Операційні системи, Linux і твій сервер

Крок 1

Що робимо сьогодні

Модуль I · IT Skills (Cloud Services & Documents) · 120 хвилин

Ти отримаєш акаунт на сервері — комп'ютері в дата-центрі, який працює цілодобово. Покладеш туди index.html і відкриєш сторінку за адресою, яку можна надіслати будь-кому.

Хід уроку

Етап	Хв	Що робимо
Вступ і мотивація	5	Твоя адреса в інтернеті
Що таке ОС	15	Ядро, процеси, файлова система, права
Linux проти Windows	15	Порівняльна таблиця
Одне дерево	15	`/`, `/home`, `/etc`, `/var`, `/tmp`, `/usr`
Шляхи	15	Абсолютний і відносний
Три ролі тек	10	`www/` публічна, `data/` приватна, `upload/` приймальня
Файл, байти, UTF-8	10	Розширення й «кракозябри»
Сервер, VPS, перший вхід	15	SSH, `passwd`, орієнтація в теці
FTP-клієнт і правила	10	WinSCP, правила спільного сервера
Практика і перевірка	10	Перша сторінка, `check 01`
Разом	120

Крок 2

Операційна система

Програма, яка стоїть між тобою і залізом

Процесор уміє лише виконувати команди, диск — зберігати пронумеровані байти. Ні файлів, ні тек, ні користувачів вони не знають: це вигадала й тримає операційна система.

Процеси

Процесор один, а програм відкрито сотні. Система дає кожній шматочок часу й забирає назад, сотні разів на секунду. Кожна програма для неї — процес із номером PID.

Ядро

Ядро (kernel) — єдина програма, якій дозволено звертатися до заліза напряму. Решта просить його системними викликами: open() цей шлях, write() ці байти, close(). Ядро перевіряє права й лише тоді пише на диск.

Читай згори вниз: до заліза програма не дотягнеться.

Питання

Ти натиснув «зберегти» в редакторі. Хто насправді пише байти на диск?

Чому на серверах Linux

Windows стоїть на домашніх комп'ютерах, macOS — на техніці Apple, на серверах — Linux: за даними W3Techs, близько 86% сайтів працюють на Unix-подібних системах. За Linux не платять, він працює місяцями без перезавантаження, а без робочого столу пам'ять дістається сайту. Налаштування тут — текстові файли, дії — команди, які можна запускати щодня без тебе.

Питання

Клас орендував VPS за кілька доларів на місяць: 1 ГБ пам'яті, без монітора. Чому туди поставили Linux, а не Windows?

Крок 3

Linux проти Windows

Що порівнюємо	Windows	Linux
Шляхи	диски: `C:\Users\Ivan\file.txt`	одне дерево від кореня: `/home/ivan/file.txt`
Роздільник	зворотний слеш `\`	прямий слеш `/`
Регістр в іменах	не має значення: `Index.HTML` = `index.html`	має значення: це два різні файли
Тип файлу	за розширенням (`.exe`, `.txt`)	за вмістом; розширення — зручність для людини
Права доступу	ACL, «властивості → безпека»	три цифри, як-от `644`: хто читає, хто змінює, хто запускає (Крок 6)
Налаштування системи	реєстр — двійкова база	текстові конфіги в `/etc`
Термінал	другорядний, головні — вікна	основний спосіб роботи; сервер часто без графіки
Ліцензія	пропрієтарна, платна	вільна, безкоштовна

Питання

Ти залив на сервер Foto.JPG, а в HTML написав <img src="foto.jpg">. На ноутбуці картинка була, на сайті зникла. Чому?

Правило на весь курс

Усе, що кладеш на сервер, називай латиницею, малими літерами, без пробілів: foto-1.jpg, а не Фото 1.JPG.

Крок 4

Одне дерево замість дисків

У Windows скільки дисків — стільки й початків: C:\, D:\. У Linux початок один: корінь /. Диск не отримує літери: його монтують у теку, наприклад /mnt/data, і файли видно за звичайним шляхом.

Тека	Що всередині	Найближче в Windows
`/`	корінь; початок будь-якого шляху	`C:\`, але спільний для всіх дисків
`/home`	по теці на кожного користувача; твоя — `/home/логін`, скорочено `~`	`C:\Users`
`/etc`	налаштування системи, текстові файли	реєстр + `C:\ProgramData`
`/var`	те, що росте: логи, черги, бази	`C:\ProgramData`, журнали подій
`/tmp`	тимчасове; після перезавантаження порожня	`…\AppData\Local\Temp`
`/usr`	встановлені програми (`/usr/bin`)	`C:\Program Files`

Чому в Windows так не можна

cd D: на сервері відповість No such file or directory.

Питання

Однокласник питає, як на сервері зайти «на диск D», де в нього фото. Що відповідаєш?

Питання

Сайт раптом перестав віддавати сторінки. Учитель каже: «подивися, що там записано про останні помилки». У якій теці шукати?

Крок 5

Шлях — це адреса файлу

Одна й та сама точка, два способи до неї дійти

Дорогу до файлу записують двома способами. Різниця — від чого відлічувати.

Спосіб	Починається з	Від чого відлічується	Приклад
Абсолютний	`/`	від кореня; однаковий звідусіль	`/home/kovalenko.m.9a/www/index.html`
Відносний	з імені або `..`	від теки, де ти стоїш зараз	`www/index.html`
Через тильду	`~`	від твоєї домашньої теки	`~/www/index.html`

Оболонка замінює ~ на /home/kovalenko.m.9a ще до запуску команди, тому такий запис працює з будь-якого місця.

Три імені, які завжди є в кожній теці

Запис	Означає	Де знадобиться сьогодні
`.`	тека, у якій ти зараз	`./build.sh` — запустити скрипт звідси
`..`	тека на рівень вище	`cd ..`, `../img/logo.svg`
`~`	твоя домашня тека	`cd ~/www` з будь-якого місця

Файл один. Відносні записи різні, бо різні точки відліку.

Навігатор: шість кроків по дереву

Набери pwd. Побачиш /home/kovalenko.m.9a. Якщо там інше — натисни «спочатку».
Набери ls -la. У списку є . і .. — справжні записи в кожній теці.
Набери cd www. Тепер pwd дає /home/kovalenko.m.9a/www. Помилка No such file or directory — ти не в домашній теці: набери cd ~.
Клацни по файлу avatar.svg. Сторінка покаже обидва шляхи до нього; клац по теці переводить тебе всередину.
Набери cd story. Мета та сама, а відносний шлях став ../img/avatar.svg.
Набери cd ~/www — повертає з будь-якого місця. cd - веде в попередню теку.

Навігатор по файловій системі

ssh kovalenko.m.9a@91.219.61.4

ти зараз тут (pwd)—

мета — абсолютний шлях—

та сама мета відносно тебе—

через тильду—

адреса в браузері—

Розуміє: pwd, ls, ls -la, cd, cd .., cd ~, cd -, cat, clear, help. Помиляйся сміливо: повідомлення тут ті самі, що й у справжньому терміналі.

Це тренажер: дерево спрощене, дати й розміри типові. Команди й тексти помилок — справжні.

Питання

У твоєму скрипті рядок cd www. Учора працювало, сьогодні — No such file or directory. Файли ніхто не видаляв. Що змінилося?

Питання

У теці лежить твій скрипт build.sh. Ти набрав build.sh і отримав command not found, хоча ls файл показує. Що набрати замість цього?

Якщо після переміщення сторінки зникли картинки

Знайди в HTML рядок <img src="img/logo.svg">: він відлічується від теки, де лежить сама сторінка.
Заміни на ../img/logo.svg, якщо картинка лишилася рівнем вище.
Або постав /img/logo.svg: у HTML слеш на початку означає корінь сайту, тобто теку www/.
Онови сторінку. Картинки досі немає — звір ім'я командою ls, регістр літер має збігатися.

У HTML слеш на початку веде в корінь сайту, а в терміналі — у корінь /. Це два різні корені.

Питання

Сторінка відкривалася з теки www/, а після переміщення в www/story/ картинки зникли. Що не так з посиланнями?

Крок 6

Три ролі тек у твоєму кабінеті

Кабінет у всіх однаковий: www/, upload/, data/, notes/. В інтернет nginx віддає лише ~/www/.

Три цифри прав

У файлу троє: власник (ти), група (клас) і решта — зокрема nginx. Читати — 4, змінювати — 2, заходити в теку чи запускати — 1; цифри складають. Перша — тобі, друга — групі, третя — решті. Тому 755 на ~/www пускає nginx усередину, а 750 на ~/data — ні.

Тека вирішує, кому файл видно.

Далі в модулі

Тема модуля	Що з'явиться	Куди має лягти
Тема 2 — форма	`responses.csv` — відповіді однокласників	`~/data/`: не для інтернету
Тема 2 — форма	`stats.json` — знеособлені підсумки	`~/www/form/`: числа показувати можна
Тема 6 — дашборд	лог роботи `cron`	`~/data/`: службове
Будь-яка тема	файл, принесений по FTP	`~/upload/`, а звідти вручну далі

Питання

Ти зібрав відповіді однокласників у файл responses.csv. Куди його класти?

Питання

Ти залив index.html по FTP, клієнт написав «успішно», а сайт усе одно порожній. Де файл?

Крок 7

Файл — це вміст, а не ім'я

Звідки беруться «кракозябри» і чому це знадобиться на CSV

У Windows тип файлу задає розширення. У Linux розширення — просто частина імені, а тип визначають перші байти самого файлу.

Перейменуй картинку: mv avatar.png avatar.txt. Команда нічого не виводить — це і є ознака успіху.
Перевір вміст: file avatar.txt. У відповіді буде PNG image data, бо байти всередині не змінилися. Якщо бачиш ASCII text — ти перейменував не той файл.

ім'я бреше, вміст — ні

$ mv avatar.png avatar.txt $ file avatar.txt avatar.txt: PNG image data, 512 x 512, 8-bit/color RGBA, non-interlaced

Текст — це теж байти

У текстовому файлі теж лежать байти. Питання лише в тому, за якою таблицею їх читати; ця таблиця називається кодуванням. Стандарт один — UTF-8: латинська літера займає один байт, кирилична — два.

«К» — це U+041A, у UTF-8 байти D0 9A. У таблиці Windows-1251 байт D0 означає «Р», 9A — «љ». Звідси й РљРёС—РІ.

Питання

Ти зберіг data.csv у старому редакторі, залив на сервер — і на сторінці замість «Київ» видно РљРёС—РІ. Що сталося з файлом?

BOM — три байти, які псують перший рядок

На початку файлу може стояти службова мітка BOM: байти EF BB BF. Багато програм читають її як частину першого символа, і заголовок name,age перестає збігатися з іменем колонки.

Перевір файл: file data.csv. Слова with BOM у відповіді означають, що мітка є. Відповідь No such file or directory — ти в іншій теці, набери pwd.
Відкрий файл у редакторі й збережи заново в режимі «UTF-8 без BOM».
Залий файл на сервер ще раз і повтори file data.csv. Тепер у відповіді має лишитися тільки UTF-8 Unicode text.

Пастка Windows PowerShell 5.1 Команда … | Out-File -Encoding utf8 list.csv записує UTF-8 разом із BOM. Для суто латинських списків бери -Encoding ascii, а текст з українськими літерами зберігай редактором у режимі «UTF-8 без BOM». У Git Bash, macOS і Linux звичайне > list.csv BOM не додає.

Питання

Скрипт скаржиться, що в CSV немає колонки name, хоча в першому рядку вона перша й написана правильно. Що перевіряєш?

Питання

Ти перейменував avatar.png на avatar.txt. Чи став файл текстовим?

Крок 8

Сервер, VPS і перший вхід

Комп'ютер, який не вимикають

Сервер працює цілодобово й чекає на запити. Монітора та клавіатури в нього немає: команди надсилають по мережі.

Одну машину в дата-центрі ділять між орендарями: кожен має свою систему, свій шматок диска і свою адресу. Це й називають VPS — віртуальний приватний сервер.

	Домашній ПК	VPS класу
Працює	поки ти його не вимкнув	цілодобово, роками
Доступ	сів за нього	по SSH з будь-якої точки світу
Адреса в мережі	змінюється	постійна, до неї чіпляють домен
Хто ще на ньому	тільки ти	увесь клас — у кожного свій акаунт і своя тека в `/home`
Хто головний	ти	`root` — це вчитель; у тебе звичайний акаунт

Двері в сервер пронумеровані: SSH слухає порт 22, FTP — 21, вебсервер — 80 і 443. Диск при цьому один, тому покладений по SSH файл вебсервер віддає одразу.

Перші тридцять секунд на сервері

Відкрий Windows Terminal. SSH у нього вбудований, ставити нічого не треба.
Набери ssh kovalenko.m.9a@91.219.61.4, підставивши свій логін. Сервер попросить пароль. Напис Connection timed out — немає мережі або в адресі помилка.
На першому вході термінал покаже відбиток ключа SHA256:…. Звір його з тим, що на дошці, і набери yes.
Введи пароль. Символи не показуються, і це нормально. Після Permission denied перевір розкладку й Caps Lock і повтори вхід.
Набери whoami. Сервер відповість твоїм логіном.
Набери pwd. З'явиться /home/kovalenko.m.9a: після входу ти стоїш у своїй домашній теці.
Набери ls -la. Побачиш чотири теки: data, notes, upload, www. Котроїсь немає — скажи вчителю.

перший вхід

$ whoami kovalenko.m.9a $ pwd /home/kovalenko.m.9a $ ls -la drwx--x--x 6 kovalenko.m.9a kovalenko.m.9a 4096 Sep 2 09:40 . drwxr-xr-x 3 root root 4096 Sep 1 18:02 .. drwxr-x--- 2 kovalenko.m.9a kovalenko.m.9a 4096 Sep 2 09:41 data drwx------ 2 kovalenko.m.9a kovalenko.m.9a 4096 Sep 2 09:41 notes drwx------ 2 kovalenko.m.9a kovalenko.m.9a 4096 Sep 2 09:41 upload drwxr-xr-x 2 kovalenko.m.9a kovalenko.m.9a 4096 Sep 2 09:41 www

Записи . і .. — сама тека і тека рівнем вище. Права www інші, ніж у решти: тільки в неї дозволено зайти вебсерверу.

Дати й розміри тут — типові для навчального сервера; на твоєму акаунті вони будуть свої. Права і склад тек — справжні.

Дві клавіші, які економлять урок Tab дописує ім'я файла чи теки за першими літерами й не дає помилитися в регістрі. Стрілка вгору повертає попередню команду.

Пароль

Набери passwd одразу після входу: виданий пароль одноразовий.
Введи поточний пароль, потім двічі новий. Він теж набирається наосліп.
Дочекайся рядка passwd: password updated successfully. Помилка замість нього означає, що пароль не змінено: запусти passwd ще раз.

зміна пароля

$ passwd Changing password for kovalenko.m.9a. Current password: New password: Retype new password: passwd: password updated successfully

Пароль — це твій підпис Усе, що зроблено під твоїм логіном, зробив ти. Тому пароль не переказують нікому й не пишуть у чат класу.

Крок 9

FTP-клієнт і правила спільного сервера

	SSH	FTP / SFTP
Для чого	виконувати команди на сервері	переносити файли туди й назад
Що бачиш	текстовий термінал	два вікна: твій комп'ютер і сервер
Порт	22	21, у SFTP — 22
Програма	`ssh`, Windows Terminal, PuTTY	WinSCP, FileZilla
Логін і пароль	ті самі — акаунт один
Коли зручніше	змінити права, запустити скрипт	закинути десяток файлів мишею

Налаштування WinSCP

Поле	Значення	Якщо помилитися
Протокол	SFTP (або FTP, якщо сказав учитель)	з'єднання не встановиться
Хост	`91.219.61.4`	«не вдалося знайти сервер»
Порт	`22` для SFTP, `21` для FTP	таймаут
Логін і пароль	ті самі, що й для SSH	«Access denied»: перевір Caps Lock
Режим (для FTP)	пасивний, кодування UTF-8	список файлів не вантажиться

Що сервер не прийме Відео, аудіо й будь-який файл, більший за 2 МБ. Клади лише текст: HTML, CSS, JS, JSON, CSV, MD, SH, SVG і зображення до 500 КБ.

Правила Не працюй через sudo. Чужі теки не чіпай. Щось зламав — одразу скажи вчителю.

Крок 10

Практика: акаунт, теки, перша сторінка

Виконуй по черзі. Галочки зберігаються — сторінку можна закрити.

Ті самі одинадцять кроків докладніше

Номери збігаються з галочками вище. Тут написано, що набрати і що сервер відповість.

Отримай логін і пароль. Учитель видає їх на аркуші. Запиши логін у зошит: він же стане адресою твого сайту. Пароль нікому не показуй — усе, що зроблено під твоїм логіном, зробив ти.
Підключися по SSH. Відкрий Windows Terminal і набери ssh kovalenko.m.9a@91.219.61.4, підставивши свій логін. На перше запитання про ключ відповідай yes. Пароль набирається наосліп: символи не показуються, це нормально. Напис Connection timed out — немає мережі або в адресі помилка, Permission denied — перевір розкладку й Caps Lock.
Зміни виданий пароль на свій. Набери passwd. Спершу введи старий пароль, потім двічі новий. Успіх — рядок passwd: password updated successfully. Це робиться один раз, на першому уроці.
З'ясуй, де ти стоїш, і роздивися теки. Набери pwd && ls -la. Перша команда виведе /home/kovalenko.m.9a з твоїм логіном, друга — чотири теки: data, notes, upload, www.
Перевір три ролі тек одним рядком. Набери ls -ld ~/www ~/upload ~/data ~/notes. Ключ -d показує саму теку, а не її вміст. Випиши в зошит, у кого які права: у www вони інші, ніж у решти, — саме тому в інтернеті видно лише її.
Створи теки майбутніх тем. Набери mkdir -p ~/www/story ~/www/form ~/www/deck. story — історія з теми 1, form — опитування з теми 2, deck — презентація з теми 3. Команда мовчить, якщо все вдалося; перевір результат командою ls ~/www.
Зверстай першу сторінку. Набери nano ~/www/index.html. Усередині зроби h1 зі своїм іменем, абзац «про мене» і навігацію — три посилання на теки story, form і deck, які ти щойно створив. Збережи Ctrl+O, вийди Ctrl+X.
Опиши структуру кабінету у README.md. Набери nano ~/www/README.md. Файл лягає поруч з index.html, у теці www. Напиши по абзацу на кожну з чотирьох тек: що там лежить, хто це бачить, чому саме так.
Виправ права. Набери chmod 755 ~/www && chmod 644 ~/www/index.html ~/www/README.md. 755 на теку — щоб вебсервер міг у неї зайти; 644 на файли — щоб міг прочитати. Без цього сервер віддасть 403.
Налаштуй WinSCP і зроби тестове завантаження. Хост 91.219.61.4, логін і пароль ті самі, режим пасивний, кодування UTF-8. Поклади будь-який текстовий файл у ~/upload/ і перенеси його звідти в ~/www/ — мишею у WinSCP або командою mv ~/upload/файл ~/www/. Якщо замість українських літер видно РљРёС—РІ, збережи файл у редакторі в UTF-8 без BOM і залий ще раз.
Перевір обидві межі в браузері. Відкрий http://91.219.61.4/s/kovalenko.m.9a/ зі своїм логіном — має з'явитися твоя сторінка. Помилка 404 означає, що файл названо не index.html або він лежить не в ~/www. Потім відкрий http://91.219.61.4/s/kovalenko.m.9a/data/: сервер має відповісти 403 або 404. Якщо ця сторінка відкрилася, клич учителя одразу.

Коли всі одинадцять галочок стоять, відкрий вкладку «Перевірка» і натисни «Перевірити мою роботу»: червоний критерій показує, який крок повторити.

Що має бути в README.md Чотири абзаци — по одному на теку: що там лежить, хто це бачить і чому саме так. До цього файлу ти повертатимешся щоразу, коли не знатимеш, куди покласти новий файл.

Крок 11

Автоперевірка

Система зайде у твій акаунт і подивиться, що ти справді зробив. Спроби не обмежені.

Демонстраційний режим: результат згенеровано для показу. На сервері ця кнопка викликає POST /api/check, який запускає чекер уроку від імені учня.

Що вчитель дивиться на екрані

ти відповідаєш «де я зараз?» командою pwd, не питаючи сусіда;
переходиш у ~/www відносним шляхом із будь-якого місця;
показуєш історію команд стрілкою вгору;
називаєш, у яку з чотирьох тек поклав би файл із відповідями однокласників — і чому саме туди.

Крок 12

Шкала виконання

Це те, що бачить учитель, коли виставляє оцінку.

Складник	Вага	Результат

Виконано

Рекомендований бал — за 12-бальною

Домашнє завдання

Додай в index.html блок «мої цілі на модуль» — 3–5 речень.
Допиши в README.md три речення про те, чим файлова система Linux відрізняється від системи на твоєму домашньому комп'ютері. Мінімум один приклад шляху — свій, а не з уроку.
Запиши в ~/notes/paths.md три записи одного й того самого свого файлу: абсолютний, відносний від ~ і адресу в браузері. Перевір кожен командою ls або в браузері.
Домогтися зеленого check 01.

Типові помилки цього уроку

редагування через sudo — власником стає root, і ти більше не можеш змінити власний файл;
cd www з чужої теки замість cd ~/www;
файл названо Index.HTML — сервер віддає 404;
шлях записано зі зворотним слешем www\index.html;
файл лишився в ~/upload/ і не перенесений у ~/www/.

Джерела

Звідки взяті факти

Усе, що можна перевірити, — з відкритих стандартів і документації. Перевіряти дозволено й корисно.

Filesystem Hierarchy Standard 3.0 — призначення /home, /etc, /var, /tmp, /usr, /root. refspecs.linuxfoundation.org · FHS 3.0
Абсолютний і відносний шлях, роль . і .. — POSIX, розділ «Pathname Resolution». pubs.opengroup.org · Pathname Resolution
Тильда ~ і чому ./script.sh — довідник Bash, розділи «Tilde Expansion» і «Command Search and Execution». gnu.org · Bash Reference Manual
UTF-8: правила кодування — RFC 3629. datatracker.ietf.org/doc/html/rfc3629
Коди українських літер (К = U+041A, и = U+0438, ї = U+0457, в = U+0432) — таблиця Unicode «Cyrillic». unicode.org · Cyrillic (U+0400)
Таблиця Windows-1251, за якою D0 читається як «Р», а 9A — як «љ». unicode.org · CP1251.TXT
BOM — байти EF BB BF і чому в UTF-8 він не потрібен — RFC 3629, розділ 6, і Unicode FAQ. unicode.org · UTF & BOM FAQ
PowerShell і BOM — довідка Microsoft про кодування у Windows PowerShell 5.1. learn.microsoft.com · Out-File
Тип файлу визначається вмістом: сигнатура PNG 89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A — RFC 2083, розділ 3.1. datatracker.ietf.org/doc/html/rfc2083
Права доступу й вісімкові числа — довідка GNU coreutils. gnu.org · File permissions
Частка Unix-подібних систем серед вебсерверів — статистика W3Techs. w3techs.com · operating systems
Усі 500 суперкомп'ютерів TOP500 на Linux — випуск за листопад 2017. top500.org · operating system family
Порт 22 для SSH — RFC 4253; порт 21 для FTP — RFC 959; реєстр портів IANA. iana.org · service names and port numbers
Android побудований на ядрі Linux — документація проєкту. source.android.com · kernel

Повний список із поясненнями, що саме на сторінці ілюстративне, — у файлі urok-01-джерела.md поруч із цією сторінкою. Приклади виводу команд (дати, розміри, uid) складені як типові для навчального сервера: на твоєму акаунті числа будуть свої.