Kursa genel bakış + shell

Motivasyon

Bilgisayar bilimcileri olarak, bilgisayarların tekrarlayan görevlere yardımcı olma konusunda ne kadar harika olduklarını biliyoruz. Ancak, bunun programların gerçekleştirmesini istediğimiz hesaplamalar için olduğu kadar bilgisayar kullanımımız için de geçerli olduğunu sıkça unutuyoruz. Elimizin altında, bilgisayarla ilgili herhangi bir problem üzerinde çalışırken daha üretken olabilmemizi ve daha karmaşık sorunları çözebilmemizi sağlayan çok sayıda araç var. Buna rağmen çoğumuz bu araçların sadece küçük bir kısmını kullanıyoruz; bizi idare etmeye yetecek birkaç sihirli sözcük biliyoruz, takıldığımızda ise internetten körlemesine kopyalayıp yapıştırıyoruz.

Bu ders, bunun üzerine gitmeyi hedefler.

Halihazırda bildiğiniz araçlardan en iyi şekilde nasıl yararlanacağınızı öğretmek, alet çantanıza ekleyebileceğiniz yeni araçlar göstermek ve daha fazlasını kendi başınıza keşfetmeniz için biraz heyecan aşılamak istiyoruz. Ve bunun çoğu Bilgisayar Bilimi müfredatında eksik bir dönem olduğuna inanıyoruz.

Dersin yapısı

Bu ders, her biri spesifik bir konuya odaklanan birer saatlik 11 dersten oluşmaktadır. Dersler büyük ölçüde bağımsız olsa da kursta ilerledikçe önceki derslerin içeriğine aşina olduğunuzu varsayacağız. Online ders notlarımız da olacak ancak bu notlarda bulunmayan çok sayıda içerik (demolar şeklinde) ele alınacaktır. Dersleri kaydedeceğiz ve kayıtlarını online olarak yayınlayacağız.

11 ders boyunca çok fazla noktaya değinmeye çalışıyoruz, bu yüzden dersler oldukça yoğun. İçeriği kendi temponuzda öğrenmenize zaman tanımak için her ders, sizi dersin kilit noktalarında yönlendiren bir dizi alıştırma içeriyor. Her dersin sonunda sorularınızı yanıtlamanıza yardımcı olmak için hazır olacağımız ofis saatleri düzenliyoruz. Kursa online olarak katılıyorsanız, sorularınızı bize missing-semester@mit.edu adresinden yönlendirebilirsiniz.

Sahip olduğumuz sınırlı zaman nedeniyle, içeriğimizi tüm araçlara ve araçların her özelliğine değinen bir dersle aynı düzeyde tutamayacağız. Mümkün oldukça, sizi bir aracın veya konunun derinlerine inebilmeniz için başka kaynaklara yönlendirmeye çalışacağız. Ancak aklınıza özellikle takılan bir şey olursa, bize ulaşmaktan ve tavsiye istemekten çekinmeyin!

Konu 1: Shell

Shell (Kabuk) nedir?

Bilgisayarlar, günümüzde komutlar verebilmemiz için çeşitli arayüzlere sahiptirler; fantastik kullanıcı grafik arayüzler, ses arayüzleri ve hatta AR/VR her yerdeler. Bunlar, kullanım durumlarının %80’i için mükemmeldirler, ancak genellikle yapmanıza izin verdikleri şeyler sınırlıdır - olmayan bir butona basamaz ve önceden tanımlanmamış sesli komut veremezsiniz. Bilgisayarınızın sağladığı araçlardan tam olarak yararlanmak için geleneksel bir yönteme dönmeli ve metin tabanlı bir arayüze bakmalıyız: Shell.

Elinizin altında bulunan neredeyse her platformda bir şekilde shell bulunur ve ayrıca çoğunda da seçim yapabileceğiniz birkaç farklı shell mevcuttur. Teferruatta farklılık gösterseler de, özlerinde hepsi kabaca aynıdır: programları çalıştırmanıza, onlara girdi vermenize ve çıktılarını yarı yapılandırılmış şekilde gözden geçirmenize izin verirler.

Bu derste Bourne Again SHell yani kısaca “bash” üzerine odaklanacağız. Bu shell, en yaygın kullanılanlardan birisidir ve sözdizimi birçok shell ile benzerdir. Komutlarınızı yazabileceğiniz yer olan Shell prompt‘u (kabuk istemi) açmak için, önce bir terminale ihtiyacınız vardır. Cihazınızda muhtemelen bir tane kuruludur. Yoksa da kolayca bir tane kurabilirsiniz.

Shell kullanımı

Terminalinizi başlattığınızda, genellikle şöyle görünen bir istem (prompt) ile karşılaşırsınız:

missing:~$

Bu, shell için ana metin tabanlı arayüzdür. missing makinesinde olduğunuzu ve halihazırda bulunduğunuz yer olan geçerli çalışma dizininizin, ~ yani home (ev) olduğunu gösterir. $ ise root (kök) kullanıcı olmadığınızı gösterir (ileride buna değinilecek). Bu istemde, shell tarafından yorumlanacak bir komut yazabilirsiniz. En temel komut bir programı yürütmektir:

missing:~$ date
Cum 19 Haz 2020 14:27:32 +03
missing:~$ 

Burada, (beklenildiği gibi) mevcut tarih ve saati yazdıran date programını yürüttük. Shell sonrasında bizden, yürütmek için başka bir komut ister. Aynı zamanda, bir komutu argümanlar ile birlikte yürütebiliriz:

missing:~$ echo merhaba
merhaba

Bu örnekte, shell’e echo programını merhaba argümanıyla yürütmesini söyledik. echo programı basitçe argümanlarını yazdırır. Shell, komutu boşluk karakterlerinden bölerek ayrıştırır ve ardından ilk sözcük tarafından belirtilen programı çalıştırır. Sonraki sözcükleri programa erişebileceği bir argüman olarak sağlar. Boşluk veya başka özel karakterler içeren argümanlar vermek isterseniz (örn. “Aile Fotograflari” isminde bir dizin), argümanı ' veya " tırnak işaretleri arasına alabilir ("Aile Fotograflari") veya ilgili karakterlerden \ ile kaçınabilirsiniz (Aile\ Fotograflari).

Peki shell date veya echo programlarını nerede bulacağını nasıl biliyor? Shell esasen bir programlama ortamıdır, tıpkı Python veya Ruby gibi. Bu nedenle değişkenler, koşullar, döngüler ve fonksiyonlara (bir sonraki derste değinilecek) sahiptir. Bir komut çalıştırdığınızda, shell’inizin yorumladığı ufak bir kod yazmış olursunuz. Barındırdığı anahtar sözcüklerden biriyle eşleşmeyen bir komutu yürütmesi istendiğinde shell, programı hangi dizinlerde araması gerektiğini listeleyen $PATH isimli ortam değişkenine başvurur:

missing:~$ echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
missing:~$ which echo
/bin/echo
missing:~$ /bin/echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin

echo komutunu çalıştırdığımızda, shell echo programını yürütmesi gerektiğini anlar ve bu isimdeki dosyayı bulmak için $PATH ‘te bulunan stringi : ile ayırarak elde ettiği dizinlerde arama yapar. Bulduğunda ise çalıştırır (dosyanın executable (yürütülebilir) olduğu göz önüne alınırsa, buna ileride değinilecek). which programını kullanarak verilen bir program için hangi dosyanın yürütüldüğünü bulabiliriz. Aynı zamanda, yürütmek istediğimiz dosyanın yolunu vererek $PATH ‘i tamamen es geçebiliriz.

Shell içerisinde gezinme

Shell içerisinde bir path (yol), dizin listesinin birleştirilmiş halidir; macOS ve Linux’ta / , Windows’ta ise \ ile birleştirilmiştir. Linux ve macOS’ta / yolu dosya sisteminin “root” (kök) dizinidir. Diğer tüm dizinleri ve dosyaları altında barındırır. Windows’ta ise her disk bölümü için ayrı root dizin vardır (örn C:\). Bu derste genel olarak Linux dosya sistemi kullandığınızı varsayacağız. / ile başlayan yola absolute path (mutlak yol), diğerlerine ise relative path (göreceli yol) denir. Realtive path’ler, pwd komutuyla görebildiğimiz ve cd komutuyla değiştirebileceğimiz, geçerli çalışma dizinine bağlıdır. Bir path’de (yolda) . mevcut dizini, .. ise üst dizini belirtir:

missing:~$ pwd
/home/missing
missing:~$ cd /home
missing:/home$ pwd
/home
missing:/home$ cd ..
missing:/$ pwd
/
missing:/$ cd ./home
missing:/home$ pwd
/home
missing:/home$ cd missing
missing:~$ pwd
/home/missing
missing:~$ ../../bin/echo merhaba
merhaba

Shell istemimizin geçerli çalışma dizininin ne olduğu konusunda bizi bilgilendirdiğine dikkat edin. İsteminizi, her çeşit yararlı bilgiyi gösterecek şekilde yapılandırabilirsiniz. Bunu sonraki bir derste ele alacağız.

Genel olarak, bir programı çalıştırdığımızda, aksi belirtilmedikçe geçerli dizinde çalışır. Örneğin, dosyaları orada arar ve gerektiğinde yeni dosyalar orada oluşturur.

Belirli bir dizinde nelerin var olduğunu görmek için ls komutunu kullanırız:

missing:~$ ls
missing:~$ cd ..
missing:/home$ ls
missing
missing:/home$ cd ..
missing:/$ ls
bin
boot
dev
etc
home
...

İlk argüman olarak bir dizin verilmedikçe, ls geçerli dizinin içeriğini yazdırır. Çoğu komut, davranışlarını değiştiren - ile başlayan flag (bayrak) ve option (seçenek: bir değere sahip bayrak) ifadeleri alır. Genelde, -h veya --help bayrağıyla (Windows’ta /?) bir programı çalıştırmak, size hangi bayrakları ve seçenekleri kullanabileceğinizi bildiren yardım metni yazdırır. Örneğin, ls --help bize şunu söyler:

  -l                         use a long listing format
                             (uzun liste biçimi kullan)

missing:~$ ls -l /home
drwxr-xr-x 1 missing  users  4096 Jun 15  2019 missing

Bu, bize mevcut her dosya ve dizin hakkında daha fazla bilgi verir. İlk olarak, satırın başındaki d bize missing ‘in bir dizin olduğunu söyler.Ardından üç karakterden oluşan üç grup (rwx, r-x, r-x) gelir. Bunlar, sırasıyla dosya sahibinin (missing), dosya sahibinin bulunduğu grubun (users) ve diğerlerinin ilgili öğe üzerinde hangi izinlere sahip olduğunu gösterir. - ilgili kişinin ilgili izne sahip olmadığını belirtir. Yukarıdaki örnekte, missing dizininde yalnızca dosya sahibine değişiklik yapma (w) izni verilir (örn. dosya ekleme/silme). Bir dizine girebilmek için, kullanıcının bu dizinde ve üst dizinlerinde arama (x) iznine sahip olması gerekir. İçeriğini listelemek için ise kullanıcının bu dizinde okuma (r) iznine sahip olması gerekir. Dosya izinleri de beklediğiniz gibidir. /bin dizinindeki hemen hemen tüm dosyaların son grubumuz olan “diğerleri” için x iznine sahip olduğuna dikkat edin, böylece herkes bu programları yürütebilir.

Bu noktada bilinmesi gereken diğer kullanışlı programlardan bazıları şunlardır: mv (dosya adlandırma/taşıma), cp (dosya kopyalama) ve mkdir (yeni dizin oluşturma).

Bir programın argümanları, girdileri, çıktıları ve genel olarak nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi edinmek isterseniz man programını bir deneyin. Argüman olarak programın adını alır ve size manuel sayfasını gösterir. Çıkmak isterseniz q tuşuna basın.

missing:~$ man ls

Programları bağlama

Shell (kabuk) içerisinde, programlar kendileriyle ilişkili iki ana akışa sahiptir: input stream (girdi akışı), output stream (çıktı akışı). Program girdi okumaya çalıştığında girdi akışından okur, bir şey yazdıracağı zaman çıktı akışına yazdırır. Normalde, bir programın girdi ve çıktı akışı terminalinizdir. Yani, girdi olarak klavyeniz ve çıktı olarak ekranınız. Ancak, bu akışları yeniden düzenleyebilirsiniz!

En basit yönlendirme şekli < file ve > file ‘dır. Bunlar, bir programın girdi ve çıktı akışlarını sırasıyla bir dosyaya yönlendirmenize müsade ederler:

missing:~$ echo merhaba > merhaba.txt
missing:~$ cat merhaba.txt
merhaba
missing:~$ cat < merhaba.txt
merhaba
missing:~$ cat < merhaba.txt > merhaba2.txt
missing:~$ cat merhaba2.txt
merhaba

Ayrıca bir dosyaya ekleme yapmak için >> kullanabilirsiniz. Bu tür girdi / çıktı yönlendirmesinin en başarılı olduğu yer pipe‘ların kullanımıdır. | operatörü, programları birinin çıktısını diğerinin girdisi olacak şekilde “zincirlemenizi” sağlar:

missing:~$ ls -l / | tail -n1
drwxr-xr-x 1 root  root  4096 Jun 20  2019 var
missing:~$ curl --head --silent google.com | grep --ignore-case content-length | cut --delimiter=' ' -f2
219

“Data wrangling” üzerine yapacağımız derste, pipe’lardan nasıl faydalanılacağı hakkında daha fazla detaya gireceğiz.

Çok amaçlı ve güçlü bir araç

Unix benzeri sistemlerin çoğunda, özel bir kullanıcı vardır: “root” (kök) kullanıcısı. Yukarıda dosya listelemesinde görmüş olabilirsiniz. Root kullanıcısı (neredeyse) tüm erişim kısıtlamalarının üzerindedir ve sistemde herhangi bir dosyayı oluşturabilir, okuyabilir ve silebilir. Ancak, yanlışlıkla bir şeyleri berbat etmek çok kolay olduğundan, sisteminizde genellikle root kullanıcısı olarak oturum açmazsınız. Bunun yerine, sudo komutunu kullanırsınız. Adından da anlaşılacağı gibi, “su” ve “do” kavramlarından oluşur. “su”, “super user” (süper kullanıcı) veya root kullanıcısı anlamına gelir. “do” ise bildiğiniz gibi yapmak anlamına gelir. “İzin reddedildi” (Permission denied) hatası aldığınızda, nedeni genelde o işi root olarak yapmanız gerektiğindendir. Yine de öncesinde gerçekten bunu yapmak istediğinizi iki kez kontrol ettiğinizden emin olun!

Örneğin, yapılabilmesi için root kullanıcısı olunması gereken bir şey, /sys dizinine bağlanan sysfs dosya sisteminde değişiklik yapmaktır. sysfs , birtakım kernel (çekirdek) parametrelerini dosya olarak saklar, böylece özel araçlar kullanmadan, kerneli o anda kolayca yeniden yapılandırabilirsiniz. sysfs’nin Windows ve macOS’ta mevcut olmadığını unutmayın.

Örneğin, dizüstü bilgisayarınızın ekranının parlaklığı, bu dizin altında brightness olarak adlandırılan bir dosyada tutulur:

/sys/class/backlight

Bu dosyaya bir değer yazarak ekran parlaklığını değiştirebiliriz. İlk düşünceniz şöyle bir şey yapmak olabilir:

$ sudo find -L /sys/class/backlight -maxdepth 2 -name '*brightness*'
/sys/class/backlight/thinkpad_screen/brightness
$ cd /sys/class/backlight/thinkpad_screen
$ sudo echo 3 > brightness
An error occurred while redirecting file 'brightness'
open: Permission denied

Bu hata süpriz olabilir. Oysa komutu sudo ile çalıştırmıştık! Bu shell hakkında bilmek gereken önemli bir şeydir. |, > ve < gibi işlemler programın kendisi tarafından değil, shell tarafından gerçekleştirilir. echo ve arkadaşlarının | ‘den haberi olmaz. Her ne olursa olsun girdilerinden okur ve çıktılarına yazarlar. Yukarıdaki durumda; shell, bunu sudo echo ‘nun çıktısı olarak ayarlamadan önce parlaklık dosyasını yazmak için açmaya çalışır. Ancak shell, root olarak çalışmadığı için bunu yapması engellenir. Bu bilgiyi kullanarak bu sorunu çözebiliriz:

$ echo 3 | sudo tee brightness

tee programı, brightness dosyasını yazmak için açan bir program olduğundan ve root olarak çalıştığından dolayı tüm izinlere sahiptir. /sys aracılığıyla her çeşit eğlenceli ve yararlı şeyi kontrol edebilirsiniz, örneğin sistem LEDlerinin durumu gibi (dosya yolunuz farklı olabilir):

$ echo 1 | sudo tee /sys/class/leds/input6::scrolllock/brightness

Sonraki adımlar

Gelinen noktada, temel görevleri yerine getirmek için shell kullanırken nasıl bir yol izleyeceğinizi biliyorsunuz. İlgilenilen dosyaları bulmak için gezinebilmeniz ve çoğu programın temel fonksiyonlarını kullanabilmeniz gerekir. Bir sonraki derste, shell ve birçok kullanışlı komut satırı programını kullanarak, daha karmaşık görevlerin nasıl gerçekleştirileceği ve otomatikleştirileceği hakkında konuşacağız.

Alıştırmalar

/tmp altında missing isimli yeni bir dizin oluşturun.
touch programının nasıl kullanıldığına bir göz atın. man programı yardımcınız olacaktır.
touch programını kullanarak missing içerisinde semester isimli yeni bir dosya oluşturun.
Bu dosyaya her seferinde bir satır olarak aşağıdakileri yazın:
```
#!/bin/sh
curl --head --silent https://missing.csail.mit.edu
```
İlk satır başlarda karmaşık gelebilir. # işaretinin bash’te yorum satırı başlattığını ve ! operatörünün çift tırnaklı (“) stringlerin içinde özel bir anlamının olduğunu bilmek faydalı olacaktır. Bash, tek tırnaklı stringlere (‘) farklı davranır: içindeki her değer kendi değerini korur. Daha fazla bilgi için bash’in quoting manuel sayfasına bakın.
Dosyayı yürütmeyi deneyin, yani shell’de scriptin yolunu (./semester) yazın ve enter tuşuna basın. ls çıktısına danışarak neden işe yaramadığını kavrayın (ipucu: dosya izinlerine bakın).
sh yorumlayıcısını başlatıp semester dosyasını ilk argüman olarak vererek komutu çalıştırın, yani sh semester. ./semester çalışmazken bu neden işe yaradı?
chmod nasıl kullanıldığına bir göz atın (örneğin man chmod).
sh semester kullanmak yerine ./semester kullanabilmeyi sağlamak için chmod kullanın. Shell dosyanızın sh kullanılarak yorumlanması gerektiğini nereden biliyor? Daha fazla bilgi için shebang hakkındaki bu sayfaya bakın.
semester dosyasındaki “Last-Modified” yani değiştirilme tarihinin çıktısını, ev dizininizde last-modified.txt isimli bir dosyaya yazdırmak için | ve > kullanın.
Dizüstü bilgisayarınızın pil düzeyini veya masaüstü bilgisayarınızın CPU sıcaklığını /sys ‘den okuyan bir komut yazın. NOT: macOS veya Windows kullanıcısısıysanız, işletim sisteminizin sysfs’si yoktur, bu nedenle bu egzersizi atlayabilirsiniz.

Bu sayfayı düzenle.

CC BY-NC-SA lisansı ile lisanslanmıştır.