- 12 -

Міністерство освіти і науки України

Київський національний університет будівництва і архітектури

Кафедра інформаційних технологій

Операційна система Linux

Виконав: Кирилов М.Ю.

студент групи: КН-13

факультету АІТ

Перевірив: Задоров В.Б.

Київ 2010

Введення в Linux

UNIX - одна з найпопулярніших в світі операційних систем завдяки тому, що її супроводжує і розповсюджує велике число компаній. Спочатку вона була створена як багатозадачна система для мінікомп'ютерів і мейнфреймів в середині 70-их років, але з тих пір вона виросла в одну з найбільш поширених операційних систем, незважаючи на свій часом, обескураживающий інтерфейс і відсутність централізованої стандартизації. LINUX - багатозадачна і багатокористувацька операційна система для освіти, бізнесу, індивідуального програмування. LINUX належить до сімейства UNIX-подібних операційних систем. Спочатку LINUX створювався Лінус Торвальдс як хобі. Його надихнула операційна система Minix. Далі LINUX став розроблятися групою ентузіастів UNIX. Сьогодні LINUX - повноцінна операційна система UNIX, здатна працювати з "X Windows", TCP / IP, Emacs та іншими пакетами. Що робить LINUX настільки відмінним від інших операційних систем? - Він був створений і продовжує удосконалюватися і розвиватися групою добровольців. Всі бажаючі запрошуються підключитися до цієї роботи. Єдине, що потрібно - це інтерес до сімейства UNIX і бажання удосконалювати свої навички в цьому середовищі. Університети по всьому світу застосовують LINUX в навчальних курсах з програмування та проектування операційних систем.

Ключеві риси LINUX

ь Розрахована на багато користувачів операційна система, захищеного 32-х розрядного режиму, в її складі немає 16-ти розрядного коду, крім підпрограми завантаження.

ь Передова 32 [64 для Alpha] бітна підсистема віртуальної пам'яті.

ь Відсутній обмеження 640К. LINUX може виділити до 3Гб на процес, якщо у вас є досить віртуальної пам'яті.

ь Система безпеки файлів і процесів користувача.

ь Мережева система графічного інтерфейсу "X Windows", що відповідає промисловому стандарту. Запуск додатків через мережу. Можливість роботи додатків з багатьох машин на вашій робочій станції одночасно.

ь Загальні бібліотеки ("Shared libraries") для підвищення ефективності використання пам'яті і дискового простору.

ь Прозора програмна емуляція мат. співпроцесора для машин без такого.

ь API стилю POSIX.1 з USL і BSD розширеннями. Перенесення майже будь-якого коректно написаного Posix або Unix API додатка є тривіальною задачею.

ь Вбудована підтримка мережі TCP / IP включаючи обидва протоколи і стандартний набір інструментів BSD.

ь Широкий спектр WWW інструментів.

ь Клієнт і сервер NFS - стандартної мережної файлової системи Unix.

ь SAMBA SMB сервер для LAN manager і клієнтів Windows for Workgroups.

ь MARS_NWE сервер клону Netware для використання в мережах IPX.

ь Netatalk Appletalk сервер для використання в мережах Appletalk (Еппл).

ь Клієнт і сервер SMTP (E-mail) включаючи підтримку MIME.

ь Програмне забезпечення для UUCP - протоколу старого стилю для ефективного збереження і маршрутизації мережної інформації.

ь SLIP і PPP для роботи з мережами Інтернет через аналогові та цифрові модеми.

ь Широкий ряд мережевих високопродуктивних драйверів.

ь Драйвери для звукових плат і приводів СD-ROM.

ь Емулятор DOS.

ь Практично безкоштовна система. Ліцензія дозволяє не тільки копіювати і поширювати soft, а й надаються вихідні тексти.

ь Дійсно надійна система, шанси на те, що одне завдання повалить всю систему, практично рівні нулю.

ь 2-6 мільйонів користувачів по всьому світу.

Порівняльні характеристики 32-розрядних операційних систем

LINUX, так само як і OS / 2, розроблявся і оптимізувався для роботи з процесором I80386 і сумісних з ним. А Windows NT, як очікувалося, повинна була стати новим стандартом операційної системи і була портована на MIPS і DEC Alpha. Всі три ОС підтримують багатозадачний режим роботи, при якому одночасно виконується кілька користувальницьких додатків. У порівнянні з MS-DOS це суттєвий крок вперед. NT підтримує також багатопроцесорний режим роботи, який, втім, орієнтований на роботу тільки з процесором Pentium. NT і Linux підтримують також динамічне кешування дискової пам'яті, у той час як в OS / 2 реалізований традиційний підхід, що складається у виділенні фіксованого обсягу пам'яті. У результаті продуктивність Linux і NT виявляється істотно вище, оскільки необхідні для обробки дані в більшості випадків виявляються вже в кеш-пам'яті. На відміну від OS / 2 і Windows NT багатокористувацька робота підтримується Linux в повному обсязі. Локальні користувачі, віддалені термінали, підключені через модеми, а також користувачі, підключені за допомогою локальної обчислювальної мережі без яких-небудь обмежень можуть одночасно працювати з графічними і символьно-орієнтованими програмами. Для багатьох практичних ситуацій ця можливість ставить Linux поза конкуренцією. Linux має також ряд засобів забезпечення безпеки системи, що запобігають спроби користувачів "зламати машинку". Втім, хоча Windows NT не є багатокористувацької системою, вона перевіряє повноваження подключішегося до неї користувача. Тому ви можете без побоювання надавати мережевий доступ до Linux або NT машині, в той час, як користувач OS / 2 має всі необхідні засоби для навмисного чи ненавмисного руйнування операційної системи. Основні характеристики і можливості аналізованих систем зведені у таблиці.

Порівняльні характеристики 32-розрядних операційних систем

Практично будь-яка утиліта, яку ви очікуєте знайти в стандартних реалізаціях UNIX, є і в Linux. Сюди включені і базові команди, такі як ls, awk, tr, sed, bc, more і т.д. Тому ви в праві чекати знайомої робочої UNIX-середовища. У Linux є всі стандартні команди та утиліти. Замість перерахування всіх можливих опцій кожної команди, будемо говорити тільки про тих, які корисні або важливі в даний час (Таблиця на наступному сторінці). Дійсно, більшість з цих команд має велике число опцій (більшість з яких ніколи не використовується). Можна для кожної команди за допомогою man подивитися всі можливі опції. У Linux є багато текстові редактори, включаючи vi, ex, pico, jove, також як GNU Emacs і його варіації, начебто Lucid Emacs (який містить розширення для використання під "X Window") і joe. Але vi має багато обмежень по причині свого похилого віку, зараз завойовують популярність більш сучасні та складні редактори начебто Emacs. Emacs підтримує базується на LISP макромова та інтерпретатор, потужний командний синтаксис і інші розширення. Існують Макропакунки Emacs, що дозволяють читати електронну пошту та новини, редагувати вміст каталогів і навіть проводити сеанси психотерапії з використанням штучного інтелекту. Багато користувачів найважливішою утилітою вважають shell. Shell - це програма, яка читає і виконує команди користувача. Крім того, багато оболонки мають такі можливості, як контроль виконання (job control), дозволяючи користувачеві керувати кількома паралельними процесами, також перенаправлення входу-виходу і командна мова для написання командних файлів (shell scripts). Командний файл - це програма на мові оболонки, аналогічна "batch file" в MS-DOS. У Linux багато типів оболонок. Найбільш важлива відмінність між ними - використовуваний командна мова. Наприклад, C Shell (csh) використовує командна мова, що чимось нагадує мову програмування Сі. Класичний Баурновскій shell (Bourne Shell) використовує інший командна мова. Зазвичай вибір оболонки обумовлений вибором відповідного командного мови. Обрана оболонка в якійсь мірі визначає робочу середу. Найбільш популярна оболонка - це GNU Bourne Again Shell (bash), тобто варіант Bourne shell, що включає багато сучасних властивостей і можливостей, таких як управління роботами, командну історію, дописування імені команд та імен файлів, Emacs-подібний інтерфейс редагування командного рядка і потужне розширення стандартної оболонки (Bourne shell). Інша популярна оболонка - tcsh, версія C Shell з більш сучасними функціями у порівнянні з bash. Інші оболонки: zsh - невелика баурно-подібна оболонка; ksh - оболонка Корна; ash - оболонка BSD. Що особливо важливо сказати щодо цих оболонок? - Linux дає унікальну можливість кроїти систему під наші особисті потреби.

2. Мови програмування і утиліти

Linux забезпечує повну UNIX-середовище програмування, включаючи всі стандартні бібліотеки, програмний інструментарій, компілятори, відладчики, які ви зустрічаєте і в інших UNIX-системах. У світі UNIX більшість додатків і системних програм робляться на Сі чи Сі. Стандартним компілятором для Сі та Сі в Linux служить GNU gcc, який є сучасним компілятором, що підтримує багато опцій. Він здатний компілювати Сі так само, як Objective-C, інші об'єктно-орієнтовані діалекти Сі

Крім Сі та Сі багато інших компілятори та інтерпретатори були перенесені в Linux, такі як Smalltalk, FORTRAN, Pascal, LISP, Scheme і Ada, Perl і shell-подібний командна мова, що включає підтримку розробки найпростіших додатків в "X Window".

У Linux був перенесений просунутий відладчик gdb, що дозволяє покроково виконувати програми у пошуках помилок або аналізувати крах програм за допомогою дампів пам'яті. Gprof - утиліта профілювання, що показує, де ваша програма при виконанні витрачає більше часу. Текстовий редактор Emacs дозволяє здійснювати інтерактивне редагування. Інші інструменти, включаючи GNU make і imake використовуються для управління компіляцією великих програм; RCS - система для захисту і супроводу вихідних текстів.

Linux містить динамічні бібліотеки (DLL), які дозволяють заощаджувати місце, оскільки вони викликаються тільки під час виконання. Ці бібліотеки дозволяють також прикладного програмісту перевизначати функції, включаючи свої коди.

Linux ідеальний для створення UNIX-додатків. Підтримуються різні стандарти на зразок POSIX.1, що дозволяють легко переносити програми, написані для Linux, на інші системи. Студенти, які вивчають комп'ютерні науки, можуть використовувати Linux для навчання програмуванню в UNIX і вивчення таких аспектів, як архітектура ядра.

Система “X Window”

Система "X Window" (або коротко просто Х) - стандартний графічний інтерфейс для UNIX-машин. Це потужна середовище, підтримує багато додатків. Використовуючи "X Window", користувач може одночасно мати на екрані кілька вікон, при цьому кожне має незалежний login. Часто використовується миша, хоча вона не обов'язкова. Було написано багато специфічних Х-додатків, таких як ігри, графічні утиліти, інструментарій для програмування і документування і т.д. З Linux і X ваш комп'ютер - чудова робоча станція. Використовуючи протоколи TCP / IP, можемо дивитися в себе X-додатки, що їх на інших машинах. Система "X Window" була спочатку створена в MIT і вільно поширювалася. Існує багато й комерційних додатків, що розширюють можливості "X Window". Для Linux є система "X Window", відома як XFree86; версія X11R5 вільно поширюється для UNIX-систем типу Linux. XFree86 підтримує широкий спектр відео пристроїв, включаючи VGA, Super VGA, різні відео адаптери з прискорювачами. Це повний комплект "X Window", що містить сам сервер, багато прикладних програм і утиліт, програмні бібліотеки та документацію. Стандартні Х-додатки включають xterm (емулятор терміналу, що використовується у більшості текстових додатків в X Window); xdm (X-менеджер, який обслуговує login); xclock (подання простих годин); xman (X-орієнтоване керівництво по Linux) і т.д . Важко перелічити всі програми X, доступні в Linux, але базовий комплект XFree86 включає "стандартні" додатки, які містяться у вихідній версії MIT. Але є і багато чого іншого, теоретично, все написане для "X Window" має відверто компілюватися і для Linux. Інтерфейс "X Window" великою мірою контролюється менеджером вікон (Window manager). Ця програма відповідає за розміщення вікон, зміна їх розмірів, розміщення іконок, переміщення вікон, вид віконних рамок і т.д. Стандартний дистрибутив XFree86 включає twm, класичний віконний менеджер MIT, але також є й більш сучасні менеджери, такі як Open Look Virtual Window Manager (olvwm). Серед користувачів Linux популярний fvwm. Це невеликий менеджер вікон, що вимагає в два з гаком рази менше пам'яті, ніж twm. Він забезпечує тривимірне уявлення обрамлення вікон і віртуальний робочий стіл (desktop) - якщо користувач спонукає миша до краю екрана, все зображення зміщується, ніби дисплей має великі розміри, ніж насправді. Fvwm більш традиційний і дозволяє реалізувати всі функції доступу як з клавіатури, так і від миші. Багато дистрибутиви Linux містять fvwm, як стандартний менеджер вікон.

Робота в мережі

Linux підтримує два базових мережевих протоколу UNIX: TCP / IP і UUCP. TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) є безліч мережевих парадигм, що дозволяють системам по всьому світу зв'язуватися з єдиної мережі, відомої як Internet. З допомогою Linux, TCP / IP і підключення до мережі ви можете спілкуватися з користувачами і машинами всього Internet через електронну пошту, новини USENET, передачу файлів FTP і т.п. У Internet багато машин під Linux. Більшість мереж TCP / IP використовують Ethernet, як фізична транспортний засіб. Linux підтримує багато популярних карти Ethernet і інтерфейси. Однак, оскільки не у всіх є вдома плата Ethernet, Linux також підтримує SLIP (Serial Line Internet Protocol), що дозволяє зв'язуватися з Internet через модем. Для використання SLIP ви повинні мати доступ до SLIP-сервера, машині пов'язаної з мережею і, що забезпечує вам вхід в Internet. Багато фірм та університети надають SLIP-сервіс. Якщо ваш Linux має Ethernet і модем, ви можете сконфігурувати систему як SLIP-сервер для інших хостів. NFS (Network File System) дозволяє вам використовувати файли спільно з іншими машинами мережі. FTP (File Transfer Protocol) дозволяє передавати файли між машинами. Інші програми включають sendmail - систему передачі та отримання електронної пошти з використанням протоколу SMTP; базується на протоколі NNTP, системі електронних новин типу C-News і INN; telnet, rlogin і rsh - дозволяють увійти і виконати команди на інших машинах мережі; finger - дозволяє отримувати інформацію про інших користувачів Internet. Фігурально висловлюючись - існують тонни різних додатків для протоколу TCP / IP. Повний спектр різних програм для читання пошти і новин існує в Linux, це, наприклад: elm, pine, rn, nn та tin. Система забезпечує стандартний програмний інтерфейс, тому будь-яка програма, що використовує TCP / IP, може бути легко перенесена на Linux. X-сервер Linux також підтримує TCP / IP, дозволяючи відображати їх на інших машинах прикладні програми на вашому дисплеї. UUCP (UNIX-to-UNIX Copy) - найстаріший механізм передачі файлів, електронної пошти та електронних новин між UNIX-машинами. Класично, UUCP-машини зв'язуються один з одним по телефонних лініях через модем, але UUCP може використовувати в якості транспортного засобу і зв'язок по TCP / IP. Якщо у вас немає доступу через TCP / IP або SLIP-сервера, ви можете сконфігурувати свою систему так, щоб посилати і отримувати файли і електронну пошту з використанням UUCP.

Інтерфейс з MS-DOS

Існують різні утиліти для зв'язку зі світом MS-DOS. Найбільш відомий Linux MS-DOS Emulator, що дозволяє виконувати багато MS-DOS програми прямо на Linux. Незважаючи на те, що Linux і MS-DOS абсолютно різні операційні системи, середа захищеного режиму для 80386 дозволяє деяким завданням вести себе так, як це роблять прикладні програми MS-DOS. Емулятор MS-DOS все ще в стадії вдосконалення, але багато популярних пакети в ньому вже виконуються. Зрозуміло, що деякі програми MS-DOS, що використовують специфічні або приховані властивості системи, ніколи не будуть виконуватися, оскільки емулятор не знає, як їх емулювати. Емулятор MS-DOS насамперед призначається для тих, кому MS-DOS потрібний тільки для виконання багатьох програм, але в основному використовується Linux. Емулятор, це не повне повторення MS-DOS. Зрозуміло, якщо емулятор не задовольняє вашим потребам, ви можете використовувати MS-DOS безпосередньо, як і Linux, на одній і тій же машині. При використанні завантажувача LILO можна під час завантаження вказати, яку завантажити операційну систему. Linux може співіснувати з іншими операційними системами, з тією ж OS / 2. Linux забезпечує "гладкий" інтерфейс для обміну файлами між Linux і MS-DOS. Ви можете "примонтувати" розділ MS-DOS або гнучкий диск під Linux і мати прямий доступ до файлів MS-DOS, як і до "рідним". Використанням UUCP.

Інші додатки

У Linux величезна кількість всіляких додатків, що і слід очікувати від такої "різнобічної" операційної системи. Основна орієнтація Linux була на персональні UNIX-обчислення, але вона швидко змінюється. Все більше його використовують в бізнесі і навчанні, все більше з'являється на ринку різноманітних комерційних додатків. У Linux є кілька реляційних баз, включаючи Postgres, Ingres, і Mbase. Це повномасштабні професійні системи управління базами даних типу клієнт-сервер, схожі на наявні на інших платформах UNIX. Є також комерційна база - rdb. Прикладні наукові пакети включають FELT (Finite Element Analysis Tool); gnuplot (аналіз даних та креслення); Octave (пакет символічних обчислень, схожий на MATLAB); xspread (калькулятор типу spreadsheet); xfractint (X-варіант популярного рекурсивного генератора Fractint); xlispstat (пакет статистики) та багато іншого. Інші додатки містять Spice (проектування і аналіз ланцюгів) і Khoros (аналого-цифрова обробка сигналів та візуалізація). Зрозуміло, є ще багато додатків, які були або будуть перенесені на Linux. Linux забезпечує повний програмний UNIX-інтерфейс, зручний в якості вихідної бази для будь-яких додатків в будь-якій науковій області. Як і інші операційні системи, Linux не стоїть осторонь від комп'ютерних ігор. Це і класичні текстові "підземельне" ігри, на зразок Nethack і Moria; ігри типу MUDs (Multi-User Dungeons, які дозволяють взаємодіяти багатьом користувачам), а також темрява ігор в X, таких як xtetris, netrek і Xboard. Для меломанів Linux підтримує різні саунд-карти, на зразок CDplayer (програма, яка може керувати драйвером CD-ROM, як традиційним CD-плеєром), MIDI послідовності і саунд-редактори цифрового запису.

Висновок

З точки зору користувача, Linux ідеально вписується в концепцію "клієнт / сервер", що реалізується на базі протоколів TCP / IP. При цьому Linux дозволяє перетворити здавалося б застаріле обладнання на потужний файл-сервер, факс-сервер, який працює як шлюз для відправки факсів через внутрішню систему електронної пошти або postscript-орієнтований принт-сервер, який обслуговує звичайні матричні або лазерні принтери. При цьому, Linux часто працює стійкіше, ніж його комерційні побратими. Система компактна і спритно, а крім того, може бути перекомпоновані для вирішення цілком конкретних завдань. У Linux вбудовані засоби підтримки електронної пошти і доступу до ресурсів Internet. Система відмінно документована і набуває все більшого поширення в усьому світі. Вам повністю доступний початковий код операційної системи, що само по собі є потужним навчальним посібником, який так і тягне випробувати на практиці. Підводячи підсумки, відзначимо, що Linux виявляється зненацька потужною системою, яка розроблена неорганізованої групою програмістів-аматорів. Ідеї покладені в його основу перевірені часом. Кількість і якість вільно розповсюджуваних додатків просто заворожує. Можливості цієї системи відкривають все нові і нові користувачі. І з еволюційним розвитком усіх трьох систем спостерігається стійке зростання кількості користувачів Linux.

Список літератури

1. М. Уэлш. Инсталяция Linux и первые шаги. -М. МГУ, 1999

2. Сopyleft © Eugene Shakhtarin 1999, 2000 (<http://eugene.mplik.ru>). Операционная система Linux - передовая технология для всех.

3. В. Водолазкий. Путь к LINUX. -Л. ЛГУ, 2001

4. Интернет-обзор (http://www.Linux Chainik.html)

5. Ismael Ripoll. Real-Time Linux. - Мультимидийные издания

6. Компьютерный еженедельник UPGRADE #45(83) ноябрь 2002г.