä ja yhteyden päättämiseen exit -komennolla. Seuraavassa selitetään muut komennot ohjeen kirjoittajan mielipiteen mukaisessa tärkeysjärjestyksessä peruskäytön kannalta.

Näppäily Ctrl-a c luo uuden ikkunan aiempien päälle, ja käynnistää ikkunaan kuoren. Päällimmäisenä olevaa ikkunaa voi vaihtaa luontijärjestyksessä seuraavaan (next) ja edelliseen (previous) näppäilyillä Ctrl-a n ja Ctrl-a p. Näppäilyllä Ctrl-a f vaihtuva Flow-tila (on/off/auto) vaikuttaa tiettyjen näppäinten tulkintatapaan - kurssin luennoilla käytetyssä sessiossa tila on off, ja se saattaa vaikuttaa siihen, miten erityisnäppäilyt vaikuttavat luentoesimerkeissä.

Yhteensopivuuden varmistamiseksi voit itsekin asettaa oman screen-sessiosi flown off-tilaan. Jos näppäilyt alkavat tehdä jotakin odotuksesta poikkeavaa, kannattaa tarkistaa, onko vahingossa tullut vaihdettua flow johonkin muuhun kuin off. Varmista, että flow on jälleen off, ja kenties havaittu ongelma näppäilyissä poistuu sillä.

Näppäilyllä Ctrl-a esc pääsee selaamaan screenin tulostehistoriaa (lisäselvitys alempana). Näppäily Ctrl-a a syöttää päällimmäisessä ikkunassa olevalle prosessille todellisen Ctrl-a -painalluksen, jota sille ei muilla keinoin pysty screenin kautta syöttämään, koska screen nappaa sen omaan tarkoitukseensa. Näppäily Ctrl-a ? näyttää listan screenin osaamista näppäinyhdistelmistä, joita tässä selviytymisohjeessa ei ole tarvetta mainita. Manuaali kertoo enemmän ja Internet vielä enemmän.

Potentiaalisia kummallisuuksia

Screenin käytössä on seuraavanlaisia implikaatioita:

• Screen emuloi yhden 1970-lukulaisen kuvaruudun kokoista terminaalinäyttöä. Tulostehistoria ei välity pääteyhteyden yli omaan terminaali-ikkunaasi, vaan ohi kiitäneet tulosteet on katsottava screenin omasta tulostepuskurista näppäilyllä Ctrl-a esc. Tulostepuskurin tarkastelusta pääsee pois näppäilemällä pelkästään Esc. Screenissä on myös oma sisäinen copy-paste leikepöytä, jonka käyttöä ei tässä käsitellä. Manuaali kertoo kaiken, mikäli kiinnostaa.
• Ctrl-a on tyypillinen näppäily, jota tarvitaan esimerkiksi tekstieditoreissa ja kuoren komentorivin muokkauksessa (joissa se yleensä siirtää kursorin rivin alkuun). Voi kestää aikansa tottua siihen, että täytyykin painaa kahta nappia Ctrl-a a. Jos tämä häiritsee, screenin voi kyllä säätää kuuntelemaan jotakin muuta näppäintä Ctrl-a:n sijasta, mutta tässä ei mennä nyt niin syvälle. Manuaali kertoo lisää kustomoinnista.
• Flow control -moodi voi vaihtua päälle painalluksella Ctrl-a f myös vahingossa ja epähuomiossa, jolloin voi olla hetken hukassa, kun esimerkiksi Ctrl-c ei tee sitä mitä olettaa (vaikkapa emacs-tekstieditorissa). Tilanne on kyllä välittömästi korjattavissa vaihtamalla moodi pois päältä.
• Tyypillisistä käyttötarkoituksista (idlaaminen IRCissä ym.) johtuen screen-ohjelmaa ei juurikaan sammuteta ennen kuin palvelin käynnistetään uudelleen ylläpitosyistä. Kohteliasta on olla jättämättä aivan täysin turhia screeneja auki - ovathan ne lapsiprosesseineen viemässä resursseja tuhansien käyttäjien yhteisestä palvelinkoneesta! Esimerkiksi tämän kurssin ajan on kuitenkin aivan OK tehdä rinnakkaisissa screen-ikkunoissa demoja ja antaa niiden olla päällä vaikka maaliskuusta toukokuuhun, jos palvelin pysyy päällä. Käy vaikka tenttiarvostelun jälkeen kesäkuussa sulkemassa screenisi, jos et keksi jatkaa omatoimisesti jotain kokeiluja tai alkaa idlaamaan IRCissä...
• Palvelinkoneet tulleevat käynnistymään uudelleen pari kertaa kurssin aikanakin, joten muista kuitenkin tallentaa esimerkiksi tekstieditorissa muutetut tiedot. Uudelleenkäynnistyksen jälkeen luonnollisesti täytyy oma screen käynnistää uudelleen, ja tallentamattomat tiedot ovat todennäköisesti hukkuneet.

Kokeile screenin käyttöä hieman, eli ikkunoiden luontia, ikkunoiden sulkeutumista kuoreen kirjoitetulla exit -komennolla ja ikkunoiden välillä vaihtamista. Tämän demon palautustehtävä kirjoitetaan yhdessä screen-ikkunassa etäkoneeseen asennetulla tekstieditorilla, ja sitä kokeillaan toisessa screen-ikkunassa. Palautustiedoston muodosta tarkastaja voi päätellä, että olet käytellyt screeniä ja editoria toivotulla tavoin.

Screenin ymmärtäminen ja opettelu varhaisessa vaiheessa helpottaa toimintaasi jatkossa todella paljon.

Tehokkaampaa näppäilyä

Aiemmassa demossa tutustuit interaktiivisen bash-kuoren komentorivin editointiin ja edellisten komentojen hakemiseen komentohistoriasta nuolinäppäimiä käyttäen sekä tiedostojen nimien täydentämiseen tabulaattorilla (muistele ja kertaa tarvittaessa). Pidemmän päälle voi olla hyödyllistä viedä "selkäytimeen" näppäinyhdistelmät, joilla saman voi tehdä siirtämättä käsiä nuolinäppäimille. Nämä samat näppäinyhdistelmät toimivat myös monissa tekstipohjaisissa sovellusohjelmissa, kuten joissakin tekstieditoreissa:

Ctrl-p   vastaa nuolta ylös ("p" == previous line)

Ctrl-n   vastaa nuolta alas ("n" == next line)

Ctrl-f   vastaa nuolta oikealle ("f" == forward)

Ctrl-b   vastaa nuolta vasemmalle ("b" == backward)

Ctrl-e   vastaa end-näppäintä ("e" == end)

Ctrl-a   vastaa home-näppäintä ("a" == ??)

HUOM: Screeniä käytettäessä Ctrl-a on oletuksena komentonäppäin, joten
varsinaisen Ctrl-a:n tuottaminen vaatii screenissä tuplanäppäilyn:
"Ctrl-a a" eli ensin Ctrl-a ja sitten erikseen a.

Näppäinyhdistelmät vaikuttaisivat periytyvän aiemmista käytänteistä aina 1960- ja 1970-luvuilta saakka. Tarkkaavaisten opiskelijoiden löytämiä linkkejä historiakatsauksiin näppäilyjen osalta:

• http://unix.stackexchange.com/questions/179671/why-is-the-shortcut-ctrl-a-jumping-to-the-start-of-a-line-in-the-terminal
• https://en.wikipedia.org/wiki/Software_flow_control

Kun näitä lähdet kokeilemaan, huomaa, että viereisistä näppäimistä tapahtuu sitten jotain aivan muuta. Suurin osa niistä on erittäin hyödyllisiä toimenpiteitä tehokäyttäjälle, mutta saattavat joskus yllättää varomattoman näppäilijän, joka ei osu alunperin tarkoittamaansa näppäimeen. Tässä potentiaalisimpia yllätysten aiheuttajia:

Ctrl-c   tyypillisesti lopettaa käynnissä olevan ohjelman

Ctrl-z   tyypillisesti pysäyttää käynnissä olevan ohjelman
         (tätä kokeiltiin demon alussa nano-editorissa)

Ctrl-d   tyhjän rivin alussa painettuna lähettää hangup-viestin,
         jolloin mm. kuori loppuu saman tien ikään kuin olisi
         kirjoitettu komento "exit".

         Eipähän jatkossa tule yllätyksenä, jos yhteys katkeaa tästä
         syystä saman tien, vahingossa tai tahallaan. "Lepääminen
         d-kirjaimen päällä", niin että tulee automaattisesti monta
         Ctrl-d -painallusta, aiheuttaapi kaikkien screenissä
         olevien kuori-ikkunoiden sulkeutumisen yksi kerrallaan,
         viimeisen sulkeutuessa itse screen-ohjelman sulkeutumisen
         ja seuraavaksi vielä koko pääteyhteyden sulkeutumisen.

         Rivin keskellä painettuna poistaa osoittimen alla olevan
         kirjaimen ("d" == delete)

Ctrl-j   Sama kuin enter, ts. komento lähtee saman tien.. VARO, jne..

Ctrl-m   Myös sama kuin enter, ts. komento lähtee saman tien.. VARO, jne..

Ctrl-o   Myös sama kuin enter, ts. komento lähtee saman tien.. VARO, jne..

Ctrl-i   Sama kuin tabulaattori, eli voi käyttää tiedostonimien
         täydentämiseen

Ctrl-l   Eli ällä. Tyhjentää terminaalinäkymän kuten komento clear.
         ("l" == cLear(?))

Ctrl-s   Pysäyttää tekstien saapumisen käyttäjälle päin (terminaalin
         standardisisääntulo), ei vaikuta palvelimelle päin meneviin
         näppäilyihin. Voi siis vaikuttaa ikään kuin yhteys olisi
         "jumissa", vaikkei se oikeasti ole. ("s" == ?? ks. edellä
         mainittu opiskelijan löytämä linkki historiakatsaukseen)

Ctrl-q   Jatkaa tekstien näyttämistä käyttäjälle päin, eli "korjaa
         Ctrl-s:n aiheuttaman näennäisen 'jumittumisen'" ("q" == ??
         ks. edellä mainittu opiskelijan löytämä linkki
         historiakatsaukseen)

Komentorivin editointia tehostavat entisestään mm. seuraavat näppäilyt:

Ctrl-k   Leikkaa rivin lopun osoittimesta oikealle päin komentorivin
         omalle leikepöydälle ("k" == kill)

Ctrl-u   Leikkaa rivin alun osoittimesta vasemmalle päin komentorivin
         omalle leikepöydälle ("u" == ??)

         HUOM: Macissä vaikuttaisi toimivan eri tavoin: Ctrl-u
         leikkaa koko rivin leikepöydälle riippumatta kursorin
         sijainnista. Ilmoitelkaahan, jos huomaatte muitakin
         erilaisuuksia Mac-maailmassa.

Ctrl-y   Liittää pätkän takaisin komentorivin omalta leikepöydältä.
         ("y" == yank)

Erityisen tehokas tehokäyttönäppäin on lisäksi seuraava:

Ctrl-r   Aktivoi ominaisuuden, jolla komentohistoriasta voi etsiä
         kauan sitten tehtyä komentoriviä, joka sisältää merkkejä.
         ("r" == reverse-search)

         Jos olet vaikkapa 3 päivää sitten tehnyt jotain eksoottista,
         mikä nyt pitäisi toistaa, niin riittää muistaa muutama
         leimallinen pätkä kyseisestä komennosta.

Kokeile edellisiä ja koeta saada niistä hyödyllisimmät selkäytimeen. Vaaraa ei ole silloin, kun tiedät, että näppäilysi ei tule suorittamaan sellaista komentoa, joka tuhoaisi dataa poistamalla tiedostoja tai kirjoittamalla niiden päälle.

Prosessinhallintaa: käynnissä olevien prosessien listaaminen

Luennoilla ja muilla kurssin videoilla todennäköisesti näytettävissä esimerkeissä on tarkoitus käyttää komentoja, joilla käyttöjärjestelmän ja tietokoneen tilannetta voidaan tarkastella kuoresta käsin. Tarkoitus tässä demossa on, että kokeilet näitä työkaluja aivan omin käsin, jotta mieleen jää yleiskuva siitä, millaisia työkaluja esimerkiksi on olemassa. Oman kokemuksen kautta ymmärrät paremmin myös, mistä luennolla milloinkin puhutaan.

Näytä oman kuorisession prosessit:

ps

Tuloste näyttänee jotakuinkin seuraavalle:

[nieminen@itka203 ~]$ ps
  PID TTY          TIME CMD
26837 pts/0    00:00:00 bash
32559 pts/0    00:00:00 ps

Vasemmanpuoleinen sarake (PID) kertoo kunkin prosessin yksilöivän numeron; tästä lisää kurssin mittaan. Toinen sarake (TTY) kertoo sen terminaalin nimen, josta prosessia ohjataan ("tty" == TeleTYpewriter; varsin historiallinen nimike). Kolmas sarake (TIME) kertoo, kuinka paljon prosessi on käyttänyt suoritusaikaa yhteensä. Ylläolevassa tuloste-esimerkissä käyttäjä "nieminen" ei ole käyttänyt kovinkaan paljon yhteisiä resursseja. Tekstipohjaiset sovellukset käyttävät häviävän pieniä määriä aikaa, toisin kuin laskentaintensiiviset sovellukset; tästäkin paljon lisää kurssin mittaan. Viimeinen sarake (CMD) kertoo komennon, jolla kukin prosessi on käynnistetty.

Näytä kaikki tietyn käyttäjän prosessit (korvaa "nieminen" vaikka omalla tunnuksellasi tai millä vaan):

ps -u nieminen

Näytä kaikkien käyttäjien prosessit ("e" == every??):

ps -e

Näytä enemmän tietoja ("f"==full) yhden käyttäjän prosesseista:

ps -f -u nieminen

Tämä tuloste kertoo prosessin ID-tunnuksen ja komennon lisäksi myös muita tietoja. Saattaa näyttää vähän tältä:

UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
nieminen  1023 26837  0 20:12 pts/0    00:00:00 ps -f -u nieminen
nieminen 14995     1  0 Feb19 ?        00:00:00 SCREEN
nieminen 14996 14995  0 Feb19 pts/1    00:00:00 /bin/bash
nieminen 15010 14995  0 Feb19 pts/2    00:00:00 /bin/bash
nieminen 26836 26806  0 19:16 ?        00:00:00 sshd: nieminen@pts/0
nieminen 26837 26836  0 19:16 pts/0    00:00:00 -bash

Ensimmäinen sarake (UID) ilmoittaa nyt käyttäjän, jonka oikeuksin prosessia suoritetaan. Toinen sarake (PID) yksilöi prosessin. Kolmas sarake (PPID) ilmoittaa sen prosessin, joka on pyytänyt rivillä näytetyn prosessin käynnistymistä, tämän nimi on luontevasti vanhempiprosessi (ppid = "parent process id"). Neljäs sarake (C) kertoisi, kuinka paljon prosessoriaikaa kukin prosessi vie; tässä esimerkissä suoritusaika ei vaikuttaisi kovin relevantilta kysymykseltä. Viides sarake (STIME) kertoo, mihin aikaan prosessi on käynnistetty. Kuudes sarake (TTY) on jälleen terminaalin nimi. Seitsemäs (TIME) kertoo jälleen, paljonko prosessoriaikaa prosessi on vaatinut. Täydemmässä tulosteessa viimeinen sarake (CMD) on myös täydellisempi. Se kertoo pelkän komennon lisäksi myös argumentit, jotka komentorivillä on annettu.

Valitsimia voi yhdistellä. Esimerkiksi näytä enemmän tietoja kaikkien käyttäjien prosesseista:

ps -f -e

Tämän komennon tulosteessa osa riveistä on muiden normaalien käyttäjien prosesseja, mutta osa puolestaan on järjestelmän palveluiden prosesseja, jotka toimivat käyttäjäoikeuksin. Tällä tavoin voidaan rajata palveluiden oikeuksia samalla tavoin kuin normaalien käyttäjienkin. Kaikkien palveluiden ei missään nimessä tarvitse päästä käsiksi kaikkialle, koska ensinnäkin jokainen avoimeksi jätetty ovi on potentiaalinen tietoturva-aukko. Sen sijaan kukin palvelu kannattaa suunnitella käynnistettäväksi sellaisen käyttäjätunnuksen alle, jolla on minimaaliset oikeudet täsmälleen kyseisen palvelun toteuttamiseksi. Esimerkiksi WWW-palvelimella ei missään nimessä saisi olla kirjoitusoikeutta koko järjestelmään. Sen toiminta on syytä rajata esimerkiksi httpd -nimiselle käyttäjälle tai ryhmälle määrättyihin oikeuksiin.

Tuloste alkaa todennäköisesti seuraavalla rivillä:

UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root         1     0  0 Jan28 ?        00:00:16 /sbin/init
root         2     0  0 Jan28 ?        00:00:01 [kthreadd]

Tuo käyttäjä root on kaikkivoipaisin käyttäjä, jonka oikeuksin voi tehdä järjestelmässä mitä vain. Prosessi, jonka id-numero on 1 ja komento /sbin/init on erikoisroolissa: käynnistyksen yhteydessä käyttöjärjestelmä käynnistää kyseisen init-prosessin, ja kaikki muut sittemmin käynnistetyt prosessit ovat sen lapsia, lapsenlapsia tai myöhempiä jälkeläisiä. Myös prosessi 2, käyttöjärjestelmän säikeitä hallitseva palvelu, on erikoisroolissa (järjestelmä on käynnistänyt sen "ilman vanhempaa" eli ppid==0). Kaikki loput prosessit ovat jomman kumman prosessin (1 tai 2) jälkikasvua. Voinet verifioida tämän saamastasi tulosteesta.

Kokeile vielä seuraavaa epästandardia laajennosta, joka näyttää oikeanpuoleisessa sarakkeessa kauniina "ASCII-grafiikkana", mikä prosessi on minkäkin toisen prosessin lapsi tai vanhempi:

ps -e -f --forest

Prosessin 2 (kthreadd) lapsia ovat laitteistoa käsittelevät palvelut. Prosessin 1 lapsia ovat vähemmän laiteläheiset palvelut. Yksi esimerkki on sshd -palvelu. Se odottaa salattuja pääteyhteyksiä kuten se, jota tällä hetkellä käyttelet.

Vielä yksi tapa tutkia prosesseja... komenna:

top

Top näyttää reaaliaikaisen tilanteen prosesseista ja niiden aiheuttamasta resurssikuormasta. Topista pääsee pois näppäilemällä q.

Lisää tietoa ja kustomointimahdollisuuksia näkee tietenkin seuraavasti:

man ps
man top

Tiedostojen ja käyttöoikeuksien hallintaa

Unixmaisesta tiedostojärjestelmästä toteutuksineen puhutaan kurssilla myöhemmin lisää, mikäli ehditään. Katsotaan käyttäjän näkökulmaa tässä vaiheessa etäkoneen kuoressa.

Huomautuksia Jyväskylän yliopistossa vuodesta 2019 alkaen:

• Jyväskylän yliopiston kotihakemistot eivät sijaitse Unix-yhteensopivassa järjestelmässä, joten tämän luvun sisältö ei oikeastaan pidä paikkaansa suhteessa meidän paikalliseen todellisuuteemme!
• Asia yleisesti ottaen kuitenkin pätee esimerkiksi Linux-ympäristöissä, joten se on hyvä käydä läpi teoriatasolla.
• Käytännössäkin näitä voi kyllä kokeilla suorakäyttökoneilla, mutta kokeilut on tehtävä joko väliaikaisia tiedostoja varten tarkoitetun, kaikille näkyvän, hakemiston /tmp/ alla tai sitten aktivoimalla oma kotisivu, joka tulee näkyville hakemistoksi ~/html/ ja jonka sisältö näkyy maailmalle osoitteessa http://users.jyu.fi/~kayttajatunnus/

Seuraavat ohjeet siis olettavat, että päätät kokeilla käytäntöä äskeisten huomioiden mukaisessa paikassa. Kotihakemistossa näyttää siltä, että kaikilla tiedostoilla on oikeuksina rwxrwx--- ja tämä on siis yhteensopivuussyistä johtuvaa hienoista harhaa.

Komenna:

ls -l

Optiolla -l tiedostoja listaava ohjelma ls näyttää tiedostoista niiden nimen lisäksi lisätietoja, kuten käyttäjän ja käyttäjäryhmän, joille tiedosto kuuluu, sekä tiedoston käyttöoikeudet. Käyttöoikeudet näytetään vasemmalla puolella tulostetta, esimerkiksi seuraavasti:

-rwx--x--x. 1 nieminen nobody 9549  8.4. 13:54 a.out

Itse asiassa siitä näkyy tiedoston moodi muutenkin. Tulosteessa on 10 merkkiä, jotka ovat joko viiva - tai tietty kirjain. Viimeiset yhdeksän kertovat käyttöoikeuksista jakautuen kolmeen kolmimerkkiseen pätkään, joissa toistuvat järjestyksessä merkit r niinkuin 'read', w niinkuin 'write' ja x niinkuin 'execute'. Merkit vastaavat luku-, kirjoitus- ja suoritusoikeutta; jos merkin paikalla on viiva - niin kyseinen oikeus puuttuu. Kolmen merkin pätkät vastaavat käyttäjälle itselleen (esimerkissä käyttäjätunnus nieminen), ryhmälle (esimerkissä ryhmätunnus nobody) sekä aivan kaikille järjestelmän käyttäjille annettuja oikeuksia. Esimerkissä siis nieminen saa lukea, kirjoittaa ja suorittaa tiedostoa a.out; ryhmän nobody jäsenet saavat vain suorittaa; samoin muut kuin nieminen tai nobody -ryhmäläiset saavat suorittaa mutta eivät muuta.

Oikeuksia voi muuttaa ohjelmalla chmod. Manuaali kertoo enemmän; tässä joitakin esimerkkejä:

chmod u+x TIEDOSTONIMI

Tiedoston omistajaksi merkitylle käyttäjälle (u niinkuin 'user') annetaan (+ niinkuin 'lisäys') oikeus suorittaa (x niinkuin 'execute') tiedosto, jonka nimi komennossa annetaan. Sen sijaan seuraava komento toimii päinvastoin:

chmod u-x TIEDOSTONIMI

Tässä jälkimmäisessä tiedoston omistajaksi merkityltä käyttäjältä (u niinkuin 'user') poistetaan (- niinkuin vähemmän) oikeus suorittaa (x niinkuin execute) tiedosto, jonka nimi komennossa annetaan.

Totuttele komentoon: kokeile tehdä vaikka joku humpuukitiedosto, anna ja poista sille oikeuksia ja katso kuinka ls -l -komennon tuloste muuttuu. Turvallisuuden vuoksi älä kajoa laajemmin tiedostojesi tai varsinkaan hakemistojesi käyttöoikeuksiin ennen kuin olet oppinut aiheen yksityiskohdat.

Tarkempia tietoja tiedostosta saa komennolla stat esimerkiksi seuraavasti:

stat hmm.txt

Tuloste on jotakin seuraavanlaista:

File: `hmm.txt'
Size: 4               Blocks: 8          IO Block: 4096   regular file
Device: fd09h/64777d  Inode: 786456      Links: 1
Access: (0644/-rw-r--r--)  Uid: (29067/nieminen)   Gid: (  100/   users)
Access: 2014-05-05 14:56:31.509949717 +0300
Modify: 2014-04-03 16:11:07.469291072 +0300
Change: 2014-04-03 16:11:07.469291072 +0300

Jätetään mielen päälle hautumaan, että tiedostoon liittyy oikeuksien (Access) ja oikeuksiin liittyvien omistajien (Uid, Gid) lisäksi mm. aikaleimoja viimeiseen käyttöhetkeen (Access), sisällön muutoshetkeen (Modify) ja metatietojen kuten käyttöoikeuksien muutokseen (Change). Tiedoston sijaintia laajemman struktuurin sisällä ilmoittaa yksilöllinen i-solmun numero (Inode). Joihinkin näistä tiedoista palataan kurssin tiedostojärjestelmiin liittyvässä osiossa, riippuen mihin tällä kurssikerralla ehditään.

Tiedostojen sisällön tutkimista

Mikä on tiedosto? Tähän mennessä varmaan ymmärretään, että se on jonkinlainen kokonaisuus, jolla voi olla nimi, yksilöllinen osoite hakemistopuussa, omistaja, käyttöoikeuksia, pituus sekä aikaleimoja käyttö- ja muunteluajankohdista.

Yleissivistystä lienee, että tiedosto voi sisältää esimerkiksi tekstin, kuvan, videopätkän tai suoritettavan ohjelman. Okei. Mutta miten esimerkiksi tekstitiedosto, kuvatiedosto ja suoritettava ohjelmatiedosto tarkkaan ottaen eroavat toisistaan?

Nyt katsotaan, miten pystyt elämässäsi tästä eteenpäin aina selvittämään tasan tarkkaan, mitä jokin tiedosto pitää sisällään. POSIX lupaa, että yhteensopivassa järjestelmässä toimii seuraava komento:

od tiedostonimi

Kokeile esimerkiksi:

od /bin/true

Tämä komento od eli "octal dump" tulosti nyt tiedoston /bin/true sisällön tasan tarkkaan siten, kuin se on, käyttäen oktaalinumeroita datan osoitteelle tiedoston alusta lukien (vasen sarake) sekä itse tiedolle (loput sarakkeet). Oktaalinumerot eivät välttämättä ole hauskin tapa katsoa tiedostoja, joten tällä kurssilla käytämme suosiolla epästandardia komentoa, joka suorakäyttökoneiltamme löytyy. Eli teemme POSIXista huolimatta seuraavaa:

hexdump -C /bin/true | less

(Muistat jo varmasti (?), että less näyttää putken vasemmalla puolella olevan komennon tulosteen vähän kerrassaan ja siten, että tulostetta voi selata edestakaisin.)

Melkein saman saisi POSIXin mukaisesti komennolla od -A x -t x1, mutta nyt kun meilllä on käytössä hexdump -C niin käytetään sitä, kun on mukavampi ja nätimpi tuloste.

Tämä hexdump, kun sille antaa argumentin -C eli viiva ja iso C-kirjain (C=="canonical") ja jonkin tiedoston osoitteen, niin se näyttää tiedoston sisällön kohtalaisen nätissä formaatissa. Tässä on kopioituna ensimmäiset rivit, jotka tulostuivat äskeisestä komentoesimerkistä tätä ohjetta kirjoitellessa jossain vaiheessa 2010-lukua:

00000000  7f 45 4c 46 02 01 01 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |.ELF............|
00000010  02 00 3e 00 01 00 00 00  70 0f 40 00 00 00 00 00  |..>.....p.@.....|
00000020  40 00 00 00 00 00 00 00  20 5a 00 00 00 00 00 00  |@....... Z......|
00000030  00 00 00 00 40 00 38 00  08 00 40 00 20 00 1f 00  |....@.8...@. ...|
...

Voit kokeilla, mitä tulostuu tänään, kun teet tätä harjoitusta. Jotakin voi olla eri tavoin, mutta tietyt asiat ovat varmasti samojakin.

Jokaisen rivin vasen sarake kertoo datan sijaintipaikan heksalukuna tiedoston alusta alkaen. Sitten on aina 16 kappaletta 8-bittisiä tavuja ja lopussa vielä sarake, jossa nämä 16 tavua on tulostettuna, mikäli ne sattuvat olemaan "selväkieliseen" ASCII-merkistön osuuteen kuuluvia eli tulostettavia (engl. printable) merkkikoodeja.

Tämän esimerkin tapauksessa, kuten aika usein, tiedoston sisällön ensimmäisistä tavuista voi päätellä paljon siitä, mitä koko tiedosto pitää sisällään. Tässä tapauksessa ensimmäiset tavut ovat heksana 7f 45 4c 46, mihin sisältyvät numerokoodit 0x45, 0x4c ja 0x46 voidaan tulkita ASCII-merkistön mukaan merkkijonoksi ELF. Tiedosto ei todennäköisesti liity pitkäkorvaisiin haltioihin tai tonttuihin (engl. "elves", yksikkö "elf"), vaan mitä todennäköisimmin se sisältää ELF-muotoon tallennettua konekielistä ohjelmakoodia (ELF == "Executable and Linkable Format).

Voit selailla tiedostoa edestakaisin less-ohjelmassa totuttuun tapaan eli nuolilla ja PageUp, PageDown -näppäimillä. Tutki vaikka silmämääräisesti, löytyykö tiedoston sisältä mahdollisesti muitakin lukukelpoisia tekstejä kuin aivan alussa olevat merkit ELF.

Olennaista on, että nyt tiedät, miten pystyt katsomaan tavu tavulta, bitti bitiltä, mitä mikäkin tiedostosi pitää sisällään. Voit huvikseen tutkia, miltä tietokoneen mielestä näyttävät esimerkiksi tekstitiedostot, kuvatiedostot, docx-dokumenttitiedostot, zip-paketit... (kahdessa viimeksimainitussa on jotakin yhteistä, muuten!).

Työkaluohjelma file kokeilee heuristisesti, mikä tiedoston todennäköinen formaatti on:

file /bin/true

Kun on selvinnyt, että tämä /bin/true on ohjelmatiedosto, voidaan sen sisältöä tarkastella myös seuraavasti:

objdump -x /bin/true | less

Tulosteessa on kaikenlaisia toistaiseksi enemmän tai vähemmän mystisiä tekstejä ja heksanumeroita; jätetään toistaiseksi hautumaan.

(Reunahuomautuksena... tämä true -ohjelma on POSIX-standardin edellyttämä apuohjelma, joka manuaalin mukaan "ei tee mitään, onnistuneesti", tarkista vaikka komennolla man true... Se on siis vähän niinkuin jotkut meidän opiskelijat, mutta et Sinä, koska olet ilmeisesti tekemässä tätä demoa, mikä on paljon enemmän kuin ei mitään...)

"Entry level": nano

Nanon käynnistäminen käytiin läpi tämän demon alussa. Melkein kaikki toiminnot näkyvät ruudun alalaidassa. Control-näppäimen painaminen kirjoitetaan lyhyesti väkäsellä eli sirkumfleksilla, esimerkiksi ^G tarkoittaa samaa kuin näppäily Ctrl-g. Kyseinen näppäily antaa tarkemman ohjesivun, jonka perusteella varmaan pärjäät tarvittaessa.

Huomionarvoinen lisätarkennus liittyy useamman peräkkäisen rivin kopiointiin: Mene riville, josta alkaa haluamasi kopioitava pätkä. Sitten tuhoa ("kill") Ctrl-k:ta painamalla peräkkäisiä rivejä niin paljon kuin haluat lopulta kopioida. Peräkkäin tuhotut rivit tallentuvat tuhoamispuskuriin ("kill buffer"), jonka saat takaisin näppäilemällä Ctrl-u ("un-kill"(?)). Mene kohtaan, johon haluat laittaa kopion ja näppäile toisen kerran Ctrl-u. Kopio on valmis ja voit editoida sitä eteenpäin.

Ohjelmakoodia on syytä käsitellä editorilla, joka tukee kielen syntaksin mukaista värikoodausta. Jopa nanossa on jonkinlainen köpsähtävä perustuki. Ohjeet värityksen käyttöön nanossa annetaan C-kielen editointia edellyttävän demon yhteydessä.

Toivottavasti uskaltaudut kuitenkin kokeilemaan jompaa kumpaa tai molempia tehokkaammista editoreista, vaikka niiden oppimiskäyrä on aluksi jyrkempi.

"Advanced level": emacs

Emacs -tekstieditorin ensimmäinen versio on peräisin vuodelta 1976. Kuinka hyväksi spesifiin tarkoitukseen tehty ohjelmisto voi kehittyä 45 vuodessa, kuten emacs vuoteen 2021 mennessä? Vinkki: aika hyväksi. Vuonna 2021 meidän suorakäyttökoneellemme on asennettu versio "GNU Emacs 24.3.1". Lisätietoa emacsista esimerkiksi Wikipediasta http://en.wikipedia.org/wiki/Emacs ja viralliselta sivulta https://www.gnu.org/software/emacs/

Tämä editori käynnistyy komennolla:

emacs

Ensimmäisellä käynnistyskerralla emacs havaitsee, ettet ole aiemmin käynnistänyt sitä, ja tarjoilee ohjeita. Ota vastaan, jos siltä tuntuu. Tässä demolapussa pystytään antamaan vain kriittisimmät selviytymisohjeet. Oletusasennuksessa emacs tunnistaa 2000 erilaista komentoa, ja siihen voi ohjelmoida lisää ominaisuuksia miten tahtoo... valmiita lisälaajennuksia on netti pullollaan.

Selviytyminen, osa 1: Emacsin saa suljettua näppäilemällä Ctrl-x Ctrl-c eli ensin Control ja x-näppäin ja sen perään Control ja c. Muistaakseni on ihan kiva tietää, miten ohjelman saa suljettua.

Selviytyminen, osat 2 jne: Emacsissa voi olla auki monta tiedostoa yhtä aikaa niin sanotuissa "puskureissa". Paljolti perustoiminnot perustuvat yhden tai parin näppäimen näppäinyhdistelmiin, jotka laukaisevat toimenpiteitä. Melkein jokainen näppäimen painallus laukaisee erikseen ohjelmoitavissa olevan toiminnon, yksinkertaisimmillaan vastaavan merkin lisäämisen näkyvissä olevaan puskuriin osoittimen kohdalle.

Emacsissa on oma tutoriaali, jonka saa päälle näppäilemällä Ctrl-h t. Ohje koostuu tekstitiedostosta, joka avautuu suoraan editoriin itseensä ja käytännön tekemisen kautta opastaa alkuun.

Esimerkkinä joitakin aivan yksinkertaisimpia komentoja suomeksi kuvattuna tässä:

• Uuden tiedoston voi ladata uuteen editointipuskuriin eli "ikkunaan" komennolla Ctrl-x Ctrl-f ("f" == find file) ja kirjoittamalla dialogiriville tiedoston nimen. Normaali tabulaattori-apu toimii tässäkin täydentämään tiedostojen nimiä. Tiedoston ei tarvitse olla aikaisemmin olemassa, vaan voi "etsiä" tiedoston, jonka haluaa kirjoittaa alusta lähtien uudelleen.
• Nykyisessä puskurissa tehdyt muutokset tallennetaan alkuperäiselle nimelle näppäilemällä Ctrl-x Ctrl-s ("s" == save) tai uudelle eri nimelle näppäilemällä Ctrl-x Ctrl-w ("w" == write), jolloin emacs kysyy tallennettavan tiedoston nimeä. Ruudun alalaidassa näkyy merkit ** silloin, kun nykyisessä puskurissa on tallentamattomia muutoksia.
• Avoinna olevien puskurien välillä vaihdetaan näppäilemällä Ctrl-x b eli Control ja x ja sen jälkeen ilman controlia pelkkä b-kirjain ("b" == buffer). Sitten vielä kirjoitetaan sen puskurin nimi, johon halutaan vaihtaa; tabulaattoritäydennys auttaa, niin ei tarvitse muistaa. Muistaminen on vaikeata, joten onneksi se on useimmiten tehty tarpeettomaksi.
• Emacsissa toimii melkein samat näppäinkomennot, joiden aiemmin kerrottiin toimivan bashin komentorivillä, mm. rivillä siirrytään samalla tavoin eteenpäin ja taaksepäin, ylös ja alas. Ctrl-k leikkaa rivin lopun ja Ctrl-y tuo tuhotun asian takaisin jne.
• Pätkien leikkaus ja kopiointi hoituu "merkin" avulla: Ctrl-Space jättää nykyiseen paikkaan merkin, jolloin alarivi ilmoittaa "Mark set". Kohdistinta voi sitten siirtää ja kaikki äsken laitetun merkin ja nykyisen sijainnin välillä kuuluu alueeseen (region), jonka voi esimerkiksi kopioida Alt-w tai leikata Ctrl-w. Leikatun/kopioidun tekstin voi palauttaa mihin tahansa kohtaan näppäilyllä Ctrl-y. Välittömästi tämän jälkeen on mahdollista näppäillä Alt-y, mikä tuo historiasta aikaisemmin leikattuja/kopioituja pätkiä.
• Jos merkkaus lähtee päälle vahingossa, merkkauksen voi lopettaa näppäilemällä tuplat eli Ctrl-Space Ctrl-Space; alarivi ilmoittaa "Mark deactivated"
• Itselle vieraita toimintoja saattaa välillä lähteä vahinkonäppäilyjen kautta päälle. Niistä pääsee yleensä pois näppäilemällä peruutuspyynnön Ctrl-g, ja jos editoitava teksti muuttui vahingossa väärin, niin peruutustoiminto eli Undo toimii aina näppäilyllä Ctrl-x u ("u" == undo). Peruutus on monitasoinen, kuten olettaa sopii.

Loput 2000+ komentoa eivät mahdu tähän ohjeeseen; lisää manuaalissa https://www.gnu.org/software/emacs/manual/html_node/emacs/index.html ja lukuisissa tutoriaaleissa, joita voi etsiä Internetistä vaikkapa hakusanalla "emacs tutorial".

"Advanced level": vim

Myös vi -editorin ensimmäinen versio on julkaistu vuonna 1976. Toistetaan siis kysymys, että kuinka hyväksi spesifiin tarkoitukseen tehty ohjelmisto voi kehittyä 45 vuodessa, kuten vi vuoteen 2021 mennessä? Tähän vastaus on sama kuin emacsin suhteen. Vinkki: aika hyväksi. Alkuperäinen vi on myös standardoitu POSIXissa. Matkan varrella, vuosina 1987-1993, syntyi nykyisin suosittu laajennettu, eikä täysin standardin mukainen "Vi IMproved", joka esimerkiksi meidän suorakäyttökoneiltamme löytyy. Lisätietoa esimerkiksi Wikipediasta http://en.wikipedia.org/wiki/Vim_%28text_editor%29 ja Vimin omilta sivuilta http://vim.sourceforge.net/ .

Selviytyminen, osa 1: Vimin saa suljettua suljettua näppäilemällä ESC : q !  Enter. ESC siirtää vimin tilaan, joka odottaa komentoja, jos se oli vahingossa jossain muussa tilassa. Sitten annetaan komento :q ("q"==quit) ja kirjoitettu komento kuitataan enterillä. Jos on tallentamattomia muutoksia joita ei haluta säilyttää, niin loppuun pitää laittaa vielä huutomerkki ! ("!"=="tosissaankin").

Selviytyminen, osat 2 jne: Vimissä on erikseen komentotila (normaalitila) ja kirjoitustila, ja lisäksi on muita tiloja erityistarpeeseen, kuten "visuaalinen tila" tekstin maalaamiseen ja leikkaamiseen leikepöydälle. Idea on tehdä tekstin poistot, leikkaamiset, liimaamiset ynnä muut muutokset komentotilan kautta, ja kirjoittaa uutta tekstiä tarvittaessa kirjoitustilassa. Kirjoitustila menee päälle esimerkiksi näppäilyllä i ("i"==insert). Kirjoitustilasta pääsee takaisin komentotilaan näppäilemällä ESC.

Varoitus: Kun mahdollisesti leikkaat jostain tekstiä ja liimaat sen pääteyhteydessä, niin ole varovainen (myös) Vimin kanssa. Jos vim on komentotilassa, niin pääteikkunaan copy-pastettua tekstiä käsitellään tietysti merkki kerrallaan kuin komentoja, mikä saattaa aiheuttaa virheiden ilmaantumista, pahimmillaan editoitavan tekstin muuttumista, häviämistä ja Vimin asetusten muuttumista!

Vimillekin löytyy sen oma pika-tutor, jonka saa suorakäyttökoneella käyntiin komennolla:

vimtutor

Ohje koostuu tekstitiedostosta, joka avautuu vim -editoriin. Kyseinen ohje lupaa opettaa Vimin peruskäytön puolessa tunnissa. Vanhana Emacs-käyttäjänä kokeilin tätä itse vuonna 2017, ja näin siinä voi tosiaankin käydä. Eli ajankäytön suhteen kumminkin aika minimaalista suhteessa loppuelämäksi saatavaan hyötyyn!

Vim -editorin erilaiset toimintatilat luultavasti hämmentävät aluksi tottumatonta käyttäjää, koska aiemmin tutuissa graafisissa editoreissa ei yleensä ole tällaista tiloihin perustuvaa toimintamallia. Esimerkiksi komentotilassa näppäily x hävittää osoittimen alla olevan merkin. Toki sen saa takaisin näppäilemällä u niinkuin "undo". Vim (kuten Emacs) on suunniteltu nopeaksi editoriksi. Oikein käytettynä tekstin muokkaaminen on todella tehokasta, mutta aluksi sen opettelu mahdollisesti vaatii graafisia kollegoitaan enemmän aikaa ja vaivaa.

Tarkkaile ettei Caps-Lock ole vahingossa jäänyt päälle kun käytät normaalitilaa. Isoilla kirjaimilla on tässä väliä. Tiettyjä aloittajalle riittäviä komentoja:

a   siirtyy lisäystilaan kursorin oikealle puolelle.
A   siirtyy lisäystilaan nykyisen rivin loppuun.
i   siirtyy lisäystilaan kursorin kohdalle.
I   siirtyy lisäystilaan nykyisen rivin alkuun.
h,l liikkuu vasemmalle, oikealle. Rivin alussa/lopussa ei siirrytä
    automaattisesti toiselle riville!
j,k siirtyy seuraavalle, edelliselle riville.
u   palauttaa muutoksista, "undo"
x   poistaa kursorin kohdalla olevan merkin.
0   (numero nolla) siirtää kursorin rivin alkuun.
$   (dollarimerkki) siirtää kursorin rivin loppuun.
o,O Luo uuden rivin nykyisen rivin alapuolelle, yläpuolelle.
    Siirtää kursorin sinne lisäystilassa.
w,e siirtää kursorin seuraavan sanan alkuun, loppuun.
:   siirtyy Vimin komentoriville. Pois pääsee painamalla askelpalautinta
    tai ESC näppäintä.
v   siirtyy visuaaliseen-/valintatilaan.

Osaan edellisistä komennoista saa lisämausteita kirjoittamalla numeroita ennen komentoa, esimerkiksi 3j siirtyy kolme riviä alemmaksi.

Valintatilassa editori näyttää kursorin ja sen paikan välisen alueen korostettuna, jossa kursori oli valintatilaan siirryttäessä, jolloin tämän korostetun alueen voi vaikka kopioida tai poistaa. Valintatilassa painamalla y editori kopioi korostetun alueen, painamalla d leikkaa sen (poistaa samalla kun kopioi). Täten leikepöydälle kopioidun alueen voi liimata uuteen paikkaan näppäilyllä p.

Vim on monipuolinen editori, josta löytyy kasa muitakin tiloja sekä komentoja, oma skriptikieli sekä monia muita herkkuja.

Mikä editori on paras?

Joidenkin mielestä emacs on paras, joidenkin mielestä vim. Molemmat ovat tekstin editointiin riittäviä, mutta jompikumpi on osattava, että voi osallistua keskusteluun :).

Molemmat editorit ovat kokeneen käyttäjän käsissä luultavasti tehokkain toistaiseksi keksitty tapa siirtää tekstiä henkilön pään sisältä tietokoneelle.

Molempien ero esimerkiksi nano -editoriin tai Windowsin notepad -editoriin on suurin piirtein sama kuin Boeing 777:n ero paperilennokkiin.

"Automated level": sed, awk

TODO (ei vielä 2015 eikä näköjään 2016 eikä 2017 eikä 2018 eikä 2019 eikä 2020 eikä 2021): Ihan muutama esimerkki siitä, miten search&replace ym. hoituu automaattisesti esimerkiksi POSIXin määräämiä apuohjelmia sed ja awk käyttäen.

Yleisohje

Tavoite on, että käytät screen -ohjelmaa niin, että voit näppärästi tehdä yhdessä ikkunassa muutoksia skriptiin ja toisessa ikkunassa kokeilla, miten nykyinen versio toimii. Jumppaa siis mielellään screenin ja tekstieditorin käyttö näppäräksi ennen palautustehtävän tekemistä.

Kuoriskripti, joka tuottaa palautustiedoston

Mikä ja miksi on skripti? Skripti (engl. script) eli "komentojono" tai "komentoriviohjelma" on kuoren, esimerkiksi bashin, ymmärtämän syntaksin mukainen ohjelma, jonka kuori lukee, tulkkaa ja suorittaa rivi riviltä. Laajemmin ajateltuna skriptiksi voitaisiin sanoa millä tahansa tulkattavalla kielellä (esimerkiksi Python, Perl, Lua, Php, Matlab, ...) tehtyä ohjelmaa, mutta käyttöjärjestelmien mielessä kiinnostavaa on tietysti juuri käyttöjärjestelmäkuorella eli shellillä ajettavat skriptit esimerkiksi käyttöjärjestelmän ylläpitotehtävien (käynnistys ja alasajo, lokit, päivitykset, varmuuskopioinnit, ohjelmistoasennukset ...) hoitamiseen.

Yksinkertaisimmillaan skripti koostuu peräkkäisistä komennoista, joita voisi yhtä hyvin kirjoittaa ja suorituttaa interaktiivisesti peräkkäin. Skriptiin kirjoitettuna ne jäävät kuitenkin talteen mahdollista myöhempää uudelleenkäyttöä varten. Useamman suoritettavan komentorivin kirjoittaminen on joka tapauksessa helpompaa ja vähemmän virhealtista tekstieditorilla kuin suoraan interaktiivisesti. Kuoriskriptit voivat myös ottaa normaalien ohjelmien tapaan argumentteja, ja niihin voidaan kirjoittaa normaaleja ohjelmointirakenteita kuten muuttujia, aliohjelmia, silmukoita ja ehtoja. Kuoriskriptit ovat todellinen järjestelmäylläpitäjän tehotyökalu.

Aloitetaan harjoitteet yksinkertaisesta päästä: Käytä valitsemaasi tekstieditoria yhdessä screen -ohjelman tarjoamassa ikkunassa ja kirjoita peräkkäisille riveille allaolevassa tehtäväkuvauksessa tarvittavat komennot. Käytä toista screen -ohjelman tarjoamaa ikkunaa skriptin kokeilemiseen ja tulosteen oikeellisuuden tarkastamiseen.

Ensimmäisellä rivillä skriptissä tulee ilmoittaa risuaidan ja huutomerkin jälkeen kuoriohjelman eli meidän esimerkeissämme bashin sijainti tiedostojärjestelmässä. Skriptisi tulee siis alkamaan jotakuinkin näin:

#!/bin/bash
whoami > kj21_demo2_tuloste.txt

Huomaa, että tiedoston kj21_demo2_tuloste.txt aiempi sisältö häviää, kun ohjataan tuloste väkäsellä. Jatkaminen edellisen sisällön perään edellyttää kahden väkäsen käyttöä. Välilyönnit tulkitaan erotinmerkeiksi jne., joten ole edelleen perusvarovainen ja koeta etukäteen hahmottaa mitä suorituksissa tapahtuu.

Oikeassa elämässä sitten on syytä opetella tekemään toimintavarmempia ja turvallisempia skriptejä, joille voi antaa kohdetiedoston nimen argumenttina ja jotka kieltäytyvät tekemästä tuhoisaa toimenpidettä, jos kohdetiedosto on jo olemassa ja muuta kaunista. Mutta ei sekoiteta päätä vielä sillä, vaan kovakoodataan nyt tulostetiedoston nimi vaikkapa juuri kj21_demo2_tuloste.txt.

Skripti pitää ajaa oleskeluhakemistosta, eli komentamalla:

./demo2_skripti.sh

Tätä varten tiedoston käyttöoikeuksiin pitäisi lisätä suoritusoikeus käyttäjälle itselleen käyttämällä komentoa chmod sopivasti. Tällä hetkellä (tilanne keväästä 2019 alkaen) Jyväskylän yliopiston suorakäyttökoneissa näin ei kuitenkaan voida edes tehdä oman kotihakemiston sisällä, koska kaikilla ison NAS-levymme tiedostoilla, skripti mukaanlukien, näyttää olevan vähän liikaa käyttöoikeuksia. Suoritusoikeuskin on siis jo valmiina kaikilla tiedostoilla. Normaaliolosuhteissa kannattaisi olla antamatta suoritusoikeutta muille kuin varmuudella suoritettavaksi tarkoitetuille tiedostoille.

Kokeile skriptiä yhdessä screen-ikkunassa ja katso, että tuloste vastaa speksiä, esimerkiksi ihan tulostuskomennolla:

cat kj21_demo2_tuloste.txt

Editoi tarpeen mukaan skriptiäsi siinä screen-ikkunassa, jossa editori on auki. Opettele vaihtelemaan näppärästi screen-ikkunoiden välillä.

Palautettavan tiedoston muoto

Kun ajat skriptisi, sen suorituksesta pitää syntyä täsmälleen seuraavanlainen tulostiedosto (huomaa pienet erot demossa 1 tehtyyn):

1. Tulostiedoston nimi on kj21_demo2_tuloste.txt. Sen ensimmäisen rivin sisältönä on jälleen whoami -ohjelman tuloste.

2. Seuraavalle riville tulee komennon pwd tuloste. Oletetaan että olet toisen demon vastauksille tekemässäsi hakemistossa, ja kyseisen hakemiston nimihän tuosta pitäisi täten tulostua, siis esimerkiksi jotakin tyyliin /nashome2/nieminen/kj21/demo2.

3. Seuraavalle riville tulee komennon uname -a tuloste. Tästä tarkastaja näkee, että olet yliopiston suorakäyttökoneella, kuten harjoitteeseen kuuluu.

4. Seuraavalle riville tulee komennon date tuloste. Tästä näkee, milloin demo on tehty.

5. Seuraavalle riville tulee komennon ls -l tuloste. Tulosteesta näkyy mm. tässä tehtävässä luotavan skriptitiedoston nimi ja käyttöoikeudet.

6. Seuraaville riveille tulee komennon ps -u `whoami` -f --forest tuloste. Tulosteesta tarkastaja näkee mm. että käynnissä on screen-ohjelma, jota tässä demossa jumpataan (lisäksi näkyy toki irssi, mutt, nano ym. ohjelmat, joita mahdollisesti käytät samaan aikaan; emacsista saa respectiä välittömästi, samoin vimistä... nanosta vähemmän, mutta jokin editori on oltava käynnissä screenissä). Erityisesti näkyy myös että käynnissä on kuoresta ajettu omatekemä skripti. Epästandardi lisuke --forest helpottaa vastauksen tarkastajaa näkemään, että käytät screen -ohjelmaa näppärästi ja ohjeen mukaisesti.

   Kertaus ja täsmennys: Vaikka teksit asioita jollain omalla ja edistyneemmällä huipputavalla, vähintäänkin lavasta tätä vastausta varten ohjeiden mukainen tilanne:

   • Yksi screen.
   • Siinä vähintään 2 ikkunaa.
   • Niistä toisessa editori ja toisessa skripti suorituksessa.
   • skripti on käynnistänyt ps:n, josta tulee ASCII-graffana prosessipuu.
   • Tulosteessa saa näkyä muutakin touhua, kuten IRCissä idlausta... meitä kiinnostaa tehtävässä ja vastauksessa se, että screenin käyttö editori+kokeilu -touhuun näyttää mahdolliselta tehdä näppärästi em. tavalla.

7. Loppuun tulee vielä listaus itse siitä skriptitiedostosta, jolla edellisetkin rivit tuotettiin. Tähän annetaan alempana valmis ohje, josta ei saa poiketa.

Skriptin viimeinen rivi

Tulostetiedoston lopussa halutaan vielä tehtävän tarkastamisen yhteydessä nähdä itse skriptin sisältö. Tämä hoituu sillä, että skriptisi viimeinen rivi on TÄSMÄLLEEN seuraava:

cat "$0" >> kj21_demo2_tuloste.txt

Tätä älä muokkaa mitenkään. Myöhemmin kurssilla selviää, millaisia potentiaalisia ongelmia tällä voisi vahingossa saada aikaan. Tämä valmiiksi annettu viimeinen rivi ohjaa kohdetiedoston perään cat -ohjelman tulosteen. Catille on annettu argumentiksi "$0", joka skriptiä ajettaessa korvautuu merkkijonolla, jossa on se komento, jolla skripti itse on käynnistetty. Eli komennoksi muodostuu tässä oikeastaan automaattisesti cat ./demo2_skripti.sh >> kj21_demo2_tuloste.txt. Lopputulemana kirjoittamasi skriptin sisältö siis tulostuu tulostiedoston perään. Dollarimerkillä alkavista jutuista puhutaan myöhemmin lisää. (En tiedä, onko $0:n käyttö tässä standardin mukaista, mutta meidän yhteisessä toimintaympäristössä saadaan nyt tällä tavoin yhteen tarkastettavaan tiedostoon kaikki tarvittava eli tulosteet, joista nähdään, että screen-ohjelmaa ja tekstieditoria on oltu käyttämässä yhtäaikaa sekä myöskin itse se skripti, jolla tuloste on luotu).