Capítulo 3. Fundamentos do FreeBSD

Este capítulo cobre os comandos básicos e as funcionalidades do sistema operacional FreeBSD. Grande parte deste material é relevante para qualquer sistema operacional do tipo UNIX™. Novos usuários do FreeBSD são encorajados a ler este capítulo cuidadosamente.

Depois de ler este capítulo, você saberá:

A menos que o FreeBSD tenha sido configurado para iniciar automaticamente um ambiente gráfico durante a inicialização, o sistema inicializará em um prompt de login da linha de comando, como visto neste exemplo:

A primeira linha contém algumas informações sobre o sistema. O amd64 indica que o sistema neste exemplo está executando uma versão de 64 bits do FreeBSD. O nome do host é pc3.example.org, e ttyv0 indica que este é o "console do sistema". A segunda linha é o prompt de login.

Como o FreeBSD é um sistema multiusuário, ele precisa de alguma maneira distinguir entre usuários diferentes. Isso é feito exigindo que todos os usuários façam login no sistema antes de obter acesso aos programas no sistema. Cada usuário tem um "nome de usuário" único e uma "senha" pessoal.

Para efetuar login no console do sistema, digite o nome de usuário que foi configurado durante a instalação do sistema, conforme descrito em Adicione usuários e pressione Enter. Em seguida, insira a senha associada ao nome de usuário e pressione Enter. A senha não é ecoada por razões de segurança.

Uma vez que a senha correta é inserida, a mensagem do dia (MOTD) será exibida, seguida de um prompt de comando. Dependendo do shell que foi selecionado quando o usuário foi criado, este prompt será um caractere #, $ ou %. O prompt indica que o usuário está logado no console do sistema FreeBSD e pronto para testar os comandos disponíveis.

O FreeBSD permite que múltiplos usuários usem o computador ao mesmo tempo. Enquanto apenas um usuário pode se sentar em frente à tela e usar o teclado a qualquer momento, qualquer número de usuários pode efetuar o login no sistema através da rede. Para usar o sistema, cada usuário deve ter sua própria conta de usuário.

Este capítulo descreve:

No FreeBSD, todo arquivo e diretório tem um conjunto associado de permissões e vários utilitários estão disponíveis para visualizar e modificar essas permissões. É necessário entender como as permissões funcionam para garantir que os usuários consigam acessar os arquivos que precisam e não consigam acessar os arquivos usados pelo sistema operacional ou de propriedade de outros usuários.

Esta seção discute as permissões UNIX™ tradicionais usadas no FreeBSD. Para um controle de acesso ao sistema de arquivos mais refinado, consulte Listas de Controle de Acesso.

No UNIX™, as permissões básicas são atribuídas usando três tipos de acesso: ler, escrever e executar. Esses tipos de acesso são usados para determinar o acesso do arquivo ao proprietário, ao grupo e a outros usuários do arquivo (todos os outros). As permissões de leitura, gravação e execução podem ser representadas como as letras r, w e x. Elas também podem ser representados como números binários, pois cada permissão está ativada ou desativada (0). Quando representada como um número, a ordem é sempre lida como rwx, onde r é ativado com o valor 4, w é ativado com o valor 2 e x é ativado com o valor 1.

A Tabela 4.1 resume as possíveis possibilidades numéricas e alfabéticas. Ao ler a coluna "Listagem do Diretório", um - é usado para representar uma permissão que está desativada.

Use o argumento -l com o ls(1) para exibir uma lista longa de diretórios que inclua uma coluna de informações sobre um permissões do arquivo para o proprietário, grupo e outros. Por exemplo, um ls -l em um diretório arbitrário pode mostrar:

O primeiro caractere (mais à esquerda) da primeira coluna indica se esse arquivo é um arquivo normal, um diretório, um dispositivo de caractere especial, um soquete ou qualquer outro dispositivo especial de pseudo-arquivo. Neste exemplo, o - indica um arquivo regular. Os próximos três caracteres, rw- neste exemplo, fornecem as permissões para o proprietário do arquivo. Os próximos três caracteres, r--, fornecem as permissões para o grupo ao qual o arquivo pertence. Os três últimos caracteres, r--, dão as permissões para o resto do mundo. Um traço significa que a permissão está desativada. Neste exemplo, as permissões são definidas para que o proprietário possa ler e gravar no arquivo, o grupo possa ler o arquivo e o resto do mundo só possa ler o arquivo. De acordo com a tabela acima, as permissões para este arquivo seriam 644, onde cada dígito representa uma das três partes da permissão do arquivo.

Como o sistema controla as permissões nos dispositivos? O FreeBSD trata a maioria dos dispositivos de hardware como um arquivo nos quais os programas podem abrir, ler e gravar dados. Esses arquivos de dispositivos especiais são armazenados em /dev/.

Diretórios também são tratados como arquivos. Eles tem permissões de leitura, gravação e execução. O bit executável de um diretório tem um significado ligeiramente diferente que nos arquivos. Quando um diretório é marcado como executável, isso significa que é possível mudar para esse diretório usando cd(1). Isso também significa que é possível acessar os arquivos dentro desse diretório, sujeito às permissões dos próprios arquivos.

Para executar uma listagem de diretórios, a permissão de leitura deve estar ativada no diretório. Para deletar um arquivo que se conhece o nome, é necessário ter permissões de escrita e execução no diretório que contém o arquivo.

Há mais bits de permissão, mas eles são usados principalmente em circunstâncias especiais, como binários setuid e diretórios fixos. Para obter mais informações sobre permissões de arquivos e como configurá-las, consulte chmod(1).

Entender a hierarquia de diretórios do FreeBSD é fundamental para obter uma compreensão geral do sistema. O diretório mais importante é o root ou raiz ou "/". Esse diretório é o primeiro montado no momento da inicialização e contém a base do sistema necessária para preparar o sistema operacional para a operação multi-usuário. O diretório raiz também contém pontos de montagem para outros sistemas de arquivos que são montados durante a transição para a operação multi-usuário.

Um ponto de montagem é um diretório no qual sistemas de arquivos adicionais podem ser disponibilizados em um sistema de arquivos principal (geralmente o sistema de arquivos raiz). Isso é descrito em Organização dos Discos. Os pontos de montagem padrão incluem /usr/, /var/, /tmp/, /mnt/ e /cdrom/. Esses diretórios são geralmente associados a entradas em /etc/fstab. Este arquivo é uma tabela de vários sistemas de arquivos e pontos de montagem e é lido pelo sistema. A maioria dos sistemas de arquivos em /etc/fstab é montada automaticamente no momento da inicialização do script rc(8) a não ser que haja a opção noauto. Maiores detalhes em O arquivo fstab.

Uma descrição completa da hierarquia do sistema de arquivos está disponível em hier(7). A tabela a seguir fornece uma visão geral dos diretórios mais comuns.

A menor unidade de organização que o FreeBSD usa para encontrar arquivos é o nome do arquivo. Os nomes dos arquivos diferenciam maiúsculas de minúsculas, o que significa que readme.txt e README.TXT são dois arquivos distintos. O FreeBSD não usa a extensão de um arquivo para determinar se é um programa, documento ou alguma outra forma de dados.

Os arquivos são armazenados em diretórios. Um diretório pode não conter arquivos ou pode conter centenas deles. Um diretório também pode conter outros diretórios, permitindo uma hierarquia de diretórios entre si para organizar os dados.

Arquivos e diretórios são referenciados por meio de um nome, seguido por uma barra, /, seguido por qualquer outro nome de diretório que seja necessário. Por exemplo, se o diretório foo contiver um diretório bar que contenha o arquivo readme.txt, o nome completo ou caminho, para o arquivo é foo/bar/readme.txt. Observe que isso é diferente do Windows™ que usa \ para separar nomes de arquivos e diretórios. O FreeBSD não usa letras de unidades ou outros nomes de unidades no caminho. Por exemplo, não se deve digitar c:\foo\bar\readme.txt no FreeBSD.

Diretórios e arquivos são armazenados em um sistema de arquivos. Cada sistema de arquivos contém exatamente um diretório no nível superior, chamado de diretório raiz para esse sistema de arquivos. Este diretório raiz pode conter outros diretórios. Um sistema de arquivos é designado como sistema de arquivos raiz ou /. Todos os outros sistemas de arquivos são montados no sistema de arquivos raiz. Não importa quantos discos estejam no sistema FreeBSD, cada diretório parece fazer parte do mesmo disco.

Considere três sistemas de arquivos, chamados A, B e C. Cada sistema de arquivos tem um diretório raiz, que contém dois outros diretórios, chamados A1, A2 (e da mesma forma B1, B2 e C1, C2).

Chame A de sistema de arquivos raiz. Se ls(1) for usado para visualizar o conteúdo deste diretório, ele mostrará dois subdiretórios, A1 e A2. A árvore de diretórios tem esta aparência:

Um sistema de arquivos deve ser montado em um diretório em outro sistema de arquivos. Ao montar o sistema de arquivos B no diretório A1, o diretório raiz de B substitui A1 e os diretórios em B aparecem de acordo:

Todos os arquivos que estão nos diretórios B1 ou B2 podem ser alcançados com o caminho /A1/B1 ou /A1/B2, conforme necessário. Todos os arquivos que estavam em /A1 foram temporariamente ocultados. Eles reaparecerão se B for desmontado de A.

Se B tivesse sido montado em A2, o diagrama ficaria assim:

e os caminhos seriam /A2/B1 e /A2/B2 respectivamente.

Os sistemas de arquivos podem ser montados uns em cima dos outros. Continuando o último exemplo, o sistema de arquivos C pode ser montado no topo do diretório B1 no sistema de arquivos B, levando a esta disposição:

Ou C poderia ser montado diretamente no sistema de arquivos A, sob o diretório A1:

É perfeitamente possível ter um sistema de arquivos raiz grande e não precisar criar nenhum outro. Existem algumas desvantagens nessa abordagem e uma vantagem.

Os sistemas de arquivos estão contidos em partições. Isto não tem o mesmo significado que o uso comum do termo partição (por exemplo, a partição MS-DOS™), por causa da herança UNIX™ do FreeBSD. Cada partição é identificada por uma letra de a até h. Cada partição pode conter apenas um sistema de arquivos, o que significa que os sistemas de arquivos geralmente são descritos por seu ponto de montagem típico na hierarquia do sistema de arquivos ou pela letra da partição em que estão contidos.

O FreeBSD também usa espaço em disco para espaço de swap para fornecer memória virtual. Isso permite que o seu computador se comporte como se tivesse muito mais memória do que realmente tem. Quando o FreeBSD fica sem memória, ele move alguns dos dados que não estão sendo usados atualmente para o espaço de swap, e os move de volta (removendo alguma outra coisa) quando precisa.

Algumas partições possuem certas convenções associadas a elas.

Os discos no FreeBSD são divididos em slices, referidas no Windows™ como partições, numeradas de 1 a 4. Estas são então divididas em partições, que contêm sistemas de arquivos, e são rotuladas usando letras.

Os números das slices seguem o nome do dispositivo, prefixado com um s, começando em 1. Então "da0s1" é a primeira slice na primeira unidade SCSI. Pode haver apenas quatro slices físicas em um disco, mas pode haver slices lógicas dentro de slices físicas do tipo apropriado. Essas slices estendidas são numeradas a partir de 5, então "ada0s5" é a primeira slice estendida no primeiro disco SATA. Esses dispositivos são usados por sistemas de arquivos que esperam ocupar uma slice.

Slices, unidades físicas "perigosamente dedicadas" e outras unidades contêm partições, que são representadas como letras de a até h. Esta letra é adicionada ao nome do dispositivo, então "da0a" é a partição a na primeira unidade da, que é "perigosamente dedicada". A "ada1s3e" é a quinta partição na terceira slice da segunda unidade de disco SATA.

Finalmente, cada disco no sistema é identificado. Um nome de disco começa com um código que indica o tipo de disco e, em seguida, um número, indicando qual é o disco. Ao contrário das slices, a numeração de discos começa em 0. Códigos usuais são listados em Nomes de dispositivos de disco.

Ao se referir a uma partição, inclua o nome do disco, s, o número da slice, em seguida, a letra da partição. Exemplos são mostrados em Exemplo de Nomes de Disco, Slice e Partição.

Modelo conceitual de um disco mostra um modelo conceitual de um layout de disco.

Ao instalar o FreeBSD, configure as slices de disco, crie partições dentro da slice a ser usada para o FreeBSD, crie um sistema de arquivos ou espaço de swap em cada partição e decida onde cada sistema de arquivos será montado.

O sistema de arquivos é melhor visualizado como uma árvore, enraizada, por assim dizer, em /. O /dev, /usr, e os outros diretórios no diretório raiz são ramos, que podem ter suas próprias ramificações, como /usr/local e assim por diante.

Existem várias razões para abrigar alguns desses diretórios em sistemas de arquivos separados. O /var contém os diretórios log/, spool/ e vários tipos de arquivos temporários e, como tal, podem encher. Encher completamente o sistema de arquivos raiz não é uma boa ideia, então separar o /var do / geralmente é vantajoso.

Outro motivo comum para colocar determinadas árvores de diretório em outros sistemas de arquivos é se elas forem ser armazenadas em discos físicos separados ou se são discos virtuais separados, tal como montagens de NFS (Network File System), descritas em Network File System (NFS) ou unidades de CD-ROM.

O FreeBSD é um sistema operacional multitarefa. Cada programa em execução a qualquer momento é chamado de processo. Todo comando em execução inicia pelo menos um novo processo e há vários processos de sistema que são executados pelo FreeBSD.

Cada processo é identificado exclusivamente por um número chamado ID do processo (PID). Semelhante aos arquivos, cada processo tem um proprietário e um grupo, e as permissões de proprietário e grupo são usadas para determinar quais arquivos e dispositivos o processo pode abrir. A maioria dos processos também possui um processo pai que os iniciou. Por exemplo, o shell é um processo e qualquer comando iniciado no shell é um processo que tem o shell como seu processo pai. A exceção é um processo especial chamado init(8) que é sempre o primeiro processo a rodar na inicialização e que sempre possui um PID de 1.

Alguns programas não são projetados para serem executados com a entrada contínua do usuário e desconectam do terminal na primeira oportunidade. Por exemplo, um servidor da Web responde a solicitações da Web, em vez de entradas do usuário. Servidores de email são outro exemplo desse tipo de aplicativo. Esses tipos de programas são conhecidos como daemons. O termo daemon vem da mitologia grega e representa uma entidade que não é boa nem má, e que invisivelmente realiza tarefas úteis. É por isso que o mascote do BSD é o daemon de aparência alegre com tênis e um tridente.

Existe uma convenção para nomear programas que normalmente são executados como daemons com um "d" à direita. Por exemplo, BIND é o Berkeley Internet Name Domain, mas o programa real que é executado é named. O programa do servidor da web Apache é o httpd e o daemon de spooling da impressora de linha é o lpd. Esta é apenas uma convenção de nomenclatura. Por exemplo, o daemon de correio principal para o aplicativo Sendmail é o sendmail e não maild.

Um shell fornece uma interface de linha de comandos para interagir com o sistema operacional. Um shell recebe comandos do canal de entrada e os executa. Muitos shells fornecem funções incorporadas para ajudar nas tarefas diárias, como gerenciamento de arquivos, referenciamento de arquivos, edição de linha de comando, macros de comando e variáveis de ambiente. O FreeBSD vem com vários shells, incluindo o shell Bourne (sh(1)) e o shell C estendido (tcsh(1)). Outros shells estão disponíveis na Coleção de Ports do FreeBSD, como o zsh e o bash.

O shell usado é realmente uma questão de gosto. Um programador C pode se sentir mais confortável com um shell semelhante ao C, como o tcsh(1). Um usuário Linux™ pode preferir o bash. Cada shell tem propriedades únicas que podem ou não funcionar com o ambiente de trabalho preferido de um usuário, e é por isso que existe a opção de qual shell usar.

Um recurso de shell comum é a conclusão do nome do arquivo. Depois que um usuário digita as primeiras letras de um comando ou nome de arquivo e pressiona a tecla Tab, o shell completa o restante do comando ou nome do arquivo. Considere dois arquivos chamados foobar e football. Para excluir foobar, o usuário pode digitar rm foo e pressionar a tecla Tab para completar o nome do arquivo.

Mas se o shell mostrar apenas rm foo. Não foi possível completar o nome do arquivo porque ambos foobar e football começam com foo. Algumas shells emitem um sinal sonoro ou mostram todas as opções se houver mais de um nome. O usuário deve digitar mais caracteres para identificar o nome do arquivo desejado. Digitar um t e pressionar a tecla Tab novamente é suficiente para permitir que o shell determine qual nome de arquivo é desejado e preencha o resto.

Outra característica do shell é o uso de variáveis de ambiente. As variáveis de ambiente são um par de variável/chave armazenado no ambiente do shell. Esse ambiente pode ser lido por qualquer programa chamado pela shell e, portanto, contém muitas configurações de programas. Variáveis de Ambiente Comuns fornece uma lista de variáveis de ambiente comuns e seus significados. Observe que os nomes das variáveis de ambiente estão sempre em maiúsculas.

O processo para definir uma variável de ambiente difere entre as shells. Em tcsh(1) e csh(1), use setenv para definir variáveis de ambiente. Em sh(1) e no bash, use export para definir as variáveis de ambiente atuais. Este exemplo define o EDITOR padrão para /usr/local/bin/emacs para a shell tcsh(1):

O comando equivalente para bash seria:

Para expandir uma variável de ambiente para ver sua configuração atual, digite um caracter $ na frente de seu nome na linha de comando. Por exemplo, echo $TERM exibe a configuração atual do $TERM.

Shells tratam caracteres especiais, conhecidos como meta-caracteres, como representações especiais de dados. O meta-caracter mais comum é *, que representa qualquer número de caracteres em um nome de arquivo. Meta-caracteres podem ser usados para executar a globalização de nomes de arquivos. Por exemplo, echo * é equivalente a ls porque a shell pega todos os arquivos que correspondem ao * e echo os lista na linha de comando.

Para evitar que a shell interprete um caractere especial, escape-o a partir da shell, iniciando-o com uma barra invertida (\). Por exemplo, echo $TERM imprime a configuração do terminal, enquanto echo \$TERM imprime literalmente a string $TERM.

A maioria das configurações do FreeBSD é feita através da edição de arquivos de texto. Por isso, é uma boa ideia familiarizar-se com um editor de texto. O FreeBSD vem com alguns como parte do sistema base, e muitos outros estão disponíveis na coleção do ports.

Um editor simples para aprender é o ee(1), que significa editor fácil (Ease Editor). Para iniciar este editor, digite ee filename em que filename é o nome do arquivo a ser editado. Uma vez dentro do editor, todos os comandos para manipular as funções do editor são listados no topo da tela. O cursor (^) representa Ctrl, então ^e expande para Ctrl+e. Para sair do ee(1), pressione Esc e escolha a opção "leave editor" no menu principal. O editor pedirá para salvar as alterações, caso o arquivo tenha sido modificado.

O FreeBSD também vem com editores de texto mais poderosos, como o vi(1), como parte do sistema base. Outros editores, como editors/emacs e editors/vim, fazem parte da coleção do ports do FreeBSD. Esses editores oferecem mais funcionalidade às custas de serem mais complicados de aprender. Aprender um editor mais poderoso como o vim ou o Emacs pode economizar mais tempo a longo prazo.

Muitos aplicativos que modificam arquivos ou exigem entrada digitada abrirão automaticamente um editor de texto. Para alterar o editor padrão, defina a variável de ambiente EDITOR conforme descrito em Shells.

Um dispositivo é um termo usado principalmente para atividades relacionadas a hardware em um sistema, incluindo discos, impressoras, placas gráficas e teclados. Quando o FreeBSD inicializa, a maioria das mensagens de inicialização se refere aos dispositivos sendo detectados. Uma cópia das mensagens de inicialização é salva em /var/run/dmesg.boot.

Cada dispositivo tem um nome e um número de dispositivo. Por exemplo, ada0 é o primeiro disco rígido SATA, enquanto kbd0 representa o teclado.

A maioria dos dispositivos no FreeBSD deve ser acessada através de arquivos especiais chamados nós de dispositivos (device nodes), que estão localizados em /dev.

A documentação mais abrangente sobre o FreeBSD está na forma de páginas de manual. Quase todos os programas do sistema vêm com um breve manual de referência explicando a operação básica e os argumentos disponíveis. Estes manuais podem ser visualizados usando o man:

onde command é o nome do comando para aprender. Por exemplo, para saber mais sobre o ls(1), digite:

As páginas de manual são divididas em seções que representam o tipo de tópico. No FreeBSD, as seguintes seções estão disponíveis:

Em alguns casos, o mesmo tópico pode aparecer em mais de uma seção do manual online. Por exemplo, existe um comando de usuário chmod e uma chamada de sistema chmod(). Para informar ao man(1) qual seção exibir, especifique o número da seção:

Isto irá mostrar a página de manual do comando chmod(1). Referências a uma seção em particular do manual online são tradicionalmente colocadas entre parênteses na documentação escrita, então chmod(1) refere-se ao comando do usuário e chmod(2) refere-se à chamada do sistema.

Se o nome da página de manual for desconhecido, use man -k para procurar por palavras-chave nas descrições da página de manual:

Este comando exibe uma lista de comandos que possuem a palavra-chave "mail" em suas descrições. Isso é equivalente a usar o apropos(1).

Para ler as descrições de todos os comandos em /usr/bin, digite:

ou