Операционная система Linux

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

I. Введение

II. Особенности ОС Linux

1. Краткая история Linux

2. Системные характеристики

3. Сравнение операционных систем

4. Возможности Linux

5. Структура файловой системы Linux

6. Права доступа в Linux

7. Недостатки Linux

8. Завтрашний день операционной системы Linux

III. Заключение

I. Введение

В последнее время в компьютерной отрасли наблюдается лавинообразный всплеск интереса к операционной системе Linux. По данным некоторых исследований, за прошедший год количество компьютеров с Linux увеличилось на 212% и достигло более 7,5 млн. Многие компании, включая таких грандов, как Oracle, Informix и Corel, переносят или уже перенесли свои приложения на Linux.

Следует иметь в виду, что, хотя создание ядра Linux осуществляется централизованно, дистрибуцией операционной системы занимается более полутора десятков организаций, причем каждая из них привносит что-то свое. Надо сказать, что взлет популярности Linux произвел впечатление на разработчиков программного обеспечения и коммерческих операционных систем.

Поскольку ажиотаж вокруг Linux и не спадает, следовало бы к этой системе присмотреться повнимательнее. Цель познания особенностей Linux состоит в том, чтобы определить, насколько удобно пользоваться этой ОС в качестве настольной системы, файлового сервера, сервера приложений, сервера Internet, сервера удаленного доступа и др. Одновременно попытаемся выявить, какие преимущества и недостатки имеет Linux по сравнению с некоммерческими вариантами коммерческих UNIX.

II. Особенности ОС Linux

1. Краткая история Linux

Linux - свободно распространяемая версия UNIX, первоначально была разработана Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds). 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.

Linux 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.

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 объявил первую "официальную" версию Linux, версия 0.02. 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.

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. 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. А на данный момент версия ядра - 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.

2. Системные характеристики

Linux - это полная многозадачная многопользовательская операционная система (точно также как и другие версии UNIX). Linux достаточно хорошо совместим с рядом стандартов на уровне исходных текстов, включая IEEE POSIX.1, System V и BSD.

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.

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.

Linux обеспечивает полный набор протоколов TCP/IP для сетевой работы. Поддерживается весь спектр клиентов и услуг TCP/IP, таких как FTP, telnet, NNTP и SMTP.

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.

Для увеличения объема доступной памяти Linux осуществляет также разбиение диска на страницы: то есть на диске может быть выделено до 256 Мбайт "пространства для свопинга" (swap space). Когда системе нужно больше физической памяти, то она с помощью свопинга выводит неактивные страницы на диск. Это позволяет выполнять более объемные 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. 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 объектных 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.

Linux на сегодняшний день - самая распространенная бесплатная операционная система с открытым исходным кодом. При ее разработке из мира семейства UNIX старались взять все лучшее. Благодаря участию десятков тысяч разработчиков программного обеспечения и координации их действий через Интернет Linux и программное обеспечение для нее развивается очень динамично, ошибки и различные проблемы в программном обеспечении, как правило, исправляются в считанные часы после их обнаружения. Большую помощь в развитии и распространении Linux и сопутствующего, ему программного обеспечения оказали фонд Свободного программного обеспечения (Free Software Foundation, USA) и лицензия GNU (The GNU General Public License, Универсальная общественная лицензия GNU) для программного обеспечения. На сегодняшний день существует одно ядро Linux, разработку которого координируют его создатели Линус Торвальдс и Алан Кокс, и множество дистрибутивов (не менее 2-3 десятков), отличающихся как функциональным назначением, так и составом программного обеспечения, входящим в дистрибутив. Существуют дистрибутивы, занимающие десяток компакт-дисков, и дистрибутивы, умещающиеся на одной-двух дискетах. Все, что справедливо для семейства UNIX -- справедливо и для Linux. Широчайшая поддержка аппаратных платформ, малая требовательность к аппаратным ресурсам (процессор 486, 8 Мбайт оперативной памяти, винчестер120 Мбайт). Масштабируемость, поддержка мультипроцессорных систем, кластеризация, поддержка распределенных вычислений, десятки графических оболочек -- и это далеко не все. Поддерживаются десятки файловых систем, родная файловая система Ext2. И при всей мощи -- достаточно дружественная операционная система, способная работать как на мощнейшем сервере, так и на стареньком "пентиуме" где-нибудь в офисе.

3. Сравнение операционных систем

Что такое пользователь? Понятие «пользователь» не подведешь под «среднестатистическое» значение. Он многолик и разнообразен. Единственное, что есть у всех пользователей компьютера - они сидят за компьютером. Пользователи с точки зрения системного администратора - все те, кто входит в систему в качестве пользователя, «юзера». С точки зрения системного программиста - все кто запускает компьютер. Для разработчика прикладного программного обеспечения - пользователи его программы. Для авторов книг - это люди знающие только то, что у него есть только шнур питания и какая-то доска с кнопками и т.д. Если попытаться обобщить, основной пользователь - это человек, который не разбирается в устройстве компьютеров, не знает, как настроить модем, не обязан знать тонкости операционной системы и т.д. Пользователь решает на компьютере свои профессиональные задачи, зачастую не имеющие с компьютером ничего общего. На практике все это, конечно, не совсем так мрачно. Пользователь для успешной работы просто обязан знать, что такое файл, как настроить рабочий стол, установить программу, что такое вирусы и как с ними бороться и т.д. Пользователей можно разделить на 3 группы - незнающий о компьютере ничего, знающий кое-что и знающий многое. Соответственно, по уровням пользователей можно разделить операционные системы на 3 категории. К первой категории можно отнести Mac OS и, в какой-то степени, Mac OS X, а также BeOS. Ко второй категории Windows 9x, OS/2. К третьей, как ни странно, -- DOS, Windows 3.1.x, Windows NT/2000, UNIX-семейство, BSD-семейство, Linux, QNX. Такое разбиение операционных систем не всегда соответствует официальному позиционированию фирм-разработчиков (например, Microsoft рекламирует Windows 9x как систему для домохозяек -- включил и работай). Однако с точки зрения коллективного разума (по крайней мере, так считают авторы новостных конференций, посвященных сравнительному обзору операционных систем) данное разбиение операционных систем достаточно верно. Сейчас уже можно говорить, что Linux с ее графическими менеджерами окон KDE и GNOME постепенно переходит, если уже не перешла, ко второй категории (то есть для пользователей, знающих об операционной системе кое-что), при этом, не теряя ни мощности, ни настраиваемости всего и вся. Семейство Windows постепенно сдвигается к группе пользователей, не знающих об операционной системе ничего, при этом, вызывая заметное раздражение знающих, или, как у них говорят -- Advanced Users, своей уверенностью, что пользователь системе приносит только вред, а посему ничего настраивать он не должен, а если очень хочет -- пусть платит за поддержку или специальное программное обеспечение. В идеале же операционная система должна удовлетворять, по меньшей мере, семи достаточно противоречивым требованиям.1. Быть легкой в освоении и дружественной к пользователю (User Friendly).2. Быть очень мощной и универсальной (способной работать на любом оборудовании).3. В ней все должно настраиваться достаточно просто.4. Она должна быть очень надежна (в идеале -- сверхнадежна).5. Занимать как можно меньше места.6. Разработчики моментально должны реагировать на проблемы, обнаруженные впроцессе эксплуатации.7. Под нее должен быть широкий выбор программного обеспечения.

В нескольких словах рассмотрим эти семь пунктов. Пункт первый. Тут, собственно, и так все ясно. От того, как быстро человек освоится с операционной системой и насколько удобно ему в ней работать, напрямую зависит производительность труда, да и просто хорошее настроение. Пункт второй. Можно, конечно, возразить, что чем более универсальный инструмент, тем слабее он для какого-нибудь специфического применения, и чисто теоретически это так. Но давайте посмотрим на универсальность с другой стороны. Теоретические принципы построения операционной среды, по большому счету, одинаковы, что для старенькой 386-й, что для новейших мультипроцессорных систем. Специфику платформы (тип процессора, мультипроцессорность, кластеризацию и т. п.) всегда можно учесть при разработке специфического ядра операционной системы или драйверов. Некоторая потеря в производительности с лихвой окупается тем, что пользователю, поработавшему на мощнейшем сервере и перешедшему на офисный компьютер, графическую станцию или домашний ПК, не придется осваивать другую операционную систему -- его операционная система может работать на любом компьютере. А способность работать на любом компьютере автоматически подразумевает, что операционная система должна занимать как можно меньше места и потреблять мало аппаратных ресурсов. Пункт третий. И тут все понятно без пространных пояснений. Пользователь должен иметь возможность настроить операционную систему под свои нужды, не прибегая к стороннему (не входящему в поставку операционной системы) программному обеспечению. Пункт четвертый. У любого пользователя Windows со стажем наверняка происходило зависание компьютера, причем в самое неподходящее время. И каждый пользователь хочет, чтобы зависания никогда не происходили на его компьютере. Пункт пятый. Это тоже понятно. Уже надоело каждые год- полтора менять жесткий диск только из-за того, что следующая версия операционной системы требует "совсем немного, только каких-то 3 Гбайта места на жестком диске". Теперь оценим операционные системы на соответствие вышеперечисленнымтребованиям.

DOS -- не удовлетворяет ни одному пункту, кроме п. 7.Windows 3.1х - удовлетворяет п.1 с оговорками, частично п. 3 и п. 5,удовлетворяет п. 7.Windows 9х -- удовлетворяет п. 1, частично п. 3, безусловно п. 7.Windows NT (Windows 2000) -- удовлетворяет п.1, п.2 (с учетом одноплатформенности и непомерных требований к аппаратному обеспечению), п. 3 и п. 4 с оговорками, п. 7.Мас ОС -- безусловно, удовлетворяет п. 1, п. 2 (с учетом одноплатформенности), частично п. 3, п. 4, п. 5, п. 6, п. 7.Мас ОС X -- безусловно, удовлетворяет п. 1, п. 2 (с учетом одноплатформенности и завышенных требований к аппаратному обеспечению), п. 3, п. 4, п.6, пока не удовлетворяет п.7.UNIX-семейство -- безусловно, удовлетворяет всем пунктам, кроме первого, да и то, в последнее время легкость освоения и дружественность у UNIX- разработчиков стоят на первом месте.FreeBSD, OpenBSD, NetBSD -- все сказанное о UNIX-семействе справедливо и для этих операционных систем.Linux -- безусловно, удовлетворяет всем пунктам, особенно п. 2, п. 3, п. 6, п. 7. BeOS -- удовлетворяет всем пунктам, кроме п. 7.QNX -- удовлетворяет всем пунктам. Попробуем выбрать операционную систему, исходя из вышеперечисленных пунктов. DOS и Windows 3.1х отпадают сразу, как морально и физически устаревшие продукты. OS/2 -- очень неплохая операционная система, имеющая несколько недостатков: отсутствие перспектив (IBM отказалась от выпуска следующих версий), не очень большой выбор программного обеспечения, одноплатформенность. Mac OS, Mac OS X -- также неплохие операционные среды, как с точки зрения пользователя, так и с точки зрения администратора. Но - это операционные системы только для компьютеров фирмы Apple. А в нашей стране этих компьютеров не наберется и одного процента от общего количества персональных ЭВМ. QNX -- достаточно специфичная система, рассчитанная для применения в сверхнадежных системах реального времени. Очень хорошая, но для нашего пользователя она стала доступна относительно недавно, поэтому в отношении к ней есть элементы недоверия и незнания, кроме того, у нее относительно малый список программного обеспечения общего назначения(офисные приложения, работа с графикой, игры, наконец). Что остается -- семейство Windows 9x-- Windows NT (включая Windows XP), семейство UNIX, а также представители "свободного мира" UNIX -- FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, Linux и стоящая немного особняком BeOS. Теперь попытаемся максимально корректно сопоставить Windows-семейство и семейство UNIX. Сначала проведем четкий водораздел между операционными системами Windows 9x/ME и Windows NT/2000/XP. Подсознательно (в силу сходства названий, да и внешнего вида) пользователь, а иногда и администратор, отождествляет Windows 9x/ME и Windows NT/2000, хотя это далеко не одно и то же. Если внимательно посмотреть на характеристики Windows 9x/ME и немного сопоставить факты, станет понятно, что Windows 9х/МЕ -- это затянувшийся на шесть лет переход от DOS/Windows 3.1х к Windows NT/2000, принесший, однако Microsoft огромный доход. С чисто технологической стороны UNIX-семейство корректно сравнивать только с Windows NT/2000, поскольку только Windows NT/2000, как система истинно многозадачная и многопользовательская, поддерживающая мультипроцессорность и кластеризацию, корректно сопоставима с UNIX-подобными системами. Таким образом, корректно сравнивать можно только семейство UNIX и Windows NT/2000. Относительно Windows NT/2000 существует основанное на схожести интерфейса и названия с Windows 9х/МЕ заблуждение, что настроить Windows NT/2000 дело пяти минут, и после настройки все работает годами без вмешательства администратора. Внешнее сходство этих систем с Windows 9x/ME создает обманчивую иллюзию понимания там, где им и не пахнет, а увеличение нагрузки на сервер заставляет остро чувствовать программистскую поговорку "Памяти мало никогда не бывает". Во-первых, что очень выгодно отличает Linux от Windows -- ее бесплатность. За Windows 9х/МЕ по сегодняшним ценам придется уплатить около 150-200 долларов, а за Windows NT/2000 и того больше. Кроме того, для работы нужен и Microsoft Office, за стандартный вариант которого придется уплатить около 60 долларов, и, если надо еще что-то -- продолжать платить и платить. Политика Microsoft очень проста и действенна - раз в полгода-год выходит новая версия программного продукта, который все вольно или невольно вынуждены покупать, потому что партнеры присылают вам файлы в формате Excel 97, а ваш Excel 95 отказывается их понимать. В результате за всю жизнь компьютера (3-5 лет) только на программное обеспечение придется потратить порядка 2-5 тыс. долларов. С другой стороны, Linux обойдется в 5-15 долларов, за которые можно купить 2-3 компакт-диска, заполненных бесплатным, с открытым исходным кодом, программным обеспечением. Даже если скачивать дистрибутив Linux через Интернет -- все равно не потратить больше 30 долларов. И что характерно -- с этого дистрибутива можно сколько угодно раз инсталлировать Linux на абсолютно законных основаниях. Помимо Интернета, где находятся тысячи Web-сайтов, посвященных как Linux в целом, так и конкретному программному продукту для нее, существуют десятки групп новостей, а, помимо всего прочего, в дистрибутив входит более 15 тыс. страниц документации, описывающих все и вся. Есть правда одно неудобство -- поскольку Linux разрабатывается и сопровождается людьми со всех стран мира, то и документация для него, в основном, на английском языке. Во-вторых, Linux способна функционировать на множестве аппаратных платформ и с минимальными требованиями к аппаратуре. С Windows сложнее, она функционирует только на процессорах Intel или их клонах, а по требованиям к аппаратуре превосходит Linux. И если Windows 9x/ME достаточно сносно работает на Pentium-166 с 64 Мбайт оперативной памяти, то для Windows NT/2000 требуется хотя бы Pentium II 350 МГц и 128, а лучше 256 Мбайт оперативной памяти. По поводу дружественности, легкости в освоении и инсталляции. На сегодняшний день установить Linux на абсолютно чистый диск сможет любой пользователь, для этого нужно только взять соответствующий дистрибутив. С легкостью освоения, несомненно, похуже. Для грамотной работы в Linux необходимо иметь представление об операционной системе. К сожалению, Windows приучила пользователя щелкать мышкой и не думать. В UNIX это не проходит. Там подход другой -- прочитай, разберись и можешь быть уверен, что это функционирует в любой UNIX-подобной системе одним и тем же способом. По части настройки операционной системы. Microsoft внедрила в свою операционную систему непродуманную идею -- системный реестр. В результате получился монстрообразный (зачастую в 4-5 Мбайт) файл двоичного формата, от целостности которого зависит жизнеспособность операционной системы. Очень часто (по меньшей мере, в 30-40 % случаев) ошибки функционирования операционной системы связаны с повреждением файла реестра. Еще одна проблема настраиваемости системы -- очень много настроек Windows не описаны в документации, и необходимо перерыть горы литературы, чтобы по крохам насобирать информацию о тонкой настройке системы. Есть, конечно, программное обеспечение, позволяющее тонко настроить Windows, но, как правило, оно не бесплатно. В Linux все более надежно и доступно. Практически все о настройке системы или программного обеспечения можно узнать из документации. Конфигурационные файлы обычно для каждой программы отдельные, и практически все имеют понятный текстовый формат с подробными комментариями. А настроить в Linux можно все, причем для каждого пользователя в системе отдельно. Подведем итог -- почему выбирают Linux. Приведем ряд аргументов. Самая лучшая операционная система -- UNIX. Linux -- это современный UNIX, работающий практически на всех платформах. В отличие от большинства операционных систем дистрибутивы Linux бесплатны, их можно скачивать из Интернета. В стандартный дистрибутив Linux входят сотни программ, с помощью которых можно решить 95 % задач, решаемых с помощью компьютера. Исходный код всех программ под Linux открыт, при желании его можно модифицировать так, как нужно. На базе Linux достаточно легко создать очень надежные (99,99 %) центры данных с поддержкой кластерных конфигураций и высокой степенью масштабирования. Корпоративная intranet-сеть "из коробки", элементарная установка интернет-сервисов и серверов, практически сразу настроенных для стандартного применения. Высокая степень безопасности и ограничения доступа к ресурсам и данным системы. Большое количество поддерживаемых Linux аппаратных платформ. Графический интерфейс с десятками оконных менеджеров, позволяющих создать эксклюзивную графическую среду, точно настроенную для нужд пользователя и аппаратных ресурсов. Относительно малые требования к аппаратным ресурсам, достаточно новый дистрибутив вполне можно установить на старших 486-х компьютерах. Огромнейшая библиотека документации, ежедневно улучшающаяся идополняющаяся. Великолепная поддержка программного обеспечения, ответы практически на любой вопрос можно найти в Интернете, а на оставшиеся вопросы можно получить ответ у самих разработчиков, которые не скрываются за копирайтом большой фирмы. В Linux можно настроить все и вся. Простота конфигурации и подробное описание конфигурационных файлов выгодно отличают Linux от большинства коммерческих операционных систем. Можно инсталлировать Linux на одну дискету, и при этом она окажется, способна выполнять функции маршрутизатора или отправлять электронную почту. Постоянное обновление и улучшение как ядра Linux, так и большинства программных продуктов для Linux .Отсутствие зависимости от патентов и лицензий.

4. Возможности LinuxСеть

Linux по умолчанию работает со своим «родным» протоколом TCP/IP, протоколом, на котором функционирует Интернет. Также Linux способна работать, при установке соответствующего оборудования, с протоколами IPX/SPX фирмы Novell Netware, протоколами NetBIOS (Microsoft Windows 3.1x, Windows9x/Me, Windows NT/2000) и AppleTalk (Apple Mac OS). И это еще не все, что она понимает и поддерживает, хотя перечисленные 4 сетевых протокола сегодня используют наверное более чем в 95% случаев. Из аппаратных средств Linux способна работать практически с любым оборудованием, предназначенным в том или ином виде для использования в сетевых соединениях: сетевые карты Ethernet, Radio Ethernet, ArcNet, аппаратура для спутникового Интернета, ISDN, ATM, обычные модемы и многое другое.Сетевые сервисы

Что интересует пользователя в Интернете? На первый, поверхностный, взгляд Web-сайты, FTP, электронная почта и новости. Но для нормального и комфортного функционирования Интернета необходимо множество других сервисов - это и DNS, и прокси-серверы, и серверы точного времени и многое другое. Все это для Linux есть, и не в единственном экземпляре, нужно только выбрать, какой тяжести инструмент необходим. Сказанное касается и серверного программного обеспечения, и клиентского.Файловые менеджеры

Для пользователей старой закалки, знакомых еще с DOS, непременным атрибутом работы за компьютером был файловый менеджер. Хотя адепты Linux упорно твердят о ненужности файлового менеджера для Linux, тем не менее, спрос рождает предложение. Есть несколько файловых менеджеров и для Linux. Есть они, как и для текстовой консоли, так и для Х Windows. Самый известный из них- Midnight Commander (почти полный эквивалент Norton Commander).

Текстовые редакторы

Тут выбор широчайший - от простейшего строчного текстового редактора до пакетов, которые текстовыми редакторами и назвать трудно.

Графические оболочки

Неоднократное опровергаемое утверждение, что Linux - чисто текстовая среда, почему-то очень живучее. Хотя по разнообразию графических оболочек (или менеджеров окон) он оставляет далеко позади семейство Windows, да и большинство UNIX- собратьев. В отличие от Windows, в Linux (UNIX) графическая оболочка разделена на два приложения: Х-сервер и менеджер окон. Сервер в какой-то мере специфичен для аппаратных средств (зависит от видеокарты, шины данных и пр.) и выполняет роль рабочей лошадки, а менеджер окон обеспечивает внешний вид приложений, обрисовку окон, меню и прочих элементов графического интерфейса. Благодаря такой независимости пользователь получает богатейший выбор средств для персонализации своего рабочего места.

Графические редакторы

В этой категории тоже достаточно много программ. От самых простых до очень сложных, ничем не уступающих по возможностям CorelDRAW и Photoshop. Как обычно редакторы есть векторные и растровые. Для примера Gimp - мощнейший редактор, перенесенный в частности, под Windows, StarDraw - программа создания рисунков на основе векторной графики, StarImage - программа создания рисунков на основе битовых образов, KimageShop и множество других.

Web- инструментарий

Традиционно лучшим редактором для Web- дизайнера считается простой текстовый редактор, однако достаточно много людей работает в специализированных HTML- редакторах. Для Linux, однако, выбор HTML редакторов не очень большой. К примеру, программа подготовки HTML файлов StarWriter/Web, WebMarker или Quanta Plus.

Базы данных

Под Linux разработано и перенесено большое количество серверов данных - от настольных до уровня предприятия. В их числе IBM DB2, Informix, Oracle, Sybase SQL Anywhere, Interbase, PostgreeSQL, MySQL.

Средства разработки программ

Для Linux и для UNIX родным языком является С/С++, но это не означает, что кроме них никаких компиляторов языков не существует. Трудно найти какой-либо язык, компилятора или интерпретатора которого не существует для Linux: С/С++, Pascal, Perl, Java, Lisp, Rexx, Fortan и т.д., и т.п. Не обойдены стороной и интегрированные среды разработки.Мультимедиа - приложения

АудиоЗвуковые средства должны воспроизводить, как минимум, WAV и MIDI файлы, MPEG 3, а также обычные аудио CD. Поддерживаются почти все мало-мальски распространенные устройства. В том числе и дешевые ISA и PCI карты.ВидеоДля воспроизведения видео СD специально предназначены программы mtv и Xthearter. Для воспроизведения видео, записанного в получающем все большее распространение формате MPEG4(DVX), можно воспользоваться программой Mplayer.

5. Структура файловой системы LINUX

Операционная система Linux разработана в соответствии с требованиями международного стандарта на UNIX-совместимые системы IEEE POSIX, поэтому логично будет кратко рассмотреть сначала структуру файловой системы ОС UNIX.

Одним из достоинств ОС UNIX является то, что система базируется на небольшом числе интуитивно ясных понятий. Однако, несмотря на простоту этих понятий, к ним нужно привыкнуть. Без этого невозможно понять существо ОС UNIX.

С самого начала ОС UNIX замышлялась как интерактивная система. Другими словами, UNIX предназначен для терминальной работы. Чтобы начать работать, человек должен "войти" в систему, введя со свободного терминала свое учетное имя (account name) и, возможно, пароль (password). Человек, зарегистрированный в учетных файлах системы, и, следовательно, имеющий учетное имя, называется зарегистрированным пользователем системы. Регистрацию новых пользователей обычно выполняет администратор системы. Пользователь не может изменить свое учетное имя, но может установить или изменить свой пароль. Пароли хранятся в отдельном файле в закодированном виде.

Все пользователи ОС UNIX явно или неявно работают с файлами. Файловая система ОС UNIX имеет древовидную структуру. Промежуточными узлами дерева являются каталоги со ссылками на другие каталоги или файлы, а листья дерева соответствуют файлам или пустым каталогам. Каждому зарегистрированному пользователю соответствует некоторый каталог файловой системы, который называется "домашним" (home) каталогом пользователя. При входе в систему пользователь получает неограниченный доступ к своему домашнему каталогу и всем каталогам и файлам, содержащимся в нем. Пользователь может создавать, удалять и модифицировать каталоги и файлы, содержащиеся в домашнем каталоге. Потенциально возможен доступ и ко всем другим файлам, однако он может быть ограничен, если пользователь не имеет достаточных привилегий.

Человеку, ранее работавшему с DOS или Windows, при общении с Linux прежде всего бросаются в глаза использование символа `/' вместо '\', отсутствие имен дисков (A:, B:, C: и т. д.) и то, что в именах файлов различаются большие и маленькие буквы. Однако другие особенности, не столь заметные с первого взгляда, более существенны. Давайте посмотрим, как устроена в Linux работа с файлами.

Прежде чем переходить к основному изложению, заметим, что выражение "файловая система" имеет два значения. Так называют, во-первых, определенный способ организации файлов, каталогов и т. д., а во-вторых, конкретное множество файлов, каталогов и т. д., организованное по этому способу. Хотя Linux поддерживает более десятка самых разных файловых систем, все "иностранные" (foreign) системы, так или иначе, маскируются под стандартно используемую в этой ОС ext2fs.

Файловые системы Unix

Начать удобнее с систем, которые нельзя считать в полном смысле слова «чужими», поскольку они также применяются в ОС семейства Unix и обслуживаются ядром Linux наравне со стандартной Ext2 fs. Это Minix fs (Minix, Xenix), System V/Coherent fs (System V, Xenix) и UFS (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD, SunOS/Solaris, NextStep, OpenStep). Во всех названных системах (включая, естественно, и Ext2 fs) пользователи и группы представлены только идентификаторами (UID, GID); фактически ядро ОС ничего не знает об их именах. Следовательно, человек, сумевший подключить ваш диск к машине, на которой он является суперпользователем, получит возможность читать и модифицировать любую информацию на диске, не зная пароля суперпользователя вашей системы. (В ряде случаев для этого достаточно быть суперпользователем одной из установленных на машине ОС, причем не обязательно Linux -- подойдет даже Windows 95, если только злоумышленнику удастся получить из нее доступ к вашему диску). Поэтому обычно не имеет смысла ограничивать права доступа к файлам на сменных носителях информации. Чтобы защитить хранящиеся там данные, лучше их зашифровать. В дальнейшем поддержка шифрования, видимо, будет встроена в ядро Linux , однако неясно, когда это произойдет.

FAT

Наиболее распространенная файловая система -- это, конечно же, FAT (в Linux она называется msdos). Множество пророков множество раз предсказывали ей смерть, и все же ее модификации (VFAT, FAT32) до сих пор служат основной файловой системой в Windows 9x, а для дискет даже Windows NT не предлагает ничего другого. Оригинальная версия FAT, сохранявшаяся практически неизменной от MS-DOS 2.0 до MS-DOS 6.22, крайне проста: вся информация о файле хранится в каталоге, и для доступа к ней используется имя файла, построенное по так называемой «формуле 8+3», т. е. состоящее из собственно имени длиной до 8 символов и расширения длиной до 3 символов, разделенных точкой. Большие и маленькие буквы в именах файлов не различаются: при всех операциях с файлами используются большие буквы (именно это свойство породило известные проблемы с русскими буквами в именах файлов, продержавшиеся вплоть до появления русифицированной версии Windows 3.1). У каждого файла хранится время последней модификации и могут быть установлены атрибуты Read Only (только для чтения), Archive (архивный), Hidden (скрытый) и System (системный). При монтировании диска с FAT атрибут Read Only отображается в соответствующий атрибут файловой системы Linux, остальные же игнорируются, поскольку не имеют аналога. В результате файлы с атрибутом Read Only получают набор прав доступа r-xr-xr-x, а все прочие -- rwxrwxrwx. Чтобы как-то еще ограничить права доступа, следует задать среди параметров монтирования нужное значение umask, а чтобы при этом предоставить привилегии определенным пользователям, -- указать соответствующие UID и GID. Можно также просто разрешить пользователям самим монтировать разделы, но это не очень удобно, поскольку нельзя смонтировать один и тот же раздел дважды.

VFAT и FAT32

Файловая система VFAT впервые появилась в Windows NT, а широкое распространение получила после выхода Windows 95: это усовершенствованная версия FAT, в которой разрешены длинные имена файлов. FAT32, введенная в Windows 95 OSR2 и поддерживаемая в Windows 98, отличается от VFAT лишь количественными параметрами: она допускает меньший размер кластеров и больший размер дисков, не ограничивает число файлов в корневом каталоге и т. д. Поэтому в Linux работа с VFAT и FAT32 происходит совершенно одинаково; для FAT32 нет даже отдельного драйвера. С этим связан забавный момент: RedHat Linux 5.1 поддерживает FAT32, но единственный способ узнать об этом -- попытаться смонтировать соответствующий раздел и убедиться, что он монтируется. В документации FAT32 не упоминается.

Появившиеся в VFAT длинные имена сделали работу с файлами более удобной, однако породили ряд проблем. Во-первых, VFAT сохраняет в именах разницу между большими и маленькими буквами, но для доступа к файлам разрешает использовать любые их комбинации. Во-вторых, что более существенно, у каждого файла в VFAT есть два имени -- длинное и короткое. При просмотре диска Linux показывает в смонтированном разделе VFAT только длинные имена, но по короткому имени доступ к файлу также будет предоставлен, а при попытке создать новый файл, имя которого совпадет с коротким именем существующего файла, вы получите сообщение о том, что такой файл уже есть, -- точно так же, как и в Windows.

Далее, если в VFAT дать файлу имя, удовлетворяющее ограничениям FAT и состоящее из символов стандартного набора ASCII, то Windows 95 и NT будут считать, что он имеет только короткое имя. При этом с точки зрения Windows 95 такое имя будет состоять только из больших букв, а с точки зрения Windows NT -- только из маленьких. Linux здесь выбирает строну NT (по историческим причинам). В большинстве случаев все это не имеет значения; сложности возникают лишь при работе с программой установки RedHat Linux и ее производными, которые отличаются повышенной чувствительностью к названиям каталогов с исходными файлами.

И, наконец, длинные имена файлов записываются в кодировке Unicode. Поэтому при монтировании разделов с VFAT необходимо задавать правила их преобразования, что делается с помощью параметра iocharset; обычно указывают iocharset=koi8-r. Если длинное имя содержит символы, не имеющие соответствия в текущем iocharset, к файлу обратиться невозможно. Чтобы получить доступ ко всем файлам, нужно вместо iocharset указать uni_xlate= true или utf8= true.

Набор символов для коротких имен задается параметром codepage. Когда Windows настроена на русский язык, для коротких имен применяется CP 866 (кодировка DOS), поэтому следует указать codepage=cp866.

NTFS

О работе с NTFS, к сожалению, можно сказать мало утешительного. Это исключительно сложная и гибкая файловая система, а открытая документация по ней практически отсутствует. Два названных свойства и определяют границы поддержки NTFS в Linux. Обеспечивается работа с версиями вплоть до NTFS4 (Windows NT 4.0). Версия же NTFS5 (Windows 2000) не поддерживается, и неизвестно, когда появится ее поддержка. Даже для тех версий, с которыми Linux работает, доступ предоставляется только к основной секции файла: в NTFS файл может иметь произвольное число секций, аналогичных «вилкам» (forks) MacOS (но в MacOS у каждого файла ровно две секции -- «вилка данных» и «вилка ресурсов»). А запись в раздел NTFS возможна только в особом экспериментальном режиме, перед включением которого рекомендуется подготовиться к восстановлению диска после полной потери данных, -- и это не просто громкое предупреждение. Вся система прав доступа NTFS в Linux игнорируется, и доступ к файлам регулируется так же, как для FAT. Правда, если указать параметр posix=yes, можно будет увидеть все имена файлов -- и короткие, и длинные. Заодно это позволит увидеть файлы с именами, отличающимися только регистром символов. В Windows NT есть подсистема POSIX, внутри которой различаются большие и маленькие буквы, есть возможность создавать жесткие ссылки и т. д. Она иногда используется при переносе программ из Unix в Windows NT. В Linux поддерживается еще много файловых систем (HFS, HPFS и др.), но они реже встречаются на практике. Сетевые файловые системы -- coda, smbfs, nсpfs и nfs. Ниже приведены характеристики и особенности некоторых современных файловых систем, поддерживаемых Linux.

Таблица 1. Некоторые современные файловые системы

Таблица 2. Особенности современных файловых систем

JFS использует иной подход к организации дерева блоков. Структура представляет собой дерево, где концевые узлы являются фрагментами битовой карты, а не непрерывными областями. Binary Buddy - это метод, используемый для управления и объединения вместе последовательных групп свободных логических блоков с целью формирования группы большего размера. Как уже было отмечено при обсуждении метода битовой карты, каждый бит в карте соответствует логическому блоку на диске. Значение бита "1" означает, что блок занят, "0" - свободен. Фрагменты битовой карты, каждый из которых содержит 32 бита, могут быть интерпретированы как шестнадцатеричные числа. Так, значение "FFFFFFFF" указывает, что блоки, соответствующие битам этого фрагмента битовой карты, все заняты. Наконец, за счет использования этого числа резервирования и другой информации JFS создает дерево, в котором можно быстро найти группу последовательных блоков определенного размера.

Эта файловая система базируется на B*деревьях (усовершенствованная версия B-дерева). Основное различие сводится к тому, что каждый объект файловой системы размещается внутри общего B*дерева. Это значит, что для каждого каталога не создается своего дерева, но каждый каталог имеет поддерево в основном дереве файловой системы. Такой подход предполагает, что в ReiserFS применяются более сложные методы индексирования. Еще одно важное отличие состоит в том, что ReiserFS не использует экстенты, хотя в перспективе они будут поддерживаться.

ReiserFS помещает каждый объект файловой системы внутри B*дерева. Эти объекты, каталоги, блоки файлов, атрибуты файлов, ссылки и так далее - все поддерживаются внутри одного и того же дерева. Для получения значения ключевого поля, необходимого для организации элементов внутри B-дерева, используются методы хеширования. Их несомненным достоинством является тот факт, что за счет изменения применяемого метода хеширования можно изменить способ, каким файловая система организует элементы и их относительное положение внутри дерева.

Журнальные файловые системы (journal file system).

За последние годы Linux приобрела немало новых возможностей и применяется во многих гетерогенных средах. Linux работает на микроконтроллерах, применяется в маршрутизаторах, служит для поддержки аппаратных ускорителей трехмерной графики, поддерживает многоэкранную среду Xfree. Все это важные функции для конечных пользователей. Но немало сделано и для удовлетворения требований, предъявляемых к серверам, в особенности, с момента перехода на ядро Linux 2.2.x. Благодаря широкой поддержке отрасли и усилиям, предпринимаемым сторонниками свободно распространяемых программ, Linux приобрела важные черты, присущие коммерческим версиям Unix и других ОС для крупных серверов. Одна из таких черт -- поддержка файловых систем, способных работать с большими разделами жестких дисков, легко масштабироваться на многие тысячи файлов, быстро восстанавливаться после сбоя, поддерживать более высокую производительность ввода/вывода, эффективно работать с файлами самого разного размера, противостоять внутренней и внешней фрагментации и даже предоставлять новые функции, которые не поддерживаются ни в одной из более традиционных файловых систем.

Узлы и каталоги

В ранних версиях Unix, работа с файлами в этой ОС была организована весьма просто: все файлы на диске нумеровались, и для каждого создавалась специальная запись - узел, где содержалась служебная информация о файле. Имя в состав этой информации не включалось, а связывалось с узлом с помощью ссылки (link). Ссылки оформлялись как пары вида "имя файла - номер узла" и хранились в каталогах. Каталог можно было читать, как обычный файл, однако для его модификации уже тогда требовалось использовать специальные команды. Найдя по ссылке в каталоге узел, ядро ОС дальше оперировало с файлом, не обращая никакого внимания на его исходное имя, поскольку все необходимые данные (размер файла, права доступа к нему и т. д.) извлекались уже из узла. С тех пор многое изменилось, однако в файловой системе Linux узлы по-прежнему играют важную роль, а вся информация о файле по-прежнему хранится отдельно от его имени.

Монтирование

Если ядро ОС учитывает не только состояние файловой системы на диске, но и состояние программ, работающих с файлами, то, как быть со сменными носителями? Ведь если просто вынуть из дисковода дискету с файлом, уже не имеющим имени, но еще не удаленным, файловая система будет разрушена; степень повреждения зависит от разных обстоятельств и варьирует от небольших неполадок до полного превращения в руины. Здесь как нельзя лучше подтверждается мысль о том, что наши недостатки - это продолжение наших достоинств. Чтобы избежать подобных эффектов, любую файловую систему необходимо перед началом работы с ней в явной форме подключить к ОС (смонтировать - mount), а по окончании отключить (размонтировать - unmount). Для этой цели служат команды mount и umount. Команда mount имеет множество опций, но обязательных аргументов у ее стандартного варианта два: имя файла блочного устройства и имя каталога. В результате выполнения этой команды файловая система, расположенная на указанном устройстве, подключается к системе таким образом, что ее содержимое заменяет собой содержимое заданного каталога (поэтому для монтирования обычно используют пустой каталог). Команда umount выполняет обратную операцию - отсоединяет файловую систему, после чего накопитель можно извлечь и положить на полку (на самом деле проблемы возникают почти исключительно с дискетами: CD-ROM, магнитно-оптический диск или Zip-диск, который забыли размонтировать, просто не удастся вытащить без помощи скрепки - он блокируется).

Разновидности файлов

Файлами с точки зрения Linux являются также:

символьные устройства;

блочные устройства;

именованные каналы (named pipes);

гнезда (sockets);

символьные ссылки (symlinks).

Все они в чем-то похожи на обычные файлы, а в чем-то отличаются от них (во всяком случае, все они могут быть удалены системным вызовом unlink, что сближает их с обычными файлами и отдаляет от каталогов). Рассмотрим их по порядку.

Символьные и блочные устройства

Файлы символьных и блочных устройств создаются с помощью программы mknod и соответствуют внешним устройствам, а также псевдоустройствам, таким как знаменитое пустое устройство /dev/null (такое, при попытке чтения из которого сразу же сообщается о достижении конца файла и при записи в которое никогда не происходит переполнения - точный аналог NUL в DOS/Windows). Устройства нумеруются двумя целыми числами - старшим (major number) и младшим (minor number). Первое из них соответствует типу устройства (например, для устройств, подключенных к первому IDE-контроллеру, оно равно 3, для подключенных ко второму - 22 и т. д.), а второе - конкретному устройству (например, для мастер-диска, подключенного к первому IDE-контроллеру, оно равно 0, для первого раздела на этом диске - 1 и т. д.). При этом символьные и блочные устройства нумеруются независимо. Различие между файлами символьных и блочных устройств заключается в том, что к первым разрешен только последовательный доступ, а вторые допускают обращение (для чтения или записи) к произвольному месту устройства. Многие устройства имеют дополнительные характеристики: скажем, на консоли (виртуальной) IBM PC есть три лампочки - Num Lock, Caps Lock и Scroll Lock, - а последовательный порт может передавать данные с различной скоростью. Как правило, программы в Linux работают просто с файлами, никак или почти никак не учитывая особенности того или иного конкретного устройства. Если же программа должна их учитывать, она осуществляет управление соответствующими параметрами через системный вызов ioctl, позволяющий, например, зажечь Num Lock или изменить громкость звука. В основном использование ioctl сводится к управлению конфигурацией (отсюда и название - I/O ConTroL, т. е. управление вводом-выводом). Основной недостаток описанной схемы в том, что она плохо масштабируется: различных устройств существует великое множество, и поскольку всякое устройство, потенциально подключаемое к компьютеру, должно получить номер (а многие - несколько номеров), этих самых номеров явно не хватает. Кроме того, хотя в каталоге /dev, где традиционно хранятся файлы устройств, представлен, разумеется, далеко не весь спектр аппаратуры (только для SCSI-устройств потребовалось бы завести не одну тысячу файлов), он все-таки обычно содержит более тысячи файлов, и лишь очень малая их часть соответствует устройствам (или псевдоустройствам), реально присутствующим в системе. Эта проблема была осознана достаточно давно, и уже предложено несколько вариантов ее решения. Однако самым распространенным остается пока стандартный подход, когда все файлы устройств создаются вручную программой mknod.

Именованные каналы

Канал - это простейшее, но очень удобное и широко применяемое средство обмена информацией между процессами. Все, что один процесс помещает в канал (буквально - в "трубу"), другой может оттуда прочитать. Если два процесса, обменивающиеся информацией, порождены одним и тем же родительским процессом (а так чаще всего и происходит), канал может быть неименованным. В противном случае требуется создать именованный канал, что можно сделать с помощью программы mkfifo. При этом собственно файл именованного канала участвует только в инициации обмена данными.

Гнезда

Вообще гнезда играют очень важную роль во всех Unix-системах, включая и Linux: они являются ключевым понятием TCP/IP и соответственно на них целиком строится Internet. Однако c точки зрения файловой системы гнезда практически неотличимы от именованных каналов: это просто метки, позволяющие связать несколько программ. После того как связь установлена, общение программ происходит без участия файла гнезда: данные передаются ядром ОС непосредственно от одной программы к другой.

Символические ссылки

Символическая ссылка - относительно новое понятие в Unix. Это особый файл с информацией о том, что требуемый файл в действительности находится в другом месте, и о том, где именно его искать. Например, файл /usr/bin/gzip представляет собой символическую ссылку, указывающую на файл /bin/gzip; благодаря ней можно использовать /bin/gzip, обращаясь к нему как к /usr/bin/gzip. Близким аналогом символических ссылок являются ярлыки Windows 9X и NT 4.0, но ярлыки интерпретируются Проводником Windows, а символические ссылки - непосредственно ядром ОС. В отличие от обычной, или, как еще говорят во избежание путаницы, жесткой ссылки, символическая ссылка может указывать на файл из другой файловой системы (например, находящийся на другом диске). Заметим, что при создании жесткой ссылки мы получаем два равноправных объекта, а вот символическая ссылка при удалении (или переименовании/перемещении) объекта, на который она указывает, "провисает" и становится неработоспособной.