49787 (Операційна система Linux), страница 2

Linux підтримує більшість властивостей, властивих іншим реалізаціям UNIX, плюс низка тих, яких більше ніде немає. Ця голова - поверхневий огляд характеристик ядра Linux. Linux - це повна багатозадачна багатокористувацька операційна система. Це означає, що одночасно багато користувачів можуть працювати на одній машині, одночасно виконувати багато програм. Linux достатньо добре сумісний з низкою стандартів для UNIX (наскільки можна говорити про стандартизацію UNIX) на рівні вихідних текстів, включаючи IEEE POSIX.1, System V і BSD. Він створювався маючи на увазі таку сумісність. Тому, швидше за все, ви знайдете в Linux риси, властиві багатьом UNIX-системам. Більшість вільно розповсюджуваних по мережі Internet програм для UNIX може бути откомпилирован для LINUX практично без особливих змін. Крім того, всі початкові тексти для Linux, включаючи ядро, драйвери пристроїв, бібліотеки, призначені для користувача програми та інструментальні засоби поширюються вільно. Інші специфічні внутрішні риси Linux включають контроль робіт за стандартом POSIX (використовуваний оболонками, такими як csh і bash), псевдотермінали (pty), підтримка національних і стандартних клавіатур, динамічно завантажуються драйверами клавіатур. Linux також підтримує віртуальні консолі ("virtual consoles"), які дозволяють "перемикати екрани" на консолі в текстовому режимі, також дозволяють увійти в систему під декількома іменами в один час. Ядро може саме емулювати команди 387-FPU, так що системи без співпроцесора можуть виконувати програми, на нього розраховують (тобто з плаваючою точкою). Linux підтримує різні типи файлових систем для зберігання даних. Деякі файлові системи, такі як файлова система ext2fs, були створені спеціально для Linux. Підтримуються також інші типи файлових систем, такі як Minix-1 і Xenix. Реалізована також файлова система MS-DOS, що дозволяє прямо звертатися до файлів MS-DOS на жорсткому диску. Підтримується також файлова система ISO 9660. Linux забезпечує повний набір протоколів TCP / IP для роботи в мережі, включаючи драйвери пристроїв для багатьох популярних карт Ethernet, SLIP (Serial Line Internet Protocol, забезпечують вам доступ по TCP / IP при послідовному з'єднанні), PLIP (Parallel Line Internet Protocol), PPP ( Point-to-Point Protocol), NFS (Network File System), і так далі. Підтримується весь спектр клієнтів та послуг TCP / IP, таких як FTP, telnet, NNTP і SMTP. Ядро Linux відразу створене з урахуванням спеціального захищеного режиму для процесорів Intel 80386 і 80486. Зокрема, Linux використовує парадигму опису пам'яті в захищеному режимі й інші нові властивості процесорів. Ядро Linux підтримує завантаження тільки потрібних сторінок. Тобто з диска в пам'ять завантажуються ті сегменти програми, які дійсно використовуються. Можливе використання однієї сторінки, фізично один раз завантаженої в пам'ять, кількома виконуваними програмами. Для збільшення обсягу доступної пам'яті Linux здійснює також розбивка диска на сторінки: тобто на диску може бути виділено до 256 Мбайт "простору для своппінга" (swap space). В область своппінга вивантажується не весь процес, а лише окремі його частини, в яких немає необхідності). Коли системі треба більше фізичної пам'яті, то вона за допомогою своппінга виводить неактивні сторінки на диск. Це дозволяє виконувати більш об'ємні програми і обслуговувати одночасно більше користувачів. Однак свопінг не виключає нарощування фізичної пам'яті, оскільки він знижує швидкодію, збільшує час доступу. Ядро також підтримує універсальний пул пам'яті для користувальних програм і дискового кеша. При цьому для кеша може використовуватися вся пам'ять, і навпаки, кеш зменшується при роботі великих програм. Виконувані програми використовують динамічно зв'язуються бібліотеки, тобто виконувані програми можуть спільно використовувати бібліотечну програму, представлену одним фізичним файлом на диску. Це дозволяє виконуваних файлів займати менше місця на диску, особливо тим, які багаторазово використовують бібліотечні функції. Є також статичні зв'язуються бібліотеки для тих, хто бажає користуватися налагодженням на рівні об'єктних кодів або мати "повні" виконуються програми, які не потребують поділюваних бібліотеках. У Linux Спільні бібліотеки динамічно зв'язуються під час виконання, дозволяючи програмістові заміняти бібліотечні модулі своїми власними. Для забезпечення налагодження ядро Linux видає дампи пам'яті для "посмертного" аналізу. Використання дампа і динамічних отладчиков дозволяє визначити причини краху програми.

Програмні характеристики

У цьому розділі описуються програми, доступні в Linux. Адже в кінцевому рахунку - найбільш важливим у системі є те, наскільки широкий спектр доступних в ній програм. А той факт, що більша частина цих програм поширюється вільно - підсилює враження.

1. Базові команди і утиліти

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