Операционная система Linux

Операционная система Linux

Прежде, чем система будет готова к работе с пользователем, происходит процедура загрузки системы. В процессе загрузки будет запущена основная управляющая программа (ядро), определено и инициализировано имеющееся оборудование, активизированы сетевые соединения, запущены системные службы. В Linux во время загрузки на экран выводятся диагностические сообщения о происходящих событиях, и если все в порядке и не возникло никаких ошибок, загрузка завершится выводом на экран приглашения "login:". Оно может выглядеть по-разному, в зависимости от настройки системы: может отображаться в красиво оформленном окне или в виде простой текстовой строки вверху экрана. Это приглашение к регистрации в системе: система ожидает, что в ответ на это приглашение будет введено входное имя пользователя, который начинает работу. Естественно, имеет смысл вводить такое имя, которое уже известно системе, чтобы она могла "узнать", с кем предстоит работать - выполнять команды неизвестного пользователя Linux откажется.

Пользователи системы
Процедура регистрации в системе для Linux обязательна: работать в системе, не зарегистрировавшись под тем или иным именем пользователя, просто невозможно. Для каждого пользователя определена сфера его полномочий в системе: программы, которые он может запускать, файлы, которые он имеет право просматривать, изменять, удалять. При попытке сделать что-то, выходящее за рамки полномочий, пользователь получит сообщение об ошибке. Такая строгость может показаться излишней, если пользователи компьютера доверяют друг другу, и особенно если у компьютера только один пользователь.

Терминал
Вводимый пользователем текст немедленно отображается на мониторе соответствующими знаками, однако может и не отображаться, как в случае ввода пароля. Для управления вводом используются некоторые нетекстовые клавиши на клавиатуре: Backspace (он же "Забой") - для удаления последнего введенного символа или Enter - для передачи команды системе. Нажатие на эти клавиши не приводит к отображению символа, вместо этого вводимый текст обрабатывается системой тем или иным способом

Система файлов: каталоги
Файловая система с точки зрения пользователя - это "пространство", в котором размещаются файлы. Наличие файловой системы позволяет определить не только "как называется файл", но и "где он находится". Различать файлы только по имени было бы нецелесообразно: приходилось бы помнить, как называется каждый файл и при этом заботиться о том, чтобы имена никогда не повторялись. Более того, необходим механизм, позволяющий работать с группами тематически связанных между собой файлов

Текущий каталог
Файловая система не только систематизирует данные, но и является основой метафоры "рабочего места" в Linux. Каждая выполняемая программа "работает" в строго определенном каталоге файловой системы. Такой каталог называется текущим каталогом. Можно представлять, что программа во время работы "находится" именно в этом каталоге, это ее "рабочее место". В зависимости от текущего каталога поведение программы может меняться: зачастую программа будет по умолчанию работать с файлами, расположенными именно в текущем каталоге - до них она "дотянется" в первую очередь

Запуск дочерних процессов
Выполняющаяся программа называется в Linux процессом. Все процессы система регистрирует в таблице процессов, присваивая каждому уникальный номер – идентификатор процесса (process identificator, PID). Манипулируя процессами, система имеет дело именно с их идентификаторами, другого способа отличить один процесс от другого, по большому счету, нет.

Права доступа в файловой системе
Работая с Linux, Мефодий заметил, что некоторые файлы и каталоги недоступны ему ни для чтения, ни для записи, ни для использования. Зачем такие нужны? Оказывается, другие пользователи могут обращаться к этим файлам, а у Мефодия просто недостаточно прав.

Ввод и вывод
Любая программа - это автомат, предназначенный для обработки данных: получая на входе одну информацию, они в результате работы выдают другую. Хотя входящая и/или выходящая информация может быть и нулевой, т. е. попросту отсутствовать. Те данные, которые передаются программе для обработки - это ее ввод, то, что она выдает в результате работы - вывод. Организация ввода и вывода для каждой программы - это задача операционной системы.

Редактирование ввода
Некоторое время поработав в Linux и понабирав команды в командной строке, Мефодий пришел к выводу, что в "общении" с оболочкой не помешают кое-какие удобства. Одно из таких удобств - возможность редактировать вводимую строку с помощью клавиши Backspace (удаление последнего символа), "^W" (удаление слова) и "^U" (удаление всей строки) - предоставляет сам терминал Linux. Эти команды работают для любого построчного ввода: например, если запустить программу cat без параметров, чтобы та немедленно отображала вводимые с терминала строки.

Задача текстовых редакторов
После основных утилит для работы с файлами и текстом первая программа, которая понадобится любому пользователю Linux – это текстовый редактор (для краткости – просто редактор). Из предыдущих лекций и собственных экспериментов Мефодию уже стало понятно, какое значительное место занимают в системе Linux данные в текстовом формате, т. е. состоящие из символов, которые могут быть отображены на экране терминала и которые может прочесть человек.

Досистемная загрузка
Программа login, регистрирующая пользователей в системе, запускается только тогда, когда сама система уже приведена в полную готовность и работает в обычном режиме. Происходит это далеко не сразу после включения компьютера: Linux - довольно сложная система, объекты которой попадают в оперативную память не сами собой, а в процессе загрузки. Сама загрузка - процесс ступенчатый: поведение компьютера на различных этапах загрузки определяется разными людьми - от разработчиков аппаратной составляющей до системного администратора.



Представление устройства в системе
Большинству распознанных устройств, если они должны поддерживать операции чтения/записи или хотя бы управления (ioctl(), описанный ниже), соответствует файл-дырка в каталоге /dev или одном из его подкаталогов. В зависимости от того, выбрана ли в системе статическая или динамическая схема именования устройств, файлов-дырок в /dev может быть и очень много, и относительно мало.

Проектирование свойств системы
Операционная система, позволяющая задействовать все возможности компьютера, резко отличается от специализированного программного обеспечения огромным числом так называемых "вариантов использования" (use cases) и обширнейшими возможностями тонкой настройки для решения задач конкретного пользователя наилучшим способом. Достаточно сравнить какую-нибудь игровую приставку (например, PlayStation2) под управлением собственной операционной системы и ее же под управлением Linux.

Пакеты
Пригодная для работы пользователя система состоит из множества (сотен и тысяч) программ и утилит. В Linux каждый компонент системы представлен в виде пакета. Все операции, связанные с изменением состава системы – установка, удаление, проверка, обновление компонентов, –производятся над пакетами. В целом, пакет – это средство сделать так, чтобы пользователь-администратор, изменяя или обновляя программное наполнение системы, работал не с файлами

Сетевые протоколы. Семейство протоколов TCP/IP
Так случилось, что Мефодий мало что знал о компьютерных сетях до знакомства с Linux. Если пользоваться только web-броузером и почтовой программой, сведений вроде "у каждого компьютера Internet есть имя, на компьютерах бывает почта и WWW" обычно вполне достаточно. Строго говоря, если сеть настроена, почтовые клиенты или броузеры Linux не требуют большего объема знаний. Однако Linux хорош именно тем, что позволяет проследить работу сети от процедур самого низкого уровня, вроде поведения сетевых карт, до приложений высокого уровня и их протоколов.

Настройка сети
Итак, с работой сети в Linux Мефодий немного ознакомился, однако как эту сеть использовать для личных нужд, понятнее не стало. Прежде всего: как приучить имеющийся компьютер пользоваться имеющейся локальной сетью?

Графический интерфейс в Linux
Графические средства ввода-вывода позволяют организовать интерфейс, принципиально отличающийся от терминала – оконный. Сегодня любому пользователю компьютера знакома такая модель организации графического интерфейса: окна, меню, кнопки. Оконный интерфейс позволяет использовать пространство экрана гораздо более эффективно, чем обыкновенный текстовый терминал на виртуальной консоли: здесь одновременно можно открыть несколько окон, относящихся к разным задачам, и наблюдать за их работой одновременно

Рабочий стол
Первое, что стоит сделать, начав использовать Linux – организовать для себя удобное "рабочее место": подобрать и настроить программы, с которыми приходится работать каждый день. Рабочее место в Linux может выглядеть по-разному. Можно вовсе обойтись без графического интерфейса, используя только текстовый терминал для управления системой.

Разработка ПО как научное исследование
Особенность программного обеспечения состоит в том, что оно производится в одной форме – в виде исходного текста (source code), а распространяется и используется в другой – в виде двоичной программы, машинных кодов, по которым невозможно однозначно восстановить исходный текст. Чтобы изменять программу, исправлять ошибки или даже просто точно установить, что и как делает программа, необходимо располагать ее исходным текстом.

Почему Линукс

Заканчивается XX век. Невольно ожидаешь, что в новом веке жизнь тоже будет новой, не такой, как сейчас. Если есть желание что-то изменить, начать новую жизнь, то когда, как не на рубеже веков, самое лучшее время для этого. И еще тянет оглянутся назад, на прожитое, осмыслить так быстро промелькнувшие события.
Даже на фоне бурных последних десятилетий прогресс в вычислительной технике поражает своей стремительностью. 15 лет назад я работал в крупной программистской конторе, и несколько сот человек трудились вокруг и около вершины советской вычтехники - многопроцессорной ЭВМ "Эльбрус" с '8МБ' памяти и '~1' млн. операций в сек., занимавшей специально построенное здание. Колонны шкафов с аппаратурой, гудящие за стеклянными стенами дисководы, длинные ряды дисплеев были как верхушка айсберга. Охлажение, вентиляцию и электропитание обеспечивали цеха размером с небольшой заводик. Оживляла эту гору железа и проводов вполне рабочая многопользовательская ОС (Операционная Система) и инструментальная среда для разработки программ.

Чудо техники