По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Все мы любим компьютеры. Они могут делать столько удивительных вещей. За пару десятилетий компьютеры произвели самую настоящую революцию почти во всех аспектах человеческой жизни.
Они могут справляться с задачами различной степени сложности, просто переворачивая нули и единицы. Просто удивительно, как такое простое действие может привести к такому уровню сложности.
Но я уверен, что вы все знаете, что такой сложности нельзя добиться (практически нельзя) простым случайным переворачиванием чисел. Но за этим стоит определенные логические рассуждения. Есть правила, которые определяют, как это все должно происходить. В данной статье мы обсудим эти правила и увидим, как они управляют «мышлением» компьютера.
Что такое булева алгебра?
Это правила, о которых я упоминал выше, описываются некой областью математики, называемой булевой алгеброй.
В своей книге 1854 года британский математик Джордж Буль предложил использовать систематический набор правил для работы со значениями истинности. Эти правила положили математическую основу для работы с логическими высказываниями. А эти основы привели к развитию булевой алгебры.
Для того, чтобы понять, что из себя представляет булева алгебра, сначала мы должны понять сходства и различия между ней и другими формами алгебры.
Алгебра в целом занимается изучением математических символов и операций, которые можно выполнять над этими символами.
Эти символы сами по себе ничего не значат. Они обозначают некую величину. Именно эти величины и придают ценность этим символам, и именно с этими величинами и выполняются операции.
Булева алгебра также имеет дело с символами и правилами, позволяющими выполнять различные операции над этими символами. Разница заключается в том, что эти символы что-то значат.
В случае обычной алгебры символы обозначают действительные числа. А в булевой алгебре они обозначают значения истинности.
На рисунке ниже представлен весь набор действительных чисел. Набор действительных чисел включает натуральные числа (1, 2, 3, 4, …), положительные целые числа (все натуральные числа и 0), целые числа (…, -2, -1, 0, 1, 2, 3, …) и т.д. Обычная алгебра имеет дело со всем этим набором чисел.
Для сравнения, значения истинности состоят из набора, который включает в себя только два значения: True и False. Здесь я хотел бы отметить, что мы можем использовать любые другие символы для обозначения этих значений.
Например, в информатике, как правило, эти значения обозначают через 0 и 1 (0 используется в качестве False, 1 – в качестве True).
Вы также можете сделать это более оригинальным способом, обозначая значения истинности какими-то другими символами, например, кошки и собаки или бананы и апельсины.
Суть здесь в том, что смысл этих значений останется неизменным, как бы вы их не обозначили. Но убедитесь, что вы не меняете символы в процессе выполнения операций.
Теперь вопрос в том, что если (True и False), (0 и 1) – это просто обозначения, то что же они пытаются обозначить?
Смысл, лежащий в основе значений истинности, исходит из области логики, где значения истинности используются для того, чтобы определить, является ли высказывание «Истинным» (True) или «Ложным» (False). Здесь значения истинности обозначают соответствие высказывания истине, то есть показывают, является ли высказывание истинным или ложным.
Высказывание – это просто некоторое утверждение, что-то вроде «Все кошки милые».
Если приведенное выше высказывание верно, то мы присваиваем ему значение истинности «Истина» (True) или «1», в противном случае мы присваиваем ему значение истинности «Ложь» (False) или «0».
В цифровой электронике значения истинности используются для обозначения состояний электронных схем «включено» и «выключено». Подробнее об этом мы поговорим позже в этой же статье.
Логические операции и таблицы истинности
Как и в обычной алгебре, в булевой алгебре также можно применять операции к значениям для получения некоторых результатов. Однако эти операции не похожи на операции в обычной алгебре, поскольку, как мы уже упоминали ранее, булева алгебра работает со значениями истинности, а не с действительными числами.
В булевой алгебре есть три основные операции.
OR: OR или "ИЛИ", также известная как дизъюнкция. Эта операция выполняется над двумя логическими переменными. Результатом операции OR будет 0, если оба операнда равны 0, иначе будет 1.
Для того, чтобы более наглядно продемонстрировать принцип работы этой операции, визуализируем ее с помощью таблицы истинности.
Таблицы истинности дают нам хорошее представление о том, как работают логические операции. Также это удобный инструмент для выполнения логических операций.
Операция OR:
Переменная 1
Переменная 2
Результат
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
AND: AND или "И", также известная как конъюнкция. Эта операция выполняется над двумя логическими переменными. Результатом операции AND будет 1, если оба операнда равны 1, иначе будет 0. Таблица истинности выглядит следующим образом.
Операция AND:
Переменная 1
Переменная 2
Результат
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
NOT: NOT или "НЕ", также известное как отрицание. Эта операция выполняется только над одной переменной. Если значение переменной равно 1, то результатом этой операции будет 0, и наоборот, если значение переменной равно 0, то результатом операции будет 1.
Операция NOT:
Переменная 1
Результат
0
1
1
0
Булева алгебра и цифровые схемы
Булева алгебра после своего появления очень долго оставалась одним из тех понятий в математике, которые не имели какого-то значительного практического применения.
В 1930-х годах Клод Шеннон, американский математик, обнаружил, что булеву алгебру можно использовать в схемах, где двоичные переменные могут обозначать сигналы «низкого» и «высокого» напряжения или состояния «включено» и «выключено».
Эта простая идея создания схем с помощью булевой алгебры привела к развитию цифровой электроники, которая внесла большой вклад в разработку схем для компьютеров.
Цифровые схемы реализуют булеву алгебру при помощи логических элементов – схем, обозначающих логическую операцию. Например, элемент OR будет обозначать операцию OR. То же самое относится и к элементам AND и NOT.
Наряду с основными логическими элементами существуют и логические элементы, которые можно создать путем комбинирования основных логических элементов.
NAND: элемент NAND, или "И-НЕ", образован комбинацией элементов NOT и AND. Элемент NAND дает на выходе 0, если на обоих входах 1, в противном случае – 1.
Элемент NAND обладает свойством функциональной полноты. Это означает, что любая логическая функция может быть реализована только с помощью элементов NAND.
Элемент NAND:
Вход 1
Вход 2
Результат
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
0
NOR: элемент NOR, или "ИЛИ-НЕ", образован комбинацией элементов NOT и OR. Элемент NOR дает на выходе 1, если на обоих входах 0, в противном случае – 0.
Элемент NOR, как и элемент NAND, обладает свойством функциональной полноты. Это означает, что любая логическая функция может быть реализована только с помощью элементов NOR.
Элемент NOR:
Вход 1
Вход 2
Результат
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
Большинство цифровых схем построены с использованием элементов NAND и NOR из-за их функциональной полноты, а также из-за простоты изготовления.
Помимо элементов, рассмотренных выше, существуют также особые элементы, которые служат для определенных целей. Вот они:
XOR: элемент XOR, или "исключающее ИЛИ", - это особый тип логических элементов, который дает на выходе 0, если оба входа равны 0 или 1, в противном случае – 1.
Элемент XOR:
Вход 1
Вход 2
Результат
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
XNOR: элемент XNOR, или "исключающее ИЛИ-НЕ", - это особый тип логических элементов, который дает на выходе 1, когда оба входа равны 0 или 1, в противном случае – 0.
Элемент XNOR:
Вход 1
Вход 2
Результат
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Заключение
Итак, на этом мы можем закончить обсуждение булевой алгебры. Надеюсь, что к текущему моменту у вас сложилась неплохая картина того, что же такое булева алгебра. Это, конечно, далеко не все, что вам следует знать о булевой алгебре. В ней есть множество понятий и деталей, которые мы не обсудили в данной статье.
В данной статье мы постараемся разобрать, как создать, отследить и завершить процесс. Посмотрим следующие задачки:
Запуск задачи в активном и фоновом режиме;
Заставить задачу выполнятся после выхода из системы;
Отслеживать и сортировать активные процессы;
Завершать процессы;
Постараемся разобрать следующие понятия:
Fg (foreground) и bg (background);
Nohup (no hang up);
Ps - информация об активных процессах;
Pstree - дерево процессов;
Pgrep - поиск процессов;
Pkill - завершение процессов;
Top - диспетчер задач;
Free - загрузка оперативной памяти;
Uptime - время и полнота загрузки;
Screen - управление сессиями.
Начнем разбирать данную тему с простой команды.
Команда sleep
man sleep
С помощью данной команды мы можем выставить задержку на определенное время, собственно, о чем и написано в справочной статье. Она обычно пригождается, когда необходимо выполнить какой-то скрипт и компьютер должен немного подождать.
В частности, мы можем посмотреть следующий пример:
sleep 1000 - после данной команды, мы можем вводить в консоль различные символы, они будут появляться на экране но машина и операционная система не будет реагировать. Для того чтобы прервать нажимаем ctrl + c сочетание клавиш.
Когда набираем команду, она начинает работать в активном режиме и занимает консоль, и мы соответственно ничего не можем делать. Так как компьютер у нас сейчас много задачный, процессор многозадачный, операционная система многозадачная, мы можем запускать какие-то процессы в фоновом режиме. Для того, чтобы это сделать необходимо набрать команду и в конце поставить знак амперсанда "". Т.е. мы получим следующее sleep 1000.
Как, только мы написали команду плюс амперсанд и нажали Enter. Мы видим появился один процесс, и он бежит в фоновом режиме. Есть такая команда jobs, она показывает выполняющиеся задачи, бегущие процессы.
И вот мы видим, что у нас есть одна выполняющаяся задача sleep на 1000 секунд. Мы можем еще запустить один sleep 999. Практического эффекта нету, данный пример необходим для наглядности процессов. Появился еще один процесс с отличным от прошлого id.
Итого у нас 2 процесса. Теперь представим, что нам необходимо поработать с сервером, но в настоящий момент необходимо обновить, например, репозиторий или пакеты. Мы запускаем процесс обновления с амперсандом и продолжаем работу в обычном режиме, консоль стандартного вывода у нас свободна. Но если нам необходимо вернутся к процессу, который бежит в фоне. Мы можем использовать команду fg и номер процесса, например, 1 или 2. Так же сданной командой мы можем использовать PID, т.е. уникальный идентификатор процесса.
Таким образом мы можем видеть, что мы оказались внутри указанного процесса. Для выхода нажимаем ctrl+z. И теперь данная задача будет остановлена. В чем можно убедится, используя команду job. И соответственно, чтобы запустить процесс используем команду bg #процесса.
Небольшой итог: Есть команда, показывающая процессы jobs. И команды fg и bg, которые позволяют отправить процессы в фоновый режим и вернуть обратно.
Команда PS
man ps
Согласно описанию, данная команда показывает снапшот текущих процессов. У данной команды очень много ключей, но очень часть данная команда используется в таком виде ps aux. Это означает вывести результат по всем пользователям, все процессы, даже запущенные вне нашего терминала. Это помогает, когда у нас много пользовательская среда, или мы запустили от имени суперпользователя, а сами переключились на текущего. Выглядит данная картинка примерно так:
На данной картинке мы можем увидеть от имени какого пользователя процессы выполняются. Это снимок процессов системы, статический снапшот. Он выполнен на тот момент, когда мы подали команду на терминал. Внизу на картинке, можно увидеть наши sleep, значит они на момент ввода команды бежали в фоновом режиме.
Кроме того, мы можем запускать данную команду, через pipeline. Например: ps aux | grep sleep
Команда grep - отсортировать. И в данном случае мы увидим только два наших процесса.
Мы так же можем убить процессы. Процессы убиваются командой kill PID (т.е по его ID).
Вот таким образом мы можем завершить процесс. Запустим еще несколько процессов. Теперь мы можем их завершить массово с использованием их сортировки killall sleep например.
Мы можем увидеть, что процессы завершились. Данная команда может быть полезно при зависании какого ни будь приложения. Действие данной команды работает, только в пределах пользователя от которого данную команду запустили. Если выполнять данную команду от root. То данная команда завершит процессы у всех пользователей с именем sleep.
Если мы создадим процесс, а затем выйдем из терминала (команда exit). Заходя обратно выполняя ps aux мы так же в фоне увидим, что процесс выполняется. А набрав jobs мы не увидим данный процесс. Это происходит потому, что команда jobs показывает только текущие процессы запущенные из данной консоли.
Есть такой тонкий нюанс. Если мы запускаем в нашем сеансе процессы, бэкграунд или активный режим, при завершении сессии наши процессы завершаются. Получается следующее, при подключении к серверу, через ssh все наши процессы запущенные при обрыве сессии прервутся. Например, мы запустим процесс обновления системы и завершим нашу сессию процесс обновления прервется. Чтобы у нас процессы не завершались при выходе из системы пользователя, есть команда nohup. Используем ее.
nohup sleep 10000
Во-первых, данная команда позволяет заменить стандартный вывод на вывод в файл и во -вторых команда будет выполнятся, пока будет запущенна операционная система. Вне зависимости от наличия пользователя в системе, который запустил. Есть достаточно много нюансов. Можно логинится, разлогиниватся и попадать в тот же сеанс, а в современных Ubuntu уже практически нет необходимости использовать данную команду. Но все же, чтобы гарантированно процесс работал необходимо использовать данную команду.
Теперь можно посмотреть команду pstree.
Данная команда позволяет посмотреть все процессы в иерархическом виде дерева.
На картинке, четко виден родительский процесс systemd, который запускает все остальные процессы. Например sshd - подключение к серверу, которое запускает bash - интерпретатор, далее запускается sudo , su и pstree в самом конце.
Есть еще интересные команды pgrep и pkill. Есть просто запустить pgrep то данная команда ничего не выдаст. А если в совокупности с ключами и названием процесса, то данная команда вернет идентификационный номер данного процесса. Мы так же можем добавить ключ -l, то команда вернет и название процессов. У нее много других ключей. Можно, например, команде сказать pgrep -u root -l, т.е показать все процессы пользователя root.
Следовательно, команда pkill позволяет убить все эти процессы. Например: pkill sleep. Мы убили все процессы sleep.
В реальной же ситуации, мы обычно используем команду top. Данная команда позволяет наблюдать и не только в режиме реального времени за процессами.
Посмотрим на данные выводимые данной утилитой. Мы видим, что по умолчанию данная утилита сортирует по загрузке процессора. Мы можем перейти в режим помощи нажав клавишу "h". Ключей и опций у данной утилиты достаточно много. Можно воспользоваться клавишами """", для переключения сортировки, например на сортировку по загруженности оперативной памяти. В данной утилите мы можем сказать, что необходимо завершить той или иной процесс. Практически он аналогичен Диспетчеру задач в операционной системе windows. Для того, чтобы убить процесс нажимаем клавишу "k" и система ждет ввода PID процесса. По умолчанию он берет тот PID, который находится в самом верху. Т.е. по факту самый загружающий процесс систему. Если у нас, что-то висит, то достаточно удобно завершить такой процесс.
После ввода PID система запросит, какой сигнал ей необходимо послать по умолчанию сигнал номер 15 или sigterm - т.е. сигнал завершения работы в мягком режиме. Если мы хотим использовать более жесткий вариант отправляем цифру 9, или sigkill. В таком случае операционная система, очень жестко потушит процесс наплевав на зависимые процессы от данного и те процессы от которых зависит данный процесс.
Команда uptime
man uptime
Данная команда показывает, как долго у нас запущена система. Сам по себе эти данные нам ничего не дают. Данная команда. полезна в контексте, если нам передали сервера, и мы видим у них очень большой аптайм, следовательно, сервера не обновлялись и не перезагружались.
Данная команда полезна помимо параметра сколько запущенна системаданная команда показывает общую загрузку системы. Это показывают три цифры в выводе данной команды.
Там достаточно сложная формула по которой рассчитывается данный параметра, во внимание принимается загрузка ЦП, жестких дисков, оперативной памяти. Первая цифра - это загрузка в минуту, вторая цифра - это загрузка в последние пять минут и третья цифра - это загрузка в последние 15 минут. Исходя из последней картинки, цифры примерно одинаковые, а значит нагрузка равномерна. Если цифры скачут, значит необходимо анализировать, особенно если на сервере есть просадка по производительности.
Команда free
man free
Данная команда показывает свободное и используемое количество памяти в системе. И в данном случае, так же, как и в windows task manager, под памятью понимается оперативная память, так и файл подкачки (windows), раздел подкачки (swap Linux).
Swap раздел, это раздел системы используемый для ее нужд если системе не хватает оперативной памяти. Это раздел на жестком диске, который используется в качестве оперативной памяти. Но жесткий диск значительно медленней оперативной памяти, поэтому сначала заполняется оперативная память, а только потом используется раздел подкачки (swap).
Команда screen
man screen
Она есть не во всех дистрибутивах по умолчанию. Эта команда, которая позволяет создать типа оконного менеджера. Это удобно, когда подключаешься по ssh и получаешь, как будто бы несколько окон в пределах одного терминала. Понятно, что современные ssh клиенты позволяют открыть сколько угодно вкладок и работать с ними параллельно.
Запускаем screen. Переходим во внутрь screen, запускаем какую-нибудь команду, например, ping ya.ru. Далее нажимаем ctrl+a и затем d и получаем:
Первая команда позволяет находится в текущем окне, а вторая клавиша d позволяет свернуть текущий скрин. Теперь можно закрывать терминал, вылогиниваться из консоли. Процесс запущенный в скрине будет работать. Для того, чтобы восстановить окно с процессом достаточно ввести screen -r и мы вернемся к бегущему процессу. Для того, чтобы завершить screen необходимо внутри ввести exit.
Если у нас есть потребность запустить несколько окон, то можно это сделать следующим образом:
Screen -S yandex ping ya.ru, screen -S rambler ping r0.ru
Где yandex и rambler - это просто названия окон (alias)
Просмотреть бегущие окна:
screen - ls
Чтобы вернутся к нужному окну вводим screen -r alias
Port Forwarding – или проброс портов, который также иногда называемый перенаправлением портов или туннелированием – это процесс пересылки трафика, адресованного конкретному сетевому порту с одного сетевого узла на другой. Этот метод позволяет внешнему пользователю достичь порта на частном IPv4-адресе (внутри локальной сети) извне, через маршрутизатор с поддержкой NAT.
Обычно peer-to-peer (p2p) программы и операции обмена файлами, такие как веб-сервер и FTP, требуют, чтобы порты маршрутизаторов были перенаправлены или открыты, чтобы позволить этим приложениям работать.
Поскольку NAT скрывает внутренние адреса, p2p работает только в ситуации где соединение идет изнутри наружу, где NAT может сопоставлять исходящие запросы с входящими ответами.
Проблема в том, что NAT не разрешает запросы, инициированные извне, но эту ситуацию можно решить с помощью перенаправления портов. Проброс портов может быть настроен для определенных портов, которые могут быть перенаправлены внутренним хостам.
Напомним, что программные приложения в интернете взаимодействуют с пользовательскими портами, которые должны быть открыты или доступны для этих приложений. В различных приложениях используются разные порты. Например, HTTP работает через well-known порт 80. Когда кто-то набирает адрес wiki.merionet.ru то браузер отображает главную страницу нашей базы знаний. Обратите внимание, что им не нужно указывать номер порта HTTP для запроса страницы, потому что приложение принимает порт 80. Если требуется другой номер порта, его можно добавить к URL-адресу, разделенному двоеточием (:). Например, если веб-сервер слушает порт 8080, пользователь вводит http://www.example.com:8080.
Проброс портов позволяет пользователям в интернете получать доступ к внутренним серверам с помощью адреса порта WAN маршрутизатора и соответствующего номера внешнего порта. Внутренние серверы обычно конфигурируются с частными адресами IPv4 и когда запрос отправляется на адрес порта WAN через Интернет, маршрутизатор перенаправляет запрос на соответствующий сервер в локальной сети. По соображениям безопасности широкополосные маршрутизаторы по умолчанию не разрешают перенаправление любого внешнего сетевого запроса на внутренний хост.
Пример с ”домашним” роутером
На схеме показан пример, когда проброс портов выполнятся при помощи домашнего SOHO (small office/home office) роутера. Переадресация портов может быть включена для приложений при помощи указания внутреннего локального адреса. Пользователь в интернете вводит адрес //wiki.merionet.ru, который соответствует внешнему адресу 212.193.249.136 и пакет попадает на маршрутизатор, который перенаправляет HTTP-запрос на внутренний веб-сервер по адресу IPv4 192.168.1.10, используя номер порта по умолчанию 80.
Можно указать порт, отличный от порта 80 по умолчанию. Тем не менее, внешний пользователь должен знать конкретный номер порта для использования. Подход, используемый для настройки перенаправления портов, зависит от марки и модели маршрутизатора.
Настройка проброса порта
Реализация перенаправления (проброса) портов с помощью команд IOS аналогична командам, используемым для настройки статического NAT. Переадресация портов - это, по существу, статическая трансляция NAT с указанным номером TCP или UDP-порта.
В общем виде основная команда выглядит так:
ip nat inside source {static{tcp | udp local-ip local-port global-ip global-port} [extendable]
где:
tcp или udp – указывает это tcp или udp порт;
local-ip – это ip адрес присвоенный хосту внутри сети;
local-port – устанавливает локальный tcp/udp порт в диапазоне от 1 до 65535. Это номер порта, который слушает сервер;
global-ip – это уникальный глобальный IP адрес внутреннего хоста, по которому клиенты в интернете будут связываться с ним;
global-port – устанавливает глобальный tcp/udp порт в диапазоне от 1 до 65535. Это номер порта снаружи, по которому будут связываться клиенты;
extendable – эта опция применяется автоматически. Она разрешает пользователю настраивать двойственные статические трансляции, если они идут на один и тот же адрес;
Пример настройки:
Router(config)#Ip nat inside source static tcp 192.168.1.10 80 212.193.249.136:8080
Router(config)# interface serial0/0/0
Router(config-if)# ip nat outside
Router(config)# interface serial0/0/1
Router(config-if)# ip nat inside
Показана настройка для данной схемы, где 192.168.1.10 - внутренний локальный адрес IPv4 веб-сервера, прослушивающий порт 80. Пользователи получат доступ к этому внутреннему веб-серверу, используя глобальный IP-адрес 212.193.249.136:, глобальный уникальный публичный IPv4-адрес. В этом случае это адрес интерфейса Serial 0/0/1. Глобальный порт настроен как 8080. Это будет порт назначения, вместе с глобальным адресом 212.193.249.136 для доступа к внутреннему веб-серверу. Как и другие типы NAT, перенаправление портов требует конфигурации как внутренних, так и внешних NAT-интерфейсов.
Подобно статическому NAT, команда show ip nat translations может использоваться для проверки переадресации портов.
Router# show ip nat translations
Pro Inside Global Inside Local Outside local Outside global
tcp 212.193.249.136:8080 192.168.1.10:80 212.193.249.17:46088 212.193.249.17:46088
tcp 212.193.249.136:8080 192.168.1.10:80 --- ---