מבוא (Introduction)
הפצות לינוקס מודרניות מציעות מגוון רחב של ממשקי משתמש גרפיים, אך מנהל מערכת תמיד יזדקק לדעת כיצד לעבוד עם שורת הפקודה, או כפי שהיא נקראת, ה-shell (קליפה). ה-shell הוא תוכנה המאפשרת תקשורת מבוססת טקסט בין מערכת ההפעלה למשתמש. זהו לרוב יישום במצב טקסט הקורא את קלט המשתמש ומפרש אותו כפקודות למערכת.

ישנם מספר סוגים שונים של shell בלינוקס, הנה כמה מהם:

• Bourne-again shell (Bash)
• C shell (csh או tcsh, הגרסה המשופרת של csh)
• Korn shell (ksh)
• Z shell (zsh)

בלינוקס, ה-shell הנפוץ ביותר הוא Bash. זהו גם ה-shell שישמש בדוגמאות ובתרגילים כאן.

כאשר משתמשים ב-shell אינטראקטיבי, המשתמש מכניס פקודות ב”prompt” (הנחיה). לכל הפצת לינוקס, ה-prompt ברירת המחדל עשוי להיראות קצת שונה, אך הוא בדרך כלל עוקב אחר המבנה הבא:
username@hostname current_directory shell_type

    carol@mycomputer:~$
    root@mycomputer:~#
    [dave@mycomputer ~]$
    [root@mycomputer ~]#
    

בואו נסביר כל רכיב במבנה:

• username (שם המשתמש) – שם המשתמש שמריץ את ה-shell
• hostname (שם המחשב המארח) – שם המחשב שעליו פועל ה-shell. יש גם פקודה בשם hostname, שדרכה ניתן להציג או להגדיר את שם המחשב.
• current_directory (הספרייה הנוכחית) – הספרייה שבה נמצא ה-shell כרגע. הסימן ~ מציין שה-shell נמצא בספריית הבית של המשתמש הנוכחי.
• shell_type (סוג ה-shell) – $ מציין שה-shell פועל על ידי משתמש רגיל.
• # מציין שה-shell מופעל על ידי מנהל המערכת root.

מכיוון שאין לנו צורך בהרשאות מיוחדות, נשתמש בהנחיה ללא הרשאות מיוחדות בדוגמאות הבאות. לצורך קיצור, נשתמש רק ב-$ כהנחיה.

מבנה שורת הפקודה (Command Line Structure)
רוב הפקודות בשורת הפקודה עוקבות אחר אותו מבנה בסיסי:
command [option(s)/parameter(s)…] [argument(s)…]

    $ ls -l /home
    

בואו נסביר את מטרת כל רכיב:

Command (פקודה)
התוכנית שהמשתמש יריץ – לדוגמה, הפקודה היא ls בדוגמה למעלה.

Option(s)/Parameter(s) (אפשרות/פרמטר)
“מתג” שמשנה את התנהגות הפקודה בצורה כלשהי, כמו -l בדוגמה למעלה. אפשרויות ניתנות לגישה בצורה קצרה וארוכה. לדוגמה, -l זהה ל–format=long.
ניתן גם לשלב מספר אפשרויות ובדרך כלל ניתן להקליד את האותיות יחד בצורה הקצרה. לדוגמה, הפקודות הבאות עושות את אותו הדבר:

    $ ls -al
    $ ls -a -l
    $ ls --all --format=long
    

Argument(s) (ארגומנט)
נתונים נוספים הנדרשים על ידי התוכנית, כמו שם קובץ או נתיב, לדוגמה /home בדוגמה למעלה.

החלק היחיד שהוא חובה במבנה הזה הוא הפקודה עצמה. באופן כללי, כל שאר הרכיבים הם אופציונליים, אך ייתכן שתוכנית תדרוש אפשרויות, פרמטרים או ארגומנטים מסוימים.

הערה (NOTE)
רוב הפקודות מציגות סקירה קצרה של אפשרויות זמינות כאשר מריצים אותן עם הפרמטר –help. בקרוב נלמד דרכים נוספות ללמוד על פקודות לינוקס.

סוגי התנהגות פקודה (Command Behavior Types)
ה-shell תומך בשני סוגי פקודות:

Internal (פנימיות)
פקודות אלו הן חלק מה-shell עצמו ואינן תוכנות נפרדות. ישנן כ-30 פקודות כאלו. המטרה העיקרית שלהן היא לבצע משימות בתוך ה-shell (למשל, cd, set, export).

External (חיצוניות)
פקודות אלו נמצאות בקבצים נפרדים. קבצים אלו הם בדרך כלל תוכנות בינאריות או סקריפטים. כאשר מריצים פקודה שאינה מובנית בתוך ה-shell, ה-shell משתמש במשתנה PATH כדי לחפש קובץ הרצה עם אותו שם כמו הפקודה. בנוסף לתוכניות המותקנות עם מנהל החבילות של ההפצה, משתמשים יכולים ליצור פקודות חיצוניות משלהם.

הפקודה type מראה איזה סוג של פקודה מדובר:

    $ type echo
    echo is a shell builtin
    $ type man
    man is /usr/bin/man
    

ציטוטים (Quoting)
בתור משתמש לינוקס, תצטרכו ליצור או לשנות קבצים או משתנים בדרכים שונות. זה קל כאשר עובדים עם שמות קבצים קצרים וערכים בודדים, אך זה הופך למורכב יותר כאשר, לדוגמה, מעורבים רווחים, תווים מיוחדים ומשתנים. Shells מספקים תכונה הנקראת ציטוטים, שמאפשרת לעטוף נתונים באמצעות סוגי ציטוטים שונים (” “, ‘ ‘). ב-Bash קיימים שלושה סוגי ציטוטים:

• ציטוטים כפולים (Double quotes)
• ציטוטים בודדים (Single quotes)
• תווי בריחה (Escape characters)

לדוגמה, הפקודות הבאות אינן מתנהגות באותה צורה בשל השימוש בציטוטים:

    $ TWOWORDS="two words"
    $ touch $TWOWORDS
    $ ls -l
    -rw-r--r-- 1 carol carol 0 Mar 10 14:56 two
    -rw-r--r-- 1 carol carol 0 Mar 10 14:56 words
    $ touch "$TWOWORDS"
    $ ls -l
    -rw-r--r-- 1 carol carol 0 Mar 10 14:56 two
    -rw-r--r-- 1 carol carol 0 Mar 10 14:58 'two words'
    -rw-r--r-- 1 carol carol 0 Mar 10 14:56 words
    $ touch '$TWOWORDS'
    $ ls -l
    -rw-r--r-- 1 carol carol 0 Mar 10 15:00 '$TWOWORDS'
    -rw-r--r-- 1 carol carol 0 Mar 10 14:56 two
    -rw-r--r-- 1 carol carol 0 Mar 10 14:58 'two words'
    -rw-r--r-- 1 carol carol 0 Mar 10 14:56 words
    

הערה (NOTE)
השורה עם TWOWORDS= היא משתנה Bash שיצרנו בעצמנו. נציג משתנים בהמשך. מטרת הדוגמה היא להראות כיצד ציטוטים משפיעים על הפלט של משתנים.

ציטוטים כפולים (Double Quotes)
ציטוטים כפולים אומרים ל-shell לקחת את הטקסט שבתוך סימני הציטוט (“…”) כתווים רגילים. כל התווים המיוחדים מאבדים את המשמעות שלהם, פרט לסימן הדולר ($), backslash (\) ו-backquote (`). כלומר, ניתן עדיין להשתמש במשתנים, החלפת פקודות וביצוע חישובים.

לדוגמה, ההחלפה של משתנה $USER אינה מושפעת על ידי ציטוטים כפולים:

    $ echo I am $USER
    I am tom
    $ echo "I am $USER"
    I am tom
    

שימוש בפקודת touch עם ציטוטים (touch Command with Quoting)
כפי שאתם יכולים לראות, בדוגמה הראשונה, פקודת touch יוצרת שני קבצים נפרדים, מכיוון שהפקודה מפרשת את שני המחרוזות כארגומנטים נפרדים. בדוגמה השנייה, הפקודה מפרשת את שתי המחרוזות כארגומנט אחד, ולכן היא יוצרת רק קובץ אחד. עם זאת, מומלץ להימנע משימוש ברווחים בשמות קבצים. במקום זאת, ניתן להשתמש בקו תחתון (_) או בנקודה (.)

    $ touch new file
    $ ls -l
    -rw-rw-r-- 1 tom students 0 Oct 8 15:18 file
    -rw-rw-r-- 1 tom students 0 Oct 8 15:18 new
    $ touch "new file"
    $ ls -l
    -rw-rw-r-- 1 tom students 0 Oct 8 15:19 new file
    

ציטוטים בודדים (Single Quotes)
ציטוטים בודדים אינם כוללים את החריגות של ציטוטים כפולים. הם מבטלים כל משמעות מיוחדת מכל תו. בואו ניקח אחת מהדוגמאות הראשונות:

    $ echo I am $USER
    I am tom
    

כאשר משתמשים בציטוטים בודדים, התוצאה שונה:

    $ echo 'I am $USER'
    I am $USER
    

הפקודה כעת מציגה את המחרוזת המדויקת מבלי להחליף את המשתנה.

תווי בריחה (Escape Characters)
ניתן להשתמש בתווי בריחה כדי לבטל את המשמעות המיוחדת של תווים עבור Bash. נחזור לדוגמה עם משתנה הסביבה $USER:

    $ echo $USER
    carol
    

ניתן לראות שברירת המחדל היא שהערך של המשתנה מוצג במסוף. עם זאת, אם נוסיף תו backslash (\) לפני סימן הדולר, המשמעות המיוחדת של סימן הדולר תתבטל. כתוצאה מכך, Bash לא תחליף את ערך המשתנה לשם המשתמש שמריץ את הפקודה, אלא תפרש את שם המשתנה באופן מילולי:

    $ echo \$USER
    $USER
    

אם אתם זוכרים, ניתן לקבל תוצאה דומה באמצעות ציטוטים בודדים, שמדפיסים את התוכן המילולי של מה שנמצא בין הציטוטים הבודדים. עם זאת, תו הבריחה פועל אחרת על ידי כך שהוא מורה ל-Bash להתעלם מכל משמעות מיוחדת שיש לתו שמגיע אחריו.

תרגילים מודרכים (Guided Exercises)

1. פצלו את השורות למרכיבי פקודה, אפשרות/פרמטר וארגומנט:
   • דוגמה: cat -n /etc/passwd
     פקודה: cat
     אפשרות: -n
     ארגומנט: /etc/passwd
   • ls -l /etc
     פקודה:
     אפשרות:
     ארגומנט:
   • ls -l -a
     פקודה:
     אפשרות:
     ארגומנט:
   • cd /home/user
     פקודה:
     אפשרות:
     ארגומנט:
2. גלה איזה סוג פקודות הן הבאות:
   • cd
   • cat
   • exit
3. פתרו את הפקודות הבאות שמשתמשות בציטוטים:
   • echo "$HOME is my home directory"
   • touch "$USER"
   • touch 'touch'

תרגילים חקרניים (Explorational Exercises)

1. באמצעות פקודה אחת ושימוש ב-Brace Expansion ב-Bash (עיין בדף ה-man של Bash), צור 5 קבצים ממוספרים מ-1 עד 5 עם הקידומת “game” (game1, game2, וכו’).
2. מחק את כל 5 הקבצים שיצרת זה עתה עם פקודה אחת, תוך שימוש בתו מיוחד אחר (עיין ב-Pathname Expansion בדפי ה-man של Bash).
3. האם קיימת דרך אחרת לגרום לשתי פקודות לפעול יחד? מהן?

סיכום (Summary)

במעבדה זו למדתם:

• מושגי ה-Shell בלינוקס
• מהו ה-Bash shell
• מבנה שורת הפקודה
• מבוא לציטוטים

פקודות שנלמדו בתרגילים:

• bash – ה-Shell הפופולרי ביותר במחשבי לינוקס.
• echo – מציג טקסט במסוף.
• ls – מציג את תוכן הספרייה.
• type – מציג כיצד מבוצעת פקודה מסוימת.
• touch – יוצר קובץ ריק או מעדכן את תאריך השינוי של קובץ קיים.
• hostname – מציג או משנה את שם המחשב.

תשובות לתרגילים מודרכים (Answers to Guided Exercises)

1. פצלו את השורות למרכיבי פקודה, אפשרות/פרמטר וארגומנט:
   • ls -l /etc
     Command: ls
     Option: -l
     Argument: /etc
   • ls -l -a
     Command: ls
     Option: -l -a
     Argument:
   • cd /home/user
     Command: cd
     Option:
     Argument: /home/user
2. גלה איזה סוג פקודות הן הבאות:
   • cd – Shell builtin
   • cat – External command
   • exit – Shell builtin
3. פתרו את הפקודות הבאות שמשתמשות בציטוטים:
   • touch “$USER”
     יוצר קובץ בשם tom (או שם המשתמש)
   • touch ‘touch’
     יוצר קובץ בשם touch

תשובות לתרגילים חקרניים (Answers to Explorational Exercises)

1. באמצעות פקודה אחת ושימוש ב-Brace Expansion ב-Bash (עיין בדף ה-man של Bash), צור 5 קבצים ממוספרים מ-1 עד 5 עם הקידומת “game” (game1, game2, וכו’):
   
   $ touch game{1..5}
   $ ls
   game1 game2 game3 game4 game5
2. מחק את כל 5 הקבצים שיצרת זה עתה עם פקודה אחת, תוך שימוש בתו מיוחד אחר (עיין ב-Pathname Expansion בדפי ה-man של Bash):
   
   $ rm game?
3. האם קיימת דרך אחרת לגרום לשתי פקודות לפעול יחד? מהן?
   כן, פקודה אחת יכולה, לדוגמה, לכתוב נתונים לקובץ אשר ינותחו על ידי פקודה אחרת. לינוקס יכולה גם לאסוף את הפלט של פקודה אחת ולהשתמש בו כקלט לפקודה אחרת. זה נקרא Piping (צינור) ונלמד על כך בשיעור עתידי.

משתנים (Variables)

משתנים הם מקומות אחסון לנתונים, כגון טקסט או מספרים. ברגע שמגדירים משתנה, ניתן לגשת לערכו מאוחר יותר. לכל משתנה יש שם שמאפשר גישה למשתנה מסוים, גם כאשר תוכן המשתנה משתנה. משתנים הם כלי נפוץ מאוד ברוב שפות התכנות.

במרבית ה-shells בלינוקס קיימים שני סוגי משתנים:

• משתנים מקומיים (Local variables)
  משתנים אלו זמינים רק לתהליך ה-shell הנוכחי. אם תיצור משתנה מקומי ולאחר מכן תתחיל תוכנית אחרת מ-shell זה, המשתנה לא יהיה זמין לתוכנית זו יותר. מכיוון שהם אינם מועברים לתהליכים תחתיים, המשתנים הללו נקראים משתנים מקומיים.
• משתני סביבה (Environment variables)
  משתנים אלו זמינים גם במהלך סשן shell מסוים וגם בתהליכים תחתיים שנוצרים מסשן זה. משתנים אלו יכולים לשמש להעברת נתוני תצורה לפקודות שמריצים. מכיוון שתוכניות אלו יכולות לגשת למשתנים, הם נקראים משתני סביבה. רוב משתני הסביבה כתובים באותיות גדולות (לדוגמה, PATH, DATE, USER). סט ברירת המחדל של משתני סביבה מספק, לדוגמה, מידע על ספריית הבית של המשתמש או על סוג המסוף. לפעמים כל סט משתני הסביבה נקרא “הסביבה”.

סוגי משתנים אלו ידועים גם בשם טווח המשתנים (variable scope).

הערה (NOTE)
המשתנים אינם מתמידים. כאשר סוגרים את ה-shell שבו הם הוגדרו, כל המשתנים ותוכנם נמחקים. רוב ה-shells מספקים קבצי תצורה המכילים משתנים שמוגדרים בכל פעם ש-shell חדש מופעל. משתנים שצריכים להישמר לצמיתות חייבים להיכלל באחד מקבצי תצורה אלה.

מניפולציה על משתנים (Manipulating Variables)
כמנהל מערכת, תצטרך ליצור, לשנות או להסיר משתנים מקומיים ומשתני סביבה כאחד.

עבודה עם משתנים מקומיים (Working with Local Variables)
ניתן להגדיר משתנה מקומי על ידי שימוש באופרטור = (שווה). השמה פשוטה תיצור משתנה מקומי:

הערה (NOTE)
אל תשים רווח לפני או אחרי אופרטור =.

ניתן להציג כל משתנה באמצעות פקודת echo. הפקודה בדרך כלל מציגה את הטקסט שנמצא בחלק של הארגומנט:

כדי לגשת לערך של המשתנה תצטרך להשתמש בסימן $ (סימן דולר) לפני שם המשתנה.

המשך עבודה עם משתנים (Working with Variables)

כאשר אתה מריץ את הפקודה הבאה:

כפי שניתן לראות, המשתנה נוצר. כעת פתח shell נוסף ונסה להציג את תוכן המשתנה שנוצר:

לא מוצג דבר. הדבר ממחיש שמשתנים קיימים רק ב-shell הספציפי בו הם נוצרו.

כדי לוודא שהמשתנה הוא אכן משתנה מקומי, נסה להפעיל תהליך חדש ובדוק אם תהליך זה יכול לגשת למשתנה. ניתן לעשות זאת על ידי התחלת shell נוסף והפעלת פקודת echo. מכיוון שה-shell החדש מופעל בתהליך חדש, הוא לא יירש משתנים מקומיים מהתהליך הראשי שלו:

הערה (NOTE)
הקפד להשתמש בציטוטים בודדים בדוגמה לעיל.

כדי להסיר משתנה, יש להשתמש בפקודת unset:

הערה (NOTE)
הפקודה unset דורשת את שם המשתנה כארגומנט. לכן אין להוסיף $ לשם המשתנה, מכיוון שזה היה מפרש את ערך המשתנה במקום את שמו.

עבודה עם משתנים גלובליים (Working with Global Variables)

כדי להפוך משתנה לזמין בתהליכי משנה, יש להפוך אותו ממשתנה מקומי למשתנה סביבה (Environment Variable). הדבר נעשה באמצעות הפקודה export. כאשר היא מופעלת עם שם המשתנה, משתנה זה נוסף לסביבה של ה-shell:

הערה (NOTE)
שוב, הקפד לא להשתמש ב-$ בעת הפעלת export, מכיוון שאתה רוצה להעביר את שם המשתנה ולא את תוכנו.

דרך קלה יותר ליצור משתנה סביבה היא לשלב את שתי השיטות הנ”ל, על ידי הקצאת ערך המשתנה בחלק הארגומנט של הפקודה:

בוא נבדוק שוב אם המשתנה נגיש לתהליכי משנה:

דרך נוספת להשתמש במשתני סביבה היא להפעיל אותם לפני פקודות. נוכל לבדוק זאת עם משתנה הסביבה TZ, המכיל את אזור הזמן (Timezone). משתנה זה משמש את פקודת date כדי לקבוע את הזמן של אזור הזמן להצגה:

ניתן להציג את כל משתני הסביבה באמצעות הפקודה env.

משתנה PATH (The PATH Variable)

משתנה PATH הוא אחד ממשתני הסביבה החשובים ביותר במערכת לינוקס. הוא מאחסן רשימה של ספריות, המופרדות בנקודותיים, שמכילות תוכניות הרצה (executables) שיכולות לשמש כפקודות מה-shell של לינוקס.

כדי להוסיף ספרייה חדשה למשתנה, יש להשתמש בסימן הנקודותיים :.

להלן דוגמה:

כפי שניתן לראות, $PATH משמש בערך החדש שמוקצה ל-PATH. משתנה זה מתורגם במהלך ביצוע הפקודה ומוודא שתוכן המשתנה המקורי נשמר. כמובן, ניתן להשתמש גם במשתנים אחרים בהשמה:

יש לטפל במשתנה PATH בזהירות, מכיוון שהוא קריטי לעבודה בשורת הפקודה. נבחן את משתנה PATH הבא:

כדי לגלות כיצד ה-shell מפעיל פקודה מסוימת, ניתן להשתמש בפקודה which עם שם הפקודה כארגומנט. לדוגמה, נוכל לבדוק היכן ממוקם nano:

כפי שניתן לראות, קובץ ההפעלה של nano נמצא בתוך ספריית /usr/bin. נבצע הסרה של ספרייה זו מהמשתנה ונבדוק אם הפקודה עדיין פועלת:

נחפש שוב את הפקודה nano:

כפי שניתן לראות, הפקודה לא נמצאה ולכן לא בוצעה. הודעת השגיאה גם מסבירה מדוע הפקודה לא נמצאה ובאילו מיקומים היא חופשה.

נוסיף בחזרה את הספריות וננסה להפעיל את הפקודה שוב:

כעת הפקודה פועלת שוב.

טיפ (TIP)
סדר האלמנטים ב-PATH גם מגדיר את סדר החיפוש. הביצוע הראשון שנמצא תוך כדי מעבר דרך הנתיבים מבוצע.

תרגילים מודרכים (Guided Exercises)

1. צור משתנה מקומי בשם number.
2. צור משתנה סביבה (Environment Variable) בשם ORDER, תוך שימוש באחת משתי השיטות שהוזכרו לעיל.
3. הצג את שמות המשתנים ואת התוכן שלהם.
4. מה הם תחומי השימוש (scopes) של המשתנים שנוצרו?

תרגילים חקרניים (Explorational Exercises)

1. צור משתנה מקומי בשם nr_files והקצה לו את מספר השורות שנמצאות בקובץ /etc/passwd.
   רמז: בדוק את הפקודה wc ואת החלפת פקודות (command substitution) ואל תשכח את סימני הציטוט.
2. צור משתנה סביבה (Environment Variable) בשם ME. הקצה לו את הערך של המשתנה USER.
3. הוסף את הערך של משתנה HOME ל-ME, תוך שימוש במפריד :. הצג את התוכן של המשתנה ME.
4. בעזרת הדוגמה על הפקודה date, צור משתנה בשם today והקצה לו את התאריך עבור אחד מאזורי הזמן (time zones).
5. צור משתנה נוסף בשם today1 והקצה לו את התאריך של המערכת.

סיכום (Summary)

במעבדה זו למדתם:

• סוגי משתנים
• כיצד ליצור משתנים
• כיצד לבצע מניפולציות על משתנים

פקודות שנלמדו בתרגילים:

• env – מציג את הסביבה הנוכחית.
• echo – מציג טקסט.
• export – הופך משתנים מקומיים לזמינים לתהליכי משנה.
• unset – מסיר משתנה.

תשובות לתרגילים מודרכים (Answers to Guided Exercises)

1. צור משתנה מקומי בשם number.
   $ number=5
2. צור משתנה סביבה (Environment Variable) בשם ORDER, תוך שימוש באחת משתי השיטות שהוזכרו.
   $ export ORDER=desc
3. הצג את שמות המשתנים ואת התוכן שלהם.
   $ echo number
   number
   $ echo ORDER
   ORDER
   $ echo $number
   5
   $ echo $ORDER
   desc
4. מה הם תחומי השימוש (scopes) של המשתנים שנוצרו?
   • תחום המשתנה המקומי number הוא ה-shell הנוכחי בלבד.
   • תחום משתנה הסביבה ORDER הוא ה-shell הנוכחי וכל תתי ה-shell שנוצרים ממנו.

תשובות לתרגילים חקרניים (Answers to Explorational Exercises)

1. צור משתנה מקומי בשם nr_files והקצה לו את מספר השורות שנמצאות בקובץ /etc/passwd.
   רמז: השתמש בפקודת wc והחלפת פקודות (command substitution) ולא לשכוח את סימני הציטוט.
   $ nr_files=`wc -l /etc/passwd`
2. צור משתנה סביבה (Environment Variable) בשם ME והקצה לו את ערך המשתנה USER.
   $ export ME=$USER
3. הוסף את ערך המשתנה HOME ל-ME תוך שימוש במפריד :. הצג את תוכן המשתנה ME.
   $ ME=$ME:$HOME
   $ echo $ME
   user:/home/user
4. בעזרת הדוגמה על פקודת date, צור משתנה בשם today והקצה לו את התאריך עבור אחד מאזורי הזמן (time zones).
   הדוגמה הבאה משתמשת באזורים GMT ו-EST, אבל ניתן להשתמש בכל אזור זמן תקף.
   $ today=$(TZ=GMT date)
   $ echo $today
   Thu 31 Jan 15:07:35 GMT 2019
   או
   $ today=$(TZ=EST date)
   $ echo $today
   Thu 31 Jan 10:07:35 EST 2019
5. צור משתנה נוסף בשם today1 והקצה לו את התאריך של המערכת.
   $ today1=$(date)
   $ echo $today1
   Thu 31 Jan 10:07:35 EST 2019