Введение в LINUX

Linux, возможно, является наиболее значительным достижением в области свободно распространяемых программ со времен Space War, или более позднего Emacs. Он превратился в операционную систему для бизнеса, образования и индивидуального программирования. Linux перестал быть системой для фанатиков-программистов, которые часами сидят перед мерцающими экранами (хотя таких и немало). Эта книга поможет вам извлечь из Linux максимальную пользу.

Linux принадлежит семейству UNIX-подобных операционных систем, которая может работать на компьютерах Intel 80386 и 80486. Он поддерживает широкий спектр программных пакетов от TeX до X Windows, компиляторов GNU C/C++, протоколов TCP/IP. Это гибкая реализация ОС UNIX, свободно распространяемая под генеральной лицензией GNU (см. приложение E).

Linux может любой 386 или 486 персональный компьютер превратить в рабочую станцию. Он преподнесет всю мощь UNIX к кончикам ваших пальцев. Бизнесмены инсталлируют Linux в сетях машин, используют операционную систему для обработки данных в сфере финансов, медицины, распределенной обработки, в телекоммуникациях и т.д.

Университеты по всему миру применяют Linux в учебных курсах по программированию и проектированию операционных систем. Разумеется, повсеместно программисты-энтузиасты используют Linux дома для программирования, решения своих прикладных задач и всевозможного хакерства.

Что делает Linux столь отличным от других ОС - это его создание версии UNIX "на общественных началах" (free implementation).. Он был создан и продолжает совершенствоваться и развиваться группой добровольцев, первоначально в кругу пользователей сети Internet, которые обменивались кодами, информацией об обнаруженных ошибках, выявлением проблем, возникавших при расширении сферы применения. Все желающие приглашаются подключиться к этой работе. Единственное, что требуется - это интерес к семейству UNIX и желание совершенствовать свои навыки в этой сфере. Данная книга - ваш путеводитель.

Эта книга является руководством по инсталляции и пособием по начальному знакомству с системой Linux. Цель - приобщить новых пользователей к этой системе и собрать возможно больше существенного материала по ее использованию в одной книге. Вместо того, чтобы перегружать книгу техническими деталями, которые быстро устаревают, мы даем основы, которые помогут вам самостоятельно находить и осваивать дополнительную информацию.

Linux прост в инсталляции и использовании. Но, как и во всякой реализации UNIX, в нем присутствуют элементы "черной магии", которые необходимы при обеспечении его корректной работы. Мы надеемся, что эта книга будет вам хорошим путеводителем по Linux и покажет, насколько простой может выглядеть эта операционная система.

В этой книге мы рассматриваем следующие вопросы:

· Что такое Linux? Особенности структуры и философии этой уникальной операционной системы, и что она может вам дать.

· Все детали, необходимые для практического использования Linux, включая рекомендации по желательной конфигурации аппаратуры.

· Как получить и инсталлировать Linux. Существует много способов распространия программного обеспечения под Linux. Мы описываем общую ситуацию, связанную с его распространением, рассказываем, как его приобрести и инсталлировать. Это издание содержит также специфические инструкции по дистрибуции Linux как Slackware.

· Краткое учебное пособие по UNIX для тех пользователей, которые до этого не встречались с ОС UNIX. Надеемся, что это пособие дает достаточно материала для новичков, чтобы получить базовые знания и начать ориентироваться в этой ОС.

· Введение в системное администрирование Linux. Это покрывает наиболее важные задачи, с которыми следует познакомиться новым администраторам Linux, с такими задачами как регистрация новых пользователей, управление файловой системой и тому подобное.

· Информация о конфигурировании более продвинутых аспектов Linux, таких как X Window System, сетевая работа с TCP/IP и SLIP, и установке электронной почты.

Эта книга для пользователей персональных компьютеров, желающих начать работать с Linux. Мы не предполагаем предварительного опыта работы с UNIX, но надеемся, что новички будут обращаться по ходу дела к дополнительной литературе. Для незнакомых с UNIX в Приложении А приведен список полезных источников. В общем случае предполагается чтение этой книги совместно с какой-либо книгой по общим концепциям ОС UNIX.

Краткая история Linux

UNIX - одна из самых популярных в мире операционных систем благодаря тому, что ее сопровождает и распространяет большое число компаний. Первоначально она была создана как многозадачная система для миникомпьютеров и мэйнфреймов в середине 70-ых годов, но с тех пор она выросла в одну из наиболее распространенных операционных систем, несмотря на свой временами обескураживающий интерфейс и отсутствие централизованной стандартизации.

В чем реальная причина популярности UNIX? Многие хакеры нутром чувствуют, что UNIX - это "настоящая вещь", Единственная Настоящая Операционная Система. Отсюда и появление Linux, как системы, разрабатываемой все более расширяющейся группой энтузиастов UNIX, которые хотят собственноручно в ней поковыряться.

Существуют версии UNIX для многих систем, начиная от персонального компьютера, до суперкомпьютеров, таких как Cray Y-MP. Большинство версий UNIX для персональных компьютеров достаточно дороги и сложны. К моменту написания этой книги одномашинная версия AT&T's System V для 386 стоила US$1500.

Linux - свободно распространяемая версия UNIX, первоначально была разработана Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds) (torvalds@kruuna.helsinki.fi) в Университете Хельсинки (Финляндия). Linux был создан с помощью многих UNIX-программистов и энтузиастов из Internet, тех, кто имеет достаточно навыков и способностей развивать систему. Ядро Linux не использует коды AT&T или какого-либо другого частного источника, и большинство программ Linux разработаны в рамках проекта GNU из Free Software Foundation в Cambridge, Massachusetts. Но в него внесли лепту также программисты всего мира.

Первоначально Linux создавался Линусом Торвальдсом как хобби. Его вдохновила операционная система Minix - маленькая UNIX-система, созданная Andy Tanenbaum, и впервые Linux обсуждался по компьютерной сети в рамках USENET newsgroup comp.os.minix. В этих обсуждениях прежде всего принимали участие пользователи Minix из учебных и научных заведений, которым хотелось чего-то большего, чем Minix.

Раннее развитие Linux прежде всего было связано с проблемой переключения задач в защищенном режиме для 80386. Все писалось на ассемблере. Линус вспоминает:

"После этого началось спокойное плавание: по-прежнему беспросветное кодирование, но у меня были различные подсобные программы и отладка была облегчена. На этом этапе я стал использовать Си и это существенно ускорило дело. В это же время я стал серьезно обдумывать маниакальную идею, как сделать Minix лучше себя самого. Я надеялся в один прекрасный день перекомпилировать gcc под Linux..." "Два месяца ушло на написание самых базовых программ, а затем чуть больше времени на драйвер винчестера (с большим количеством ошибок, но все-таки работавшим на моей машине) и простую файловую систему. В результате я подготовил версию 0.01 (примерно конец августа 1991 г.). Она была не слишком изящной, в ней не было драйвера гибких дисков и она многое не могла делать. Но я уже не смог остановиться, пока не создал свой Minix."

Относительно появления Linux версии 0.01 никогда не делалось никаких официальных заявлений. Исходные тексты 0.01 не давали даже нормального выполняемого кода: они фактически состояли лишь из набора заготовок для ядра и молчаливо предполагали, что вы имеете доступ к Minix-машине, чтобы иметь возможность компилировать их и совершенствовать.

5-го октября 1991 года Линус об'явил первую "официальную" версию Linux, версия 0.02. В это время Linux уже мог выполнять bash (the GNU Bourne Again Shell) и gcc (the GNU C compiler), но мало еще что работало. Вновь это рассматривалось как создание некой хакерской системы. Основное внимание - создание ядра. Никакие вопросы поддержки работы с пользователем, документирования, тиражирования и т. п. даже не обсуждались. Кажется, что и сегодня сообщество Linux-истов считает эти вопросы вторичными по сравнению с "настоящим программированием" - развитием ядра.

Линус писал в comp.os.minix:

"Грустите ли вы по тем прекрасным временам Minix-1.1, когда мужчины были настоящими мужчинами и писали свои собственные драйверы на все устройства? У вас сейчас нет под рукой настоящего проекта и вы вымираете от невозможности вонзить свои зубы в какую-то ОС, которую бы можно было модифицировать под свои желания? Не находите ли вы деморализующей ситуацию, когда все в Minix работает? Нет больше бессонных ночей, которые позволяли заставить хитрые программы работать правильно? Тогда это место для вас." "Как я уже говорил месяц назад, сейчас я работаю над некоммерческой Minix-подобной ОС для 386-го компьютера. Она уже доведена до такого состояния, когда ею даже можно пользоваться (хотя может быть там не то, что бы вы хотели), и я хочу выложить исходные тексты для широкого распространения. Это версия 0.02, но в ней уже успешно работают bash, gcc, gnu-make, gnu-sed, compress и т.д."

После версии 0.03 Линус скачком перешел в нумерации к версии 0.10, так как над проектом стало работать много народу. После нескольких последовавших пересмотров версий, Линус присвоил очередной версии номер 0.95, чтобы тем самым отразить свое впечатление о том, что скоро возможна уже "официальная" версия. (Обычно программам не дают номер версии 1.0 до того, как она теоретически завершена и отлажена). Это было в марте 1992 г. Примерно через полтора года - в декабре 1993 версия ядра все еще была Linux 0.99.pl14 - асимптотически приближаясь к 1.0. Во время написания книги текущая версия ядра 1.1 patchlevel 52, и на подходе версия 1.2.

Сегодня Linux - это полноценная ОС семейства UNIX, способная работать с X Windows, TCP/IP, Emacs, UUCP, mail и USENET. Практически все важнейшие программные пакеты были поставлены и на Linux, т.е. для Linux теперь доступны и коммерческие пакеты. Все большее разнообразие оборудования поддерживается по сравнению с первоначальным ядром. Многие тестировали Linux на 486-ом и установили, что он вполне сравним с рабочими станциями Sun Microsystems и Digital Equipment Corporation. Кто мог предположить, что этот "маленький UNIX" вырастет настолько, что сможет делать все в мире компьютеров.

Системные характеристики

Linux поддерживает большинство свойств, присущих другим реализациям UNIX, плюс ряд тех, которых больше нигде нет. Этот раздел - поверхностный обзор характеристик ядра Linux .

Linux - это полная многозадачная многопользовательская операционная система (точно также как и другие версии UNIX). Это означает, что одновременно много пользователей могут работать на одной машине, одновременно выполнять много программ.

Linux достаточно хорошо совместим с рядом стандартов для UNIX (насколько можно говорить о стандартизации UNIX) на уровне исходных текстов, включая IEEE POSIX.1, System V и BSD. Он создавался имея в виду такую совместимость. Поэтому, скорее всего, вы найдете в Linux черты, присущие многим UNIX-системам. Большинство свободно распространяемых по сети Internet программ для UNIX может быть откомпилировано для LINUX практически без особых изменений. Кроме того, все исходные тексты для Linux, включая ядро, драйверы устройств, библиотеки, пользовательские программы и инструментальные средства распространяются свободно.

Другие специфические внутренние черты Linux включают контроль работ по стандарту POSIX (используемый оболочками, такими как csh и bash), псевдотерминалы (pty), поддержку национальных и стандартных клавиатур динамически загружаемыми драйверами клавиатур.

Linux также поддерживает виртуальные консоли (virtual consoles), которые позволяют "переключать экраны" на консоли в текстовом режиме. Те, кто пользовался программой "screen", найдут подобное в реализации виртуальной клавиатуры Linux.

Ядро может само эмулировать команды 387-FPU, так что системы без сопроцессора могут выполнять программы, на него расчитывающие (т.е. с плавающей точкой).

Linux поддерживает различные типы файловых систем для хранения данных. Некоторые файловые системы, такие как файловая система ext2fs, были созданы специально для Linux. Поддерживаются также другие типы файловых систем, такие как Minix-1 и Xenix. Реализована также файловая система MS-DOS, позволяющая прямо обращаться к файлам MS-DOS на жестком диске. Поддерживается также файловая система ISO 9660 CD-ROM для работы с дисками CD-ROM. Подробнее о файловых системах говорится в Главах 2 и 4.

Linux обеспечивает полный набор протоколов TCP/IP для сетевой работы. Это включает драйверы устройств для многих популярных карт Ethernet, SLIP (Serial Line Internet Protocol, обеспечивающие вам доступ по TCP/IP при последовательном соединении), PLIP (Parallel Line Internet Protocol), PPP (Point-to-Point Protocol), NFS (Network File System), и так далее. Поддерживается весь спектр клиентов и услуг TCP/IP, таких как FTP, telnet, NNTP и SMTP. О сетевых проблемах мы будем говорить в Главе 5.

Ядро Linux сразу создано с учетом специального защищенного режима для процессоров Intel 80386 и 80486. В частности, Linux использует парадигму описания памяти в защищенном режиме и другие новые свойства процессоров. Любой знакомый с защищенным режимом процессора 80386 знает, что этот чип проектировался для многозадачных систем вроде UNIX (или Mulics). Linux использует эти свойства.

Ядро Linux поддерживает загрузку только нужных страниц. То есть с диска в память загружаются те сегменты программы, которые действительно используются. Возможно использование одной страницы, физически один раз загруженной в память, несколькими выполняемыми программами.

Для увеличения об'ема доступной памяти Linux осуществляет также разбиение диска на страницы: то есть на диске может быть выделено до 256 Мбайт "пространства для свопинга" (swap space). (Swap space не совсем подходящее имя, в Linux в область своппинга выгружается не весь процесс, а только отдельные его части, в которых нет необходимости). Когда системе нужно больше физической памяти, то она с помощью свопинга выводит неактивные страницы на диск. Это позволяет выполнять более об'емные программы и обслуживать одновременно больше пользователей. Однако свопинг не исключает наращивания физической памяти, поскольку он снижает быстродействие, увеличивает время доступа.

Ядро также поддерживает универсальный пул памяти для пользовательских программ и дискового кэша. При этом для кэша может использоваться вся память, и наоборот, кэш уменьшается при работе больших программ.

Выполняемые программы используют динамически связываемые библиотеки, т.е. выполняемые программы могут совместно использовать библиотечную программу, представленную одним физическим файлом на диске (иначе, чем это реализовано в механизме разделяемых библиотек SunOS). Это позволяет выполняемым файлам занимать меньше места на диске, особенно тем, которые многократно используют библиотечные функции. Есть также статические связываемые библиотеки для тех, кто желает пользоваться отладкой на уровне об'ектных кодов или иметь "полные" выполняемые программы, которые не нуждаются в разделяемых библиотеках. В Linux разделяемые библиотеки динамически связываются во время выполнения, позволяя программисту заменять библиотечные модули своими собственными.

Для обеспечения отладки ядро Linux выдает дампы памяти для "посмертного" анализа. Использование дампа и динамических отладчиков позволяет определить причины краха программы.

Программные характеристики

В этом разделе мы представим вам многие приложения, доступные в Linux, и поговорим об общих задачах вычисления. В конечном счете - наиболее важным в системе является то, насколько широк спектр доступных в ней программ. А тот факт, что большая часть этих программ распространяется свободно - усиливает впечатление.

Базовые команды и утилиты

Практически любая утилита, которую вы ожидаете найти в стандартных реализациях UNIX, имеется и в Linux. Сюда включены и базовые команды, такие как ls, awk, tr, sed, bc, more и т.д. Назовите любую - она есть в Linux. Поэтому вы в праве ожидать знакомой рабочей UNIX-среды. В Linux есть все стандартные команды и утилиты. (Новички могут посмотреть Главу 3 для начального знакомства с базовыми командами UNIX).

В Linux имеются многие текстовые редакторы, включая vi, ex, pico, jove, также как GNU Emacs и его вариации, вроде Lucid Emacs (который содержит расширение для использования под X Windows) и joe. Скорее всего, любой текстовый редактор, к которому вы привыкли, перенесен в Linux.

Выбор редактора - явление любопытное. Многие пользователи UNIX до сих пор используют "простые" редакторы вроде vi (кстати, автор писал эту книгу в Linux, используя редактор vi) (кстати, переводчик переводил эту книгу в Linux, используя редактор red).

Но vi имеет много ограничений по причине своего преклонного возраста, сейчас завоевывают популярность более современные и сложные редакторы вроде Emacs. Emacs поддерживает базирующийся на LISP макроязык и интерпретатор, мощный командный синтаксис и другие расширения. Существуют макропакеты Emacs, позволяющие читать электронную почту и новости, редактировать содержимое каталогов и даже проводить сеансы психотерапии с использованием искусственного интеллекта (неоценимая возможность для измотанных Linux-ом хакеров).

Интересное замечание - большинство утилит Linux имеют статус GNU. Эти утилиты часто поддерживают наиболее современные черты, не содержащиеся в стандартных версиях BSD или AT&T. Например, версия GNU редактора vi - elvis, содержит структурный макроязык, который отличается от исходной реализации AT&T. Но тем не менее, утилиты GNU сохраняют совместимость с их тезками из BSD и System V. Многие считают, что GNU версии лучше исходных программ.

Многие пользователи самой важной утилитой считают shell. shell - это программа, которая читает и выполняет команды пользователя. Кроме того, многие оболочки (shells) имеют такие возможности, как контроль выполнения> (job control) (позволяя пользователю управлять несколькими параллельными процессами), перенаправление входа-выхода и командный язык для написания командных файлов (shell scripts). Командный файл - это программа на языке оболочки, аналогичная "batch file" в MS-DOS.

В Linux много типов оболочек. Наиболее важное различие между ними - используемый командный язык. Например, C Shell (csh) использует командный язык, чем-то напоминающий язык программирования Си. Классический <Баурновский shell (Bourne Shell) использует иной командный язык. Обычно выбор оболочки обусловлен выбором соответствующего командного языка. Выбранная оболочка в какой-то мере определяет вашу рабочую среду.

Не важно, к какой оболочке вы привыкли, та или иная ее версия есть в Linux. Наиболее популярная оболочка - это GNU Bourne Again Shell (bash), т.е. вариант Bourne shell, включающий много современных свойств и возможностей, таких как управление работами, командную историю, дописывание имен команд и имен файлов, Emacs-подобный интерфейс редактирования командной строки и мощное расширение стандартной оболочки (Bourne shell).

Другая популярная оболочка - tcsh, версия C Shell с более современными функциями по сравнению с bash. Другие оболочки: zsh - небольшая баурно-подобная оболочка; ksh - оболочка Корна; ash - оболочка BSD и rc -оболочка проекта Plan 9.

Что особенно важно сказать относительно этих оболочек? Linux дает вам уникальную возможность кроить систему под ваши личные нужды. Например, если вы единственный пользуетесь этой системой и вы предпочитаете редактор vi и bash в качестве оболочки, то нет необходимости иметь прочие редакторы и оболочки. "Сделай сам, как тебе нравится" - это позиция хакеров и пользователей Linux.

Обработка текстов и слов

Почти все пользователи нуждаются в какой-либо системе подготовки документов. (Много ли вы знаете энтузиастов компьютерной обработки, которые все еще пользуются ручкой и бумагой? Мы догадываемся, что очень немного). В мире персональных компьютеров обработка слов (word processing) - норма: она включает редактирование и манипуляции с текстом (часто в стиле WYSIWYG - "What-You-See-Is-What-You-Get" - "Что-Вы-Видите-ЕстьТо- Что-Вы-Имеете" - ЧВВЕТЧВИ) и получение печатных копий, содержащих рисунки, таблицы и другой гарнир.

В мире UNIX обработка текстов (text processing)- вещь более естественная, чем классическая концепция обработки слов. Вместо того, чтобы вызывать специальные средства обработки слов, исходный текст можно модифицировать любым текстовым редактором, таким как vi или Emacs. После подготовки текста пользователь форматирует текст специальными программами, преобразующими его к нужному для печати виду. Это в чем-то аналогично программированию на языке вроде Си, и "компилированию" текста в пригодную для печати форму.

В Linux много текстовых процессоров. Один из них groff - GNU версия классического форматера текстов nroff, первоначально созданного в Bell Labs и до сих пор используемого во многих UNIX. Другой современный текстовый процессор - TeX, создан знаменитым в компьютерном мире Дональдом Кнутом (Donald Knuth). Доступны диалекты TeX, такие как LaTeX.

Текстовые процессоры, такие как TeX и groff значительно различаются по синтаксису языков форматирования. Предпочтение той или иной системы форматирования в значительной мере базируется на том, какие имеются вспомогательные утилиты и насколько система вам по вкусу.

Например, некоторые люди считают groff несколько заумным, поэтому они используют TeX, который более понятен для хомо сапиенс. Между тем, groff может давать ясный ASCII выход, легко читаемый на терминале, в то время как TeX прежде всего предназначен для вывода на печать. Но существуют многочисленные программы, позволяющие получить читаемый текст из отформатированных с помощью TeX документов или конвертирующих TeX, например, в groff.

Другой текстовый процессор texinfo - расширение TeX, используемое для подготовки программной документации в Free Software Foundation. texinfo может формировать печатный документ или гипертекст "Info" для просмотра на экране на основе одного исходного файла. Файлы Info - это основной формат для документирования, используемый в GNU, в частности в Emacs.

Текстовые процессоры широко используются в компьютерном мире для подготовки статей, диссертаций, статей для журналов и книг (типографский вариант этой книги был подготовлен с использованием LaTeX). Возможность обрабатывать исходный язык как текстовый файл открывает двери.

Как выглядит язык форматирования? В общем случае он содержит сам текст с "управляющими кодами" для производства заказанных действий, таких как изменение фонтов, установление полей, формирование страниц и т.д.

В качестве примера возьмем следующий текст:

Mr. Torvalds:

We are very upset with your current plans to implement post-hypnotic suggestion in the Linux terminal driver code. We feel this way for three reasons:

1. Planting subliminal messages in the terminal driver is not only immoral, it is a waste of time;

2. It has been proven that ``post-hypnotic suggestions'' are ineffective when used upon unsuspecting UNIX hackers;

3. We have already implemented high-voltage electric shocks, as a security measure, in the code for login.

We hope you will reconsider.

Этот текст на языке форматирования LaTeX будет выглядеть следующим образом:

\begin{quote}

Mr. Torvalds:

We are very upset with your current plans to implement {\em post-

hypnotic

suggestion\/} in the {\bf Linux} termi-

nal driver code. We feel this

way for three reasons:

\begin{enumerate}

\item Planting subliminal messages in the ker-

nel driver is not only

immoral, it is a waste of time;

\item It has been proven that ``post-hypnotic sugges-

tions'' are ineffective

when used upon unsuspecting UNIX hackers;

\item We have already implemented high-voltage elec-

tric shocks, as a

security measure, in the code for {\tt login}.

\end{enumerate}

We hope you will reconsider.

\end{quote}

Автор входит в "исходный" текст, приведенный выше, используя любой текстовый редактор, и генерирует форматированный выход, обрабатывая текст с помощью LaTeX. На первый взгляд такой язык может показаться достаточно заумным, но в действительности он очень прост в освоении. Использование текстового процессора обеспечивает поддержку типографских стандартов. Например, все перечисленные в рамках документа страницы будут выглядеть одинаково. Пишущий может сосредоточиться на тексте, а не на том, как это следует оформлять с точки зрения типографских требований.

Процессоры слов типа WYSIWYG привлекательны по многим причинам: они обеспечивают мощный (а иногда и сложный) визуальный интерфейс для редактирования документов. Но этот интерфейс традиционно ограничен желательными и приемлемыми для пользователя формами выдачи. Так, многие процессоры имеют средства подготовки к печати математических формул.

Преимущество текстовых процессоров состоит в том, что они позволяют описывать именно то, что вы хотите. Они позволяют также редактировать исходный текст любым текстовым редактором и затем конвертировать в различные форматы. Платой за такую гибкость является отсутствие тех качеств интерфейса, которые есть у WYSIWYG.

Многие пользователи процессоров слов привыкли видеть отредактированный текст сразу в процессе редактирования. С другой стороны, при использовании текстового процессора пишущий не заботится о том, как будет выглядеть уже отформатированный текст. Пишущий лишь должен иметь представление о том, какие действия произведут вставляемые им команды форматирования.

Есть программы, которые позволяют посмотреть на графическом дисплее вид отформатированного документа перед его печатью. Например, программа xdvi отображает "независимый от устройства" файл, сгенерированный TeX под X Window. Другое приложение - xfig, обеспечивает графический интерфейс WYSIWYG для рисунков и диаграмм, который в последующем конвертируется в команды текстового процессора, включаемые в документ.

Следует напомнить, что текстовые процессоры, вроде nroff, появились задолго до процессоров слов. Многие предпочитают использовать текстовые процессоры из-за их гибкости и независимости от графической среды. В любом случае, в Linux имеется процессор слов idoc, а также скоро ожидается появление коммерческих процессоров слов. Но если вы не хотите расставаться с процессором слов, к которому вы привыкли в MS-DOS, вы всегда можете использовать MS-DOS или другую операционную систему в дополнение к Linux.

Существует и много других утилит текстовых процессоров. Мощная система METAFONT используется для проектирования фонтов в TeX. Другие программы включают ispell - интерактивный контролер правописания, makeindex - используется для генерации индексов в документах, подготовленных в LaTeX. Существует много макропакетов для groff и TeX для форматирования документов различных типов и математических текстов, а также тьма конверторов, транслирующих TeX или groff во многие другие форматы.

Языки программирования и утилиты

Linux обеспечивает полную UNIX-среду программирования, включая все стандартные библиотеки, программный инструментарий, компиляторы, отладчики, которые вы встречаете и в других UNIX-системах. В мире UNIX большинство приложений и системных программ делаются на Си или Си++. Стандартным компилятором для Си и Си++ в Linux служит GNU gcc, который является современным компилятором, поддерживающим много опций. Он способен компилировать Си++ (включая особенности AT&T 3.0 features) также, как Objective-C, другие об'ектно-ориентированные диалекты Си.

Кроме Си и Си++ многие другие компиляторы и интерпретаторы были перенесены в Linux, такие как Smalltalk, FORTRAN, Pascal, LISP, Scheme и Ada (если вы настолько мазохист, чтобы программировать на Аде - мы не будем вам препятствовать). В дополнение, существуют различные ассемблеры для написания кодов для защищенного режима 80386, а также любимые хакерами языки, вроде Perl (язык сценариев, как окончательный тупик или вершина для всех языков такого типа) и Tcl/Tk (shell-подобный командный язык, включающий поддержку разработки простейших приложений в X Window).

В Linux был перенесен продвинутый отладчик gdb, позволяюший пошагово выполнять программы в поисках ошибок или анализировать крах программ с помощью дампов памяти. gprof - утилита профилирования, показывающая, где ваша программа при выполнении тратит больше времени. Текстовый редактор Emacs позволяет осуществлять интерактивное редактирование. Другие инструменты, включая GNU make и imake используются для управления компиляцией больших программ; RCS - система для защиты и сопровождения исходных текстов.

Linux содержит динамические библиотеки (DLL), которые позволяют экономить место, поскольку они вызываются только во время выполнения. Эти библиотеки позволяют также прикладному программисту переопределять функции, включая свои коды. Например, если программист желает написать свою собственную версию библиотечной программы malloc(), компоновщик подключит новую программу вместо библиотечной.

Linux идеален для создания UNIX-приложений. Он обеспечивает современное программное окружение со всеми дополнительными погремушками. Поддерживаются различные стандарты вроде POSIX.1, позволяющие легко переносить программы, написанные для Linux, на другие системы. Профессиональные UNIX-программисты и системные администраторы могут использовать Linux для домашних компьютеров, а с них переносить написанные программы на компьютеры своей фирмы. Это может не только сэкономить много времени и денег, но и обеспечить комфортабельную работу на домашнем компьютере. (Автор использует дома Linux для разработки и тестирования X Window приложений, которые могут прямо транслироваться на любых рабочих станциях). Студенты, изучающие компьютерные науки, могут использовать Linux для обучения программированию в UNIX и изучения таких аспектов, как архитектура ядра.

Через Linux вы не только имеете доступ к полному набору библиотек и утилит, но также к исходным текстам ядра и библиотек.

Система X Window

Система X Window (или кратко просто Х) - стандартный графический интерфейс для UNIX-машин. Это мощная среда, поддерживающая много приложений. Используя X Window, пользователь может одновременно иметь на экране несколько окон, при этом каждое имеет независимый login. Часто используется мышь, хотя она необязательна.

Было написано много специфических Х-приложений, таких как игры, графические утилиты, инструментарий для программирования и документирования и т.д. С Linux и X ваш компьютер - замечательная рабочая станция. Используя протоколы TCP/IP, вы можете смотреть у себя X-приложения, выполняемые на других машинах.

Система X Window была первоначально создана в MIT и свободно распространялась. Существует много и коммерческих приложений, расширяющих возможности X Window. Для Linux есть система X Window, известная как XFree86; версия X11R5 свободно распространяется для UNIX-систем типа Linux. XFree86 поддерживает широкий спектр видео устройств, включая VGA, Super VGA, различные видео адаптеры с ускорителями. Это полный комплект X Window, содержащий сам сервер, много прикладных программ и утилит, программные библиотеки и документацию.

Стандартные Х-приложения включают xterm (эмулятор терминала, используемый в большинстве текстовых приложений в X Window); xdm (X-менеджер, обслуживающий login); xclock (представление простых часов); xman (X-ориентированное руководство по Linux) и т.д. Трудно перечислить все приложения X, доступные в Linux, но базовый комплект XFree86 включает "стандартные" приложения, содержащиеся в исходной версии MIT. Но доступно и многое другое, теоретически, все написанное для X Window должно прямо компилироваться и для Linux.

Интерфейс X Window в большой степени контролируется менеджером окон (window manager). Эта программа отвечает за размещение окон, изменение их размеров, размещение иконок, перемещение окон, вид оконных рамок и т.д. Стандартный дистрибутив XFree86 включает twm, классический оконный менеджер MIT, но также имеются и более современные менеджеры, такие как Open Look Virtual Window Manager (olvwm). Среди пользователей Linux популярен fvwm. Это небольшой менеджер окон, требующий в два с лишним раза меньше памяти, чем twm. Он обеспечивает трехмерное представление обрамления окон и виртуальный рабочий стол (desktop) - если пользователь подвигает мышь к краю экрана, все изображение смещается, будто дисплей имеет большие размеры, чем на самом деле. fvwm более традиционен и позволяет реализовать все функции доступа как с клавиатуры, так и от мыши. Многие дистрибутивы Linux содержат fvwm, как стандартный менеджер окон.

Дистрибутив XFree86 содержит программные библиотеки и включает файлы для тех программистов, кто желает создавать приложения в X. Поддерживаются различные множества widget (графических представлений), такие как Athena, Open Look и Xaw3D. Включены все стандартные фонты, битмэпы и документация. Поддерживается также PEX (программный интерфейс для трехмерной графики).

Многие пользующиеся Х-ом используют и имеющиеся в Motif наборы widget. Несколько компаний продают одно- и многопользовательские лицензии бинарников Motif в Linux. Поскольку Motif сам по себе сравнительно дорог, немногие владельцы Linux имеют Motif. Тем не менее, бинарники, статически связанные с библиотечными программами Motif, могут свободно распространяться. Если вы написали программы с использованием Motif и хотите их передавать, вы должны позаботиться о самодостаточности кодов.

Главные ограничения использования X Window происходят от требований к аппаратуре. Минимально необходим 386 процессор с 4 Мбайт RAM. Но для более комфортного режима желательно не менее 8 Мбайт. Желательно и процессор побыстрее, но прежде всего необходима память. Для действительно хорошего результата лучше иметь карту с акселератором (как например S3-chipset). На Linux с XFree86 был достигнут рейтинг выполнения, превосходящий 140000 xstones. На приличном компьютере вы можете убедиться, что X под Linux работает не хуже, или даже быстрее, чем на других UNIX.

Работа в сети

Интересует ли вас связь с миром? Да? Нет? Может быть? Linux поддерживает два базовых сетевых протокола UNIX: TCP/IP и UUCP. TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) есть множество сетевых парадигм, позволяющих системам по всему миру связываться по единой сети, известной как Internet. С помощью Linux, TCP/IP и подключения к сети вы можете общаться с пользователями и машинами всего Internet через электронную почту, новости USENET, передачу файлов FTP и т.п. В Internet много машин под Linux.

Большинство сетей TCP/IP используют Ethernet, как физическое транспортное средство. Linux поддерживает многие популярные карты Ethernet и интерфейсы.

Однако, поскольку не у всех есть дома плата Ethernet, Linux также поддерживает SLIP (Serial Line Internet Protocol), позволяющий связываться с Internet через модем. Для использования SLIP вы должны иметь доступ к SLIP-серверу, машине связанной с сетью и обеспечивающей вам вход в Internet. Многие фирмы и университеты предоставляют SLIP-сервис. Если ваш Linux имеет Ethernet и модем, вы можете сконфигурировать систему как SLIP-сервер для других хостов.

NFS (Network File System) позволяет вам использовать файлы совместно с другими машинами сети. FTP (File Transfer Protocol) позволяет передавать файлы между машинами. Другие приложения включают sendmail - систему передачи и получения электронной почты с использованием протокола SMTP; базирующуюся на протоколе NNTP, системе электронных новостей типа C-News и INN; telnet, rlogin и rsh - позволяют войти и выполнить команды на других машинах сети; finger - позволяет получать информацию о других пользователях Internet. Фигурально выражаясь - существуют тонны различных приложений для протокола TCP/IP.

Полный спектр различных программ для чтения почты и новостей существует в Linux, это, например, elm, pine, rn, nn и tin.

Если у вас есть опыт работы с приложениями TCP/IP на других UNIX-системах, Linux не будет для вас чем-то новым. Система обеспечивает стандартный программный интерфейс, поэтому любая программа, использующая TCP/IP, может быть легко перенесена на Linux. X-сервер Linux также поддерживает TCP/IP, позволяя отображать выполняемые на других машинах прикладные программы на вашем дисплее.

В Главе 5 мы обсудим конфигурацию и установку для Linux TCP/IP, включая SLIP.

UUCP (UNIX-to-UNIX Copy) - старейший механизм передачи файлов, электронной почты и электронных новостей между UNIX-машинами. Классически, UUCP-машины связываются друг с другом по телефонным линиям через модем, но UUCP может использовать в качестве транспортного средства и связь по TCP/IP. Если у вас нет доступа по TCP/IP или SLIP-сервера, вы можете сконфигурировать свою систему так, чтобы посылать и получать файлы и электронную почту с использованием UUCP. Подробнее смотрите в Главе 5.

Телекоммуникации и BBS

Если у вас есть модем, вы можете связываться с другими машинами, используя телекоммуникационные пакеты, имеющиеся в Linux. Многие используют программы телекоммуникации для связи с BBS (Bulletin Board Systems), а также и с коммерческими он-лайновыми системами, вроде Prodigy, CompuServe и America On-Line. Другие через модемы связываются с UNIX-системой в школе или на работе. Вы можете использовать модем и Linux для посылки и приема факсов. Телекоммуникационные пакеты Linux очень похожи на имеющиеся в MS-DOS или других операционных системах.

Один из наиболее популярных телекоммуникационных пакетов в Linux - Seyon - X-приложение, предоставляющее традиционный эргономичный интерфейс со встроенной поддержкой различных протоколов передачи файлов, таких как Kermit, ZModem и т.п. Есть также телекоммуникационные программы C-Kermit, pcomm и minicom. Это напоминает наборы телекоммуникационных программ в других системах.

Если у вас нет доступа к SLIP-серверу, вы можете использовать term для мультиплексирования вашей последовательной линии. term обеспечит вам множественный доступ через модем на удаленную машину. term также позволит перенаправлять X-клиента на локальный X-сервер через последовательную линию, давая возможность отобразить удаленное X-приложение на вашей Linux-системе. Другой пакет - KA9Q - обеспечивает интерфейс, похожий на SLIP.

BBS - это сегодня хобби многих программистов. Linux поддерживает большое разнообразие программ для BBS, большинство из которых более мощные, чем в других операционных системах. С телефонной линией, модемом и Linux вы можете превратить ваш компьютер в BBS, обеспечив dial-in доступ к своей системе для пользователей с Земного шара. Программное обеспечение BBS для Linux включает XBBS и пакеты UniBoard BBS.

Большинство программ BBS ограничивают пользователя меню-системой, где имеется некоторый фиксированный набор функций. Альтернативой доступу в BBS служит полный спектр возможностей доступа UNIX, который позволяет вам работать с удаленной машиной на правах обычного пользователя.

Если у вас нет возможностей использовать TCP/IP или UUCP, Linux позволяет также связываться с рядом BBS, таких как FidoNet по телефонным линиям и обмениваться новостями и почтой. Дополнительную информацию можно найти в Главе 5.

Интерфейс с MS-DOS

Существуют различные утилиты для связи с миром MS-DOS. Наиболее известен Linux MS-DOS Emulator, позволяющий выполнять многие MS-DOS программы прямо на Linux. Несмотря на то, что Linux и MS-DOS абсолютно различные операционные системы, среда защищенного режима для 80386 позволяет некоторым задачам вести себя так, как это делают прикладные программы MS-DOS.

Эмулятор MS-DOS все еще в стадии совершенствования, но многие популярные пакеты в нем уже выполняются. Понятно, что некоторые приложения MS-DOS, использующие специфические или скрытые свойства системы, никогда не будут выполняться, поскольку эмулятор не знает, как их эмулировать. Например, вы не сможете без шероховатостей выполнять программы, использующие свойства защищенного режима 80386, такие как Microsoft Windows (в расширенном режиме 386-го). Приложения, которые успешно работают под Linux MS-DOS Emulator включают: 4DOS (интерпретатор команд), Foxpro 2.0, Harvard Graphics, MathCad, Stacker 3.1, Turbo Assembler, Turbo C/C++, Turbo Pascal, Microsoft Windows 3.0 (в реальном режиме) и WordPerfect 5.1. Стандартные команды и утилиты MS-DOS (такие как PKZIP и т.п.) также работают с эмулятором.

Эмулятор MS-DOS прежде всего предназначается для тех, кому MS-DOS нужен только для выполнения нескольких приложений, но в основном используется Linux. Эмулятор, это не полное повторение MS-DOS. Разумеется, если эмулятор не удовлетворяет вашим потребностям, вы можете использовать MS-DOS непосредственно, как и Linux, на одной и той же машине. При использовании загрузчика LILO можно во время загрузки указать, какую загрузить операционную систему. Linux может сосуществовать с другими операционными системами, с той же OS/2.

Linux обеспечивает "гладкий" интерфейс для обмена файлами между Linux и MS-DOS. Вы можете примонтировать раздел MS-DOS или гибкий диск под Linux и иметь прямой доступ к файлам MS-DOS, как и к "родным".

В настоящее время находится в работе проект, известный как WINE - эмулятор Microsoft Windows для X Window System под Linux. По завершению WINE, пользователи будут иметь возможность выполнять MS-Windows приложения прямо из Linux. Это похоже на эмулятор Windows от Sun Microsystems. В момент написания этих строк WINE все-еще на ранней стадии создания, но имеет хорошие перспективы. В Главе 5 мы поговорим об инструментарии MS-DOS, доступном из Linux.

Другие приложения

В Linux огромное количество всевозможных приложений, что и следует ожидать от такой "разносторонней" операционной системы. Основная ориентация Linux была на персональные UNIX-вычисления, но она быстро меняется. Все больше его используют в бизнесе и обучении, все больше появляется на рынке всевозможных коммерческих приложений.

В Linux доступно несколько реляционных баз, включая Postgres, Ingres, и Mbase. Это полномасштабные профессиональные системы управления базами данных типа клиент-сервер, похожие на имеющиеся на других платформах UNIX. Имеется также коммерческая база /rdb.

Прикладные научные пакеты включают FELT (Finite Element Analysis Tool); gnuplot (анализ данных и черчение); Octave (пакет символических вычислений, похожий на MATLAB); xspread ( калькулятор типа spreadsheet); xfractint (X-вариант популярного рекурсивного генератора Fractint); xlispstat (пакет статистики) и многое другое. Другие приложения содержат Spice (проектирование и анализ цепей) и Khoros (аналого/цифровая обработка сигналов и визуализация).

Разумеется, есть еще много приложений, которые были или будут перенесены на Linux. Linux обеспечивает полный программный UNIX-интерфейс, удобный в качестве исходной базы для любых приложений в любой научной области.

Как и другие операционные системы, Linux не стоит в стороне от компьютерных игр. Это и классические текстовые "подземельные" игры, вроде Nethack и Moria; игры типа MUDs (Multi-User Dungeons, которые позволяют взаимодействовать многим пользователям), вроде DikuMUD и TinyMUD; а также тьма игр в X, таких как xtetris, netrek и Xboard (X11-версия gnuchess). Популярная игра типа перестреляй-их-всех-в-лабиринтах - Doom также перенесена в Linux.

Для меломанов Linux поддерживает различные саунд-карты, вроде CDplayer (программа, которая может управлять драйвером CD-ROM, как традиционным CD-плейером), MIDI последовательности и редакторы (позволяющие создавать музыку на синтезаторе или другом, управляемом MIDI инструменте) и саунд-редакторы цифровой записи.

Вы не можете найти нужную прикладную программу? Карта программ Linux, приведенная в приложении А имеет большой список пакетов, которые были написаны для Linux или перенесены в него. Список далеко не полный, хотя и перечисляет большое количество пакетов. Другой способ поиска приложений в Linux, это просматривать файлы INDEX на FTP серверах под Linux, если вы имеете доступ в Internet. Оглянитесь вокруг и вы найдете много того, с чем интересно повозиться.

Но если вы совершенно не можете найти того, что вам надо, вы всегда можете попытаться перенести нужные приложения в Linux. Большая часть свободно распространяемых программ для UNIX могут быть откомпилированы для Linux, как правило, без больших проблем. Или, если компиляция не проходит, вы сами можете написать соответствующую программу. Если вам нужна коммерческая программа, возможно, что существует ее свободно распространяемый вариант. А может, вы убедите компанию сделать выполняемые версии для Linux. История знает случаи, когда удавалось уговорить компании.

Относительно Copyright для Linux

Общедоступная Лицензия GNU (the GNU General Public License) или кратко GPL. GPL была разработана для проекта GNU ассоциацией Free Software Foundataion. Она устанавливает некоторые положения относительно распространения и модификации "свободнораспространяемых программ". В данном случае "свобода" относится именно к Свободе, а не к стоимости. GPL всегда был источником недопонимания и мы надеемся, что этот обзор поможет вам понять цели и задачи GPL и его влияние на Linux. Полная копия GPL включена в Приложение E.

Первоначально Линус Торвальдс выпустил Linux под лицензией более ограничивающей, чем GPL, которая разрешала свободное распространение и модификацию, но запрещала любые денежные расчеты при передаче и использовании. С другой стороны GPL позволяет людям продавать и иметь прибыль со свободно распространяемых пограмм, но но не разрешает ограничивать права других в распространении этих программ любым образом.

Прежде всего следует об'яснить, что "свободнораспространяемые программы", под лицензией GPL - это не public domain. Программы public domain - это программы не защищенные с помощью copyright и, фигурально выражаясь, принадлежат "почтенной публике" - обществу. Программы, защищаемые GPL, наоборот, защищают авторские права автора или авторов. Это значит, что программы защищены стандартными международными законами copyright, и что автор программ официально обозначен. Так что из факта свободного распространения программ не следует, что они - public domain.

Программы под лицензией GPL не являются также shareware. В общем случае программы shareware принадлежат и копируются автором, а автор требует присылать деньги за использование программы после ее передачи. А программы под GPL могут распространяться бесплатно.

GPL также позволяет людям брать и модифицировать программы, а также распространять свои собственные версии программ. Однако всякая производная работа, основанная на программах, защищенных должна быть под защитой GPL. Другими словами, компания не может, взяв и модифицировав Linux, продавать его под ограничительной лицензией. Любые программы, производные от, должны быть также защищены GPL.

GPL позволяет распространять и использовать программы бесплатно. Однако, она позволяет человеку или компании распространять программы GPL за деньги и даже получать прибыль от продажи и распространения. Однако, при продаже программ под GPL дистрибутор не может лишить таких прав (свободного распространения) покупателя. То есть, если вы купили где-то программы под GPL, вы можете их свободно распространять, или сами заняться торговлей ими.

Сначала это может звучать как противоречие. Как это так, продавать с выгодой для себя программы, когда GPL позволяет любому иметь их бесплатно? Например, предположим, что какая-то компания решила собрать большое число свободнораспространяемых программ на CD-ROM и занятся их распространением. Эта компания должна вернуть деньги для покрытия расходов на производство и дистрибуцию CD-ROM, компания может также решить сделать на этих продажах прибыль. Это разрешается в соответсвии с GPL.

Организация, продающая свободнораспространяемые программы, должна следовать определенным ограничениям, выдвигаемым GPL. Первое, они не имеют права ограничить права пользователей, купивших программу. Это значит, что если вы купили CD-ROM с программами под GPL, вы можете бесплатно их копировать и свободно распространять этот CD-ROM, или тоже продавать. Второе, дистрибуторы должны доступным образом доводить до пользователей информацию о том, что эти программы находятся под защитой GPL. Третье, дистрибуторы должны поставить бесплатно полный исходный код распространяемых программ. Это позволит любому, кто купит программы под GPL, модифицировать их.

Позволить компаниям распространять и продавать свободно распространяемые программы - вещь очень хорошая. Не всякий имеет доступ к Internet, чтобы скачать программы, вроде Linux, бесплатно. (прим. переводчика: Правда, сама IP-связь для многих в нашей стране очень и очень даже не бесплатно - во много раз дороже, чем это обходится "среднему американцу". О качестве связи и говорить не хочется). GPL позволяет компаниям продавать и распространять программы среди тех, кто не имеет свободного доступа к программам. Например, многие организации продают Linux на дискетах, лентах или CD-ROM по почтовым заказам и делают на этом свою прибыль. Разработчики Linux могут никогда не увидеть какую-либо прибыль для себя от этих продаж. Вот каким образом регулируются отношения между разработчиками и дистрибуторами, когда программы находятся под лицензией GPL. Другими словами, Линус не спутайте автора с названием ОС Linux знал, что компании могут захотеть продавать Linux, и что он может не увидеть и пенни от этих продаж.

В мире свободнораспространяемых программ важным элементом являются деньги. Цель свободнораспространяемых программ - это всегда создание и распространение фантастических программ; чтобы любой мог их свободно достать и использовать. В следующем разделе мы обсудим, как это соотносится с разработкой Linux.

Проектирование и философия Linux

Когда новый пользователь сталкивается с Linux, часто возникают ложные ожидания. Linux - уникальная операционная система, и важно понимать его философию и особенности проектирования, чтобы эффективно его использовать. Даже если вы умудренный годами UNIX-гуру, вы найдете в последующем интересное для себя.