Раздел 6. Операционная система UNIX, Linux

Тема 6.1. ОСОБЕННОСТИ И ВОЗМОЖНОСТИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА И ДЕРЕВО КАТАЛОГОВ LINUX.

Краткая историческая справка

Семейство операционных систем UNIX ведет свою «родословную» от операционной системы, разработанной в 1969 году сотрудниками Bell Labs под руководством Денниса Ричи, Кена Томпсона и Брайана Кернигана.

В конце 70-ых годов сотрудники Калифорнийского университета в Беркли внесли ряд усовершенствований в исходную систему UNIX и стали распространять свой продукт под лицензией, позволявшей его дорабатывать, совершенствовать и передавать третьим лицам (вместе с исходными кодами или без них). Лицензия предусматривала в качестве обязательного условия распространения ссылку на исходный продукт, разработанный в Беркли. Эта операционная система получила название BSD (Berkeley System Distribution).

В настоящее время широко известна операционная система FreeBSD. Развитие этой системы обеспечивается тем, что каждый желающий может направить свои изменения или новые модули в координационный центр в Беркли. Эти изменения могут быть отвергнуты или приняты и включены в очередной дистрибутив с обновлением системы.

В начале 90-ых годов студент Хельсинкского университета Линус Торвальдс приступил к разработке UNIX-подобной операционной системы, получившей в дальнейшем название Linux. С момента появления системы в 1991 году она распространяется на условиях лицензии GPL (General Public License) в рамках движения Open Source («открытые исходники»). Суть лицензии GPL заключается в том, что программный продукт можно дорабатывать, перерабатывать, передавать и продавать третьим лицам, однако исходные коды изменений системы должны быть доступны всем желающим и не могут стать частью лицензированного обычным способом программного продукта. Таким образом, лицензия GPL не только обеспечивает свободное распространение системы с ее исходными кодами, но и гарантирует, что и в дальнейшем программный продукт останется свободным.

Использование лицензии GPLпредполагает отсутствие единого координационного центра, регистрирующего изменения системы. Поэтому в настоящее время известен целый ряд версий Linux, распространяемых бесплатно или в рамках коммерческих проектов. Наиболее известными из них являются:

· Fedora Core – самый распространенный дистрибутив Linux на протяжении многих лет. До недавнего времени он был известен под именем Red Hat Linux. Однако ныне разработчик (одноименная компания) сохранила это название для коммерческих реализаций своей системы. Свободная же ее реализация, предназначенная для конечных пользователей, именуется Fedora Core;

· Mandriva – дистрибутив французского происхождения, до недавнего времени был известен под именем Mandrake, новое название приобрел после слияния с бразильской Linux-компанией Connectiva. Дистрибутив происходит от Red Hat, однако в настоящее время не имеет с ним почти ничего общего;

· Debian – разрабатывавшийся одноименной немецкой компанией, в настоящее время принадлежит фирме Novell. Имеет свободную download-редакцию и несколько "коробочных" вариантов с различным статусом;

· ASP Linux – дистрибутив российского производства, разрабатываемый одноименной компанией. Создан на основе Red Hat, адаптирован для условий российского рынка;

· Slackware – самый древний из распространяемых в настоящее время дистрибутив Linux, с самого начала сопровождаемый своим создателем Патриком Фолькердингом. На протяжении более чем 10 лет его структура существенно не изменяется (при регулярном обновлении содержимого пакетов).

Основные характеристики Linux

Так как в развитии Linuxучаствует значительное количество независимых разработчиков, уже на сегодняшний день система стала серьезным конкурентом Windows. К основным особенностям Linux можно отнести:

· многозадачность системы – реализована в режиме разделения времени центрального процессора, если в ряде версий Windows сбои в выполнении одной из задач обычно приводят к существенному замедлению выполнения других задач, в Linux каждой задаче выделяется поочередно строго дозированный квант времени, и задержки в выполнении других задач невозможны;

· многопользовательская система – Linux поддерживает возможность одновременной работы нескольких пользователей, причем при работе в локальной сети быстродействие системы клиент-сервер оказывается значительно выше, чем при использовании Windows. Главный пользователь системы (администратор или суперпользователь) имеет имя root, другие пользователи могут быть объединены в группы с разными правами;

· свопирование оперативной памяти – для этих целей еще на стадии установки системы на диске создается специальный раздел, который система считает дополнительной оперативной памятью. Это позволяет организовать работу программ, требующих больших объемов оперативной памяти;

· динамическое кэширование диска – если система MS DOS использует для кэширования диска фиксированный объем системной памяти, то Linux изменяет объем кэша в зависимости от того, какая задача решается, и какой объем памяти требуется для этой задачи;

· страничная организация памяти – память системы организована в виде страниц объемом по 4 Кбайт, загрузка страниц производится по требованию программ, при этом загружается только необходимая выполняемая часть кода, а не вся программа целиком;

· работа с программами других операционных систем – система Linux поддерживает систему виртуальных машин, на каждой из которых можно запустить другую операционную систему;

· поддержка различных файловых систем – Linux свободно работает с данными, записанными на диск в системах FAT, FAT32, HPFS. Ряд версий Linux на сегодняшний день могут обеспечить работу с данными, хранящимися в файловой системе NTFS. В то же время Linux использует и свою достаточно эффективную файловую систему ext2fs (ext3fs);

· сетевые возможности системы – обеспечивают ее стабильную работу как в локальных сетях, так и в сети Internet;

· работа на разных аппаратных платформах – в настоящее время разработаны версии Linux, обеспечивающие функционирование практически на любой известной аппаратной платформе;

· эффективная работа, обеспеченная развитым программным обеспечением – для Linux имеются пакеты прикладных программ, обеспечивающие нормальную работу с файлами практически всех форматов Microsoft Office, с мультимедийными форматами (avi, vob, mp3, mpeg4 и др.), существуют Linux-версии большинства популярных программ обработки текстовой и графической информации, игровых программ.

Особенности установки системы

При установке Linux на компьютер необходимо обратить внимание на решение двух проблем:

1. выделение на диске разделов для размещения системы;

2. обеспечение возможности загрузки как минимум двух операционных систем (Windows и Linux). Эта связано с тем, что лишь незначительное число пользователей на сегодняшний день готово полностью отказаться от Windows, основная же масса, осваивая возможности Linux, продолжает пользоваться и уже хорошо изученной ими системой Windows.

Обе указанные проблемы могут быть решены инсталлятором Linux, входящим в дистрибутив. Однако все же рекомендуется некоторую подготовительную работу до запуска инсталлятора выполнить самостоятельно.

В первую очередь не лишне сохранить копию загрузочного сектора диска. В случае неверных действий при установке существует высокая вероятность потери информации, необходимой для загрузки ранее установленной на диске системы Windows. Для этих целей может быть использован ряд дисковых утилит, например соответствующая программа из пакета Norton Utilites.

Далее имеет смысл самостоятельно произвести разбивку диска на разделы. Начать выделение свободного места для разделов Linux лучше всего с дефрагментации дисков, тем самым гарантированно освободив место в конце дискового пространства каждого раздела. После этого следует воспользоваться программами типа Partition Manager или Disk Director для создания на диске как минимум двух новых разделов, указав их типы: для системы Linux (обычно 4 – 10 Гбайт) и для свопирования (обычно 100 – 125 Mбайт). Один из возможных вариантов разбивки диска приведен на рис. 16.

Диск С:NTFS     D:NTFS   Linux Swap   Linux

Том	Тип	Система
С:	первичный	NTFS
*	расширенный
D:	логический	NTFS
*	логический	Linux swap
*	логический	Linux

Рис. 16. Вариант разбивки диска на разделы при установке Windows и Linux

Выбор и настройка загрузчика, обеспечивающего работу двух операционных систем, как правило производится уже в ходе инсталляции Linux. После разбивки жесткого диска на разделы следует запустить инсталлятор и следовать его указаниям. Обычно инсталляторы предлагают установить один из двух загрузчиков: Lilo или Grub. При выборе параметров работы загрузчика можно указать, через какой промежуток времени и какая именно система будет загружаться в компьютер при отсутствии действий со стороны пользователя. Многие программы, создающие разделы на диске, могут формировать и загрузчики. Если стандартные загрузчики по каким-либо причинам не устраивают пользователя, можно прибегнуть к помощи таких программ. Большинство версий Linux предоставляют пользователю кроме того возможность изменения параметров загрузчика.

Файловая система ext2fs / ext3fs

Linux может работать с несколькими типами файловых систем, но его базовой системой является система ext2fs / ext3fs (вторая/третья расширенная файловая система).

Имена файлов в Linux не имеют расширения, поэтому допускается использование в имени файла нескольких точек. Если имя файла начинается с точки, он считается скрытым. Каждому файлу соответствует индексный дескриптор (inode), содержащий информацию о свойствах файла и расположении его фрагментов на диске.

Имя файла в Linux является фактически ссылкой на его индексный дескриптор. Поэтому файл может иметь несколько имен (жестких ссылок). Отличие жестких ссылок от ярлыков Windows заключается в том, что все они равноправны с первоначальным именем файла, и файл не будет удален с диска, если сохранилась хотя бы одна жесткая ссылка на него. Это, в частности, позволяет повысить устойчивость системы, избежав в ней случайного удаления файлов неподготовленным пользователем. Для создания жесткой ссылки используется команда

ln <имя существующего файла > < имя жесткой ссылки >

Наряду с жесткими ссылками файл может иметь и символические ссылки, аналогичные ярлыкам Windows. Символические ссылки создаются командой

ln –s <имя существующего файла > < имя символической ссылки >

либо использованием соответствующей команды контекстно-зависимого меню, вызываемого щелчком правой кнопки мыши по имени файла.

Имена каталогов строятся по тем же правилам, что и имена файлов. Единственный корневой каталог системы обозначается символом «/». Жесткие диски c IDE-интерфейсом обозначаются как hda, hdb и т.д., а разделы на них – hda1, hda2 …, hdb1, hdb2 и т.д. Аналогично, для жестких дисков с SCSI-интерфейсом используются сокращения sdа, sdb. Дисководы для гибких дисков обозначают fd0, fd1 и т.д. Главные каталоги дисков могут быть подчинены любому каталогу системы, для их подключения к системе требуется выполнить команду монтировки:

mount <имя физического устройство> <точка монтирования>

Каждое физическое устройство в системе Linux представлено файлом. Обычно файлы физических устройств расположены в каталоге dev, и именно эти файлы указываются в качестве имени устройства в команде mount. Точка монтирования представляет собой имя созданного заранее каталога (обычно пустого), который будет выполнять роль корневого для данного устройства. Например, команда

mount dev/hda2 /computer/disk2

монтирует файловую систему второго раздела жесткого диска в каталоге disk2, подчиненном каталогу computer. Современные версии Linux выполняют автоматическую монтировку файловых систем жестких дисков при запуске системы, а съемных носителей – при их размещении в соответствующем устройстве (при их подключении).

В Linux четко разграничены права пользователей по доступу к файлам. Права пользователей определяются группой атрибутов файла, которые можно увидеть с помощью команды ls –l, либо открыв с помощью контекстно-зависимого меню свойства файла. Атрибуты файла представлены цепочкой из 10 символов, которые можно разбить на 4 группы:

1. первый символ определяет тип файла: d – каталог, - – обычный файл, l – символическая ссылка и др.;

2. три следующих символа определяют права доступа к файлу его владельца (создателя);

3. три следующих символа определяют права доступа к файлу членов группы, в которую входит владелец;

4. три последних символа определяют права доступа к файлу остальных пользователей.

Права доступа задаются с помощью следующих символов: r – право на чтение, w – право на запись (изменение файла), x – право запуска файла на выполнение. С этой точки зрения для определения, является ли данный файл исполняемым или нет, не требуется указывать его расширение (например, exe, com или bat, как в Windows). Исполняемым является любой файл, для которого у какого-либо пользователя имеются права на его запуск. Отсутствие соответствующего права обозначается в цепочки символов знаком «-».

Например, атрибуты для файла programm, представленные цепочкой символов - rwxr-xr--, означают, что это обычный файл, его владелец обладает правами на его чтение, изменение и запуск, члены его группы обладают теми же правами, кроме права на изменение, остальным пользователям разрешено только чтение данного файла.

Всеми правами доступа к любому файлу обладает суперпользователь root. Смена прав доступа может быть произведена с помощью команды chmod. Четкое разграничение прав пользователей приводит к значительному повышению надежности системы и является серьезным препятствием для распространения компьютерных вирусов.

Дерево каталогов Linux

Во всех версиях Linux выдерживается типовая структура основных каталогов. Как уже говорилось выше, корневой каталог обозначается символом «/». Ему подчинены следующие каталоги:

· /bin – содержит в основном готовые к исполнению программы, большинство из них будут востребованы уже при старте системы;

· /boot – основную часть программ этого каталога составляет загружаемое ядро, файлы из этого каталога используются только при загрузке системы;

· /dev – каталог файлов физических устройств;

· /etc – этот каталог содержит в основном конфигурационные файлы системы;

· /home – содержит каталоги пользователей, для каждого пользователя системы заводится свой отдельный каталог;

· /lib – содержит библиотеки функций, необходимых компилятору языка С, и модули (драйверы) устройств;

· /mnt – точка монтирования временно монтируемых файловых систем;

· /root – домашний каталог суперпользователя, он не включается в каталог /home;

· /sbin – содержит исполняемые файлы – программы и утилиты системы. Предполагается, что в этом каталоге будут размещены программы, которые используются после подключения /usr;

· /tmp – каталог для временных файлов;

· /usr – этот каталог и его структура во многом повторяют структуру корневого каталога. Для этого каталога рекомендуется создавать отдельный раздел, в нем располагают информацию только для чтения (общие конфигурационные и исполняемые файлы, библиотеки, системные утилиты);

· /var – содержит файлы с переменными данными.

Сервер Samba

Samba представляет собой пакет, позволяющий системе Linux взаимодействовать с локальной сетью, построенной на основе Windows.

Компьютер с системой Linux может выступать в этой сети и в роли клиента, и в роли сервера. Samba организует обмен данными в сети по протоколу SMB (Server Message Block или Session Message Block).

Linux последних версий имеет штатные средства настройки Samba. Настройка сервера выполняется в отдельном окне, при подключении компьютера в сеть необходимо указать имя рабочей группы, режим аутентификации и параметры безопасности.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 18

ЗАПУСК ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ LINUX

Ц е л ь р а б о т ы: сформировать умения по запуску операционной системы Linux и ее основных приложений.

Вопросы для самоподготовки

4. Операционная система Linux, общая характеристика.

5. Дистрибутивы Linux.

6. Пользовательский интерфейс Linux.

7. Основные приложения Linux.

Используемые программные средства

Операционная система Linux

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Задание 1

Произвести запуск операционной системы Linux с использованием загрузчика Lilo или Grub. Описать особенности загрузки.

Задание 2

Изучить перечень стандартных программ Linux. Описать в тетради их назначение.

Задание 3

Ознакомиться с работой офисных приложений Linux. Записать их перечень и назначение в тетрадь.

Задание 4

Запустить сервисную оболочку Gnome Commander или Midnight Commander (по указанию преподавателя). Изучить принципы и особенности их работы.

Задание 5

Щелкнув правой кнопкой мыши в свободном месте Рабочего стола, изучить возможности настройки Рабочего стола, записать пункты контекстно-зависимого меню и их назначение в тетрадь.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 19

ИЗУЧЕНИЕ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ LINUX

Ц е л ь р а б о т ы: использовать файловую систему Linux для организации хранения информации.

Вопросы для самоподготовки

1. Операционная система Linux, общая характеристика.

2. Особенности файловой системы Linux.

3. Права пользователей на доступ к файлам.

4. Дерево каталогов Linux.

Используемые программные средства

Операционная система Linux

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Задание 1

1. Войти в систему под именем суперпользователя root.

2. Создать группу пользователей class и пользователя этой группы fio.

3. Войти в систему под именем fio.

4. Запустить текстовый редактор и создать на Рабочем столе файл file, содержащий информацию о фамилии, имени и отчестве пользователя fio.

5. Щелкнуть правой кнопкой мыши по файлу file, расположенному на Рабочем столе. В появившемся контекстно-зависимом меню выбрать команду Изменить свойства.

6. Меняя права доступа к файлу file, убедиться в обеспечении системой Linux защиты от несанкционированного доступа к файлам.

Задание 2

1. Запустить сервисную оболочку Gnome Commander или Midnight Commander.

2. Перейти в корневой каталог системы.

3. Изучить структуру корневого каталога и назначение входящих в него подкаталогов, сделать соответствующие записи в тетради.

Задание 3

1. Переименовать файл file, расположенный на Рабочем столе, на file1.

2. Открыть файл file1 и сохранить его копию file2 на диске с операционной системой Windows.

3. Удалить файл file1.

4. Перезагрузить компьютер в среде Windows. Найти и открыть файл file2.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 20

ИЗУЧЕНИЕ СЕРВЕРА SAMBA ДЛЯ КЛИЕНТОВ WINDOWS

Ц е л ь р а б о т ы: использовать сервер Samba для организации работы в локальной сети.

Вопросы для самоподготовки

1. Локальные компьютерные сети, сервер и рабочие станции

2. Пакет Samba, его назначение.

Используемые программные средства

Операционная система Linux, программа настройки сервера Samba Server Configuration Tool 1.2.26.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Задание 1

Запустить программу настройки сервера Samba (рис. 17). Изучить организацию интерфейса.

Рис. 17. Окно программы настройки сервера Samba

Задание 2

Изучить параметры настройки сервера на компьютере. Записать параметры настройки в тетрадь

Задание 3

Произвести обмен информацией между компьютерами по локальной сети.

ЛИТЕРАТУРА

1. Богумирский В. MS DOS 6.2/6.22. Новые возможности для пользователя. – СПб.: Кристалл, 1997.

2. Гордеев А.В. Операционные системы. Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб.: Питер, 2007.

3. Костромин В. Самоучитель Linux для пользователя. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003.

4. Попов И.И., Партыка Т.Л. Операционные системы, среды и оболочки. – М.: Форум-Инфра-М, 2005.

5. Фролов А., Фролов Г. Операционная система OS/2 Warp. – М.: Диалог-МИФИ, 1995.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение   РАЗДЕЛ 1. АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ Тема 1.1. Архитектура вычислительной системы и принцип ее функционирования Тема 1.2. Структура персонального компьютера и назначение основных узлов Тема 1.3. Организация ввода-вывода в ПК Тема 1.4. Организация памяти   РАЗДЕЛ 2. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ Тема 2.1. Функции и режимы работы операционной системы Тема 2.2. Обработка прерываний. Организация системы прерываний Тема 2.3. Управление памятью. Распределение памяти. Защита памяти   РАЗДЕЛ 3. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS DOS Тема 3.1. Структура MS DOS. Состав и основные функции Тема 3.2. Организация и хранение данных в MS DOS Тема 3.3. Команды пакетных файлов Лабораторная работа № 1. Создание пакетных файлов Тема 3.4. Директивы файла config.sys Лабораторная работа № 2. Создание файла конфигурации системы Тема 3.5. Загружаемые драйверы устройств Лабораторная работа № 3. Подключение загружаемых драйверов устройств в файле config.sys Тема 3.6. Команды MS DOS, внутренние и внешние Лабораторная работа № 4. Изучение команд работы с файлами Лабораторная работа № 5. Изучение команд работы с дисками Лабораторная работа № 6. Изучение утилит MS DOS Лабораторная работа № 7. Изучение внутренних команд общесистемного назначения   РАЗДЕЛ 4. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА OS/2   Тема 4.1. Архитектура OS/2. Назначение и характеристики Тема 4.2. Многозадачная среда OS/2 Лабораторная работа № 8. Знакомство со структурой и интерфейсом OS/2   РАЗДЕЛ 5. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА WINDOWS   Тема 5.1. Структура ОС WINDOWS Лабораторная работа № 9. Запуск WINDOWS Тема 5.2. Управление памятью и устройствами. Организация виртуальной памяти Тема 5.3. Организация управления данными. Файловые системы. Базы данных Лабораторная работа № 10. Настройка параметров WINDOWS Лабораторная работа № 11. Работа с окнами Лабораторная работа № 12. Запуск и завершение программ Лабораторная работа № 13. Управление объектами Лабораторная работа № 14. Работа с диалоговыми окнами Лабораторная работа № 15. Проверка диска на наличие ошибок Лабораторная работа № 16. Дефрагментация диска Лабораторная работа №17. Редактирование реестра   РАЗДЕЛ 6. ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА UNIX, LINUX   Тема 6.1. Особенности и возможности. Основные понятия. Файловая система и дерево каталогов Linux Лабораторная работа № 18. Запуск операционной системы Linux Лабораторная работа № 19. Изучение файловой системы Linux Лабораторная работа № 20. Изучение сервера Samba для клиентов Windows   Литература

Ведомственное издание

Сочнев Сергей Викторович

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

учебное издание

для колледжей Белкоопсоюза

по специальности

2-40 01 01 «Программное обеспечение информационных технологий»