УДК
ББК
Книгу можно приобрести:
В компании Альт Линукс: (495) 662 3883. E mail: zakaz@altlinux.ru
Internet магазин: https://shop.altlinux.ru
В торгово издательском холдинге Альянс книга:
Оптовые покупки: (495) 258 91 94, 258 91 95. E mail:
books@alians kniga.ru
Заказ книг наложенным платежом:
123242, Москва а/я 20 или по электронному адресу
orders@alians kniga.ru Internet магазин: https://www.alians kniga.ru/
Материалы, составляющие данную книгу, распространяются на условиях лицензии GNU
FDL. Книга содержит следующий текст, помещаемый на первую страницу обложки: В серии
“Библиотека ALT Linux”. Название: Операционная система Linux: Курс лекций. Учебное по
собие. Книга не содержит неизменяемых разделов. Авторы разделов указаны в заголовках
соответствующих разделов. ALT Linux торговая марка компании ALT Linux. Linux тор
говая марка Линуса Торвальдса. Прочие встречающиеся названия могут являться торговыми
марками соответствующих владельцев.
ISBN
c
Курячий Г. В., Маслинский К. А., 2010
c
Оформление, ALT Linux, 2010
c
Издание, ДМК Пресс, 2010
Оглавление
Предисловие
Лекция 1.
Сеанс работы в Linux
1.1
Пользователи системы........................
1.2
Регистрация в системе........................
1.3
Одновременный доступ к системе..................
1.4
Простейшие команды.........................
1.5
Выход из системы...........................
Лекция 2.
Терминал и командная строка
2.1
Терминал................................
2.2
Командная строка...........................
2.3
Подсистема помощи
.........................
2.4
Ключи.................................
2.5
Интерпретатор командной строки (shell)..............
Лекция 3.
Структура файловой системы
3.1
Организация файловой системы...................
3.2
Размещение компонентов системы: Стандарт FHS.........
Лекция 4.
Работа с файловой системой
4.1
Текущий каталог...........................
4.2
Домашний каталог..........................
4.3
Информация о каталоге.......................
4.4
Перемещение по дереву каталогов..................
4.5
Создание каталогов..........................
4.6
Копирование и перемещение файлов................
4.7
Файл и его имена: ссылки......................
4.8
Удаление файлов и каталогов....................
Лекция 5.
Доступ процессов к файлам и каталогам
5.1
Процессы................................
5.2
Доступ к файлу и каталогу......................
Лекция 6.
Права доступа
6.1
Права доступа.............................
4
Оглавление
Лекция 7.
Работа с текстовыми данными
7.1
Ввод и вывод.............................
7.2
Перенаправление ввода и вывода..................
7.3
Обработка данных в потоке.....................
7.4
Примеры задач............................
Лекция 8.
Возможности командной оболочки
8.1
Редактирование ввода........................
8.2
Генерация имён файлов.......................
8.3
Окружение...............................
8.4
Язык программирования sh.....................
8.5
Настройка командного интерпретатора...............
Лекция 9.
Текстовые редакторы
9.1
Задача текстовых редакторов....................
9.2
Vi и лучше, чем Vi..........................
9.3
Лучше, чем Emacs?..........................
9.4
Просто текстовые редакторы.....................
Лекция 10. Этапы загрузки системы
10.1
Досистемная загрузка.........................
10.2
Загрузка системы...........................
10.3
Останов системы...........................
Лекция 11. Работа с внешними устройствами
11.1
Представление устройства в системе................
11.2
Разметка диска и именование устройств..............
11.3
Файловая система...........................
Лекция 12. Конфигурационные файлы
12.1
Проектирование свойств системы..................
12.2
Системные конфигурационные файлы...............
12.3
Конфигурационные файлы в домашнем каталоге.........
Лекция 13. Управление пакетами
13.1
Пакеты.................................
13.2
Зависимости..............................
13.3
Установщики пакетов.........................
13.4
Менеджеры пакетов..........................
Лекция 14. Сеть TCP/IP в Linux
14.1
Сетевые протоколы. Семейство протоколов TCP/IP........
14.2
Аппаратный и интерфейсный уровни................
14.3
Сетевой уровень............................
14.4
Транспортный уровень........................
|
Оглавление
14.5
Прикладной уровень.........................
Лекция 15. Сетевые и серверные возможности
15.1
Настройка сети............................
15.2
Сетевые службы............................
Лекция 16. Графический интерфейс (X11)
16.1
Графический интерфейс в Linux...................
16.2
16.3
X Window System...........................
X приложения.............................
287
297
Лекция 17. Прикладные программы
17.1
17.2
17.3
Рабочий стол.............................
..................................
Офисные программы.........................
312
314
17.4
17.5
Графика................................
Мультимедиа.............................
319
322
17.6
17.7
Издательские системы........................
Нельзя объять необъятного.....................
327
328
Лекция 18. Политика свободного лицензирования. История
Linux: от ядра к дистрибутивам
18.1
18.2
История возникновения свободного ПО...............
История Linux.............................
Предисловие
Структура курса
В курсе даются основные понятия операционной системы Linux и важней
шие навыки работы в ней. Изложение сопровождается большим количеством
практических примеров. Данный курс может рассматриваться как учебник для
студентов, начинающих обучение по специальностям в области информатики и
ещё не знакомых с ОС Linux. Он состоит из двух основных частей:
1. В первой части вводятся основные понятия и навыки, необходимые пользо
вателю для того, чтобы начать грамотно работать в Linux. Здесь рассмот
рены: пользователи с точки зрения системы, понятие терминал и работа
с командной строкой, устройства файловой системы и работа с ней, права
доступа в Linux, возможности командной оболочки, текстовые редакторы.
2. Вторая часть посвящена тем понятиям и навыкам, которые требуются для
администрирования ОС Linux. Сюда входит обсуждение этапов загрузки
системы, технологий работы с внешними устройствами, файловыми систе
мами и сетью в Linux, администрирование системы посредством конфигу
рационных файлов, управление пакетами.
В завершающей лекции курса даётся обзор истории возникновения и разви
тия Linux. Здесь же приведён обзор социального контекста, существенного для
понимания ОС Linux и работы в ней: сообщество пользователей, лицензирова
ние свободного программного обеспечения, место свободного ПО на современном
рынке, дистрибутивы Linux и решения на базе Linux.
Примеры
Теоретическое изложение материала перемежается практическими примера
ми: показаны конкретные действия пользователя и их результат. Наиболее эф
фективный способ освоить материал курса по ходу чтения лекций выполнять
все примеры самостоятельно. Для этого потребуется доступ к установленному
дистрибутиву Linux. Примеры подобраны с таким расчётом, чтобы результат
был одинаковым в любом современном дистрибутиве.
|
|
Предисловие
В примерах действует один условный пользователь, работающий в одном
и том же месте: все созданные им файлы сохраняются и используются в по
следующих лекциях. Он совершает типичные ошибки или, наоборот, делает всё
правильно.
Примеры набраны моноширинным шрифтом (типа пишущая машинка) и
по возможности точно воспроизводят то, что пользователь видит на экране мо
нитора (иногда с некоторыми купюрами). Команды, которые должен вводить
пользователь, в примерах следуют за приглашением (оно завершается знаком
$): все символы от $
до конца строки и есть ввод пользователя.
Названия объектов системы (имена файлов, программ и т. п.), встречающие
ся в тексте, также набраны моноширинным шрифтом, их можно в неизменном
виде вводить в качестве команд и т. п. Однако иногда такие строки для удобства
чтения заключены в кавычки в этом случае вводить кавычки не нужно.
Цель
Курс адресован студентам, начинающим обучение по специальностям в обла
сти информационных технологий, а также всем любознательным пользователям,
желающим научиться грамотно и эффективно работать в Linux. Изучение курса
не требует специальных знаний в области программирования.
Предварительные знания
Рекомендуемый уровень предварительной подготовки:
1. знакомство с устройством компьютера на уровне пользователя;
2. знакомство с устройством и принципом работы TCP/IP сетей.
|
|
|
|
Лекция 1
Сеанс работы в Linux
1.1
Пользователи системы
Между включением питания компьютера и моментом, когда система готова
к работе с пользователем, происходит процедура загрузки системы. В про
цессе загрузки будет запущена основная управляющая программа (ядро), опре
делено и инициализировано имеющееся оборудование, активизированы сетевые
соединения, запущены системные службы. В Linux во время загрузки на экран
выводятся диагностические сообщения о происходящих событиях, и если всё в
порядке и не возникло никаких ошибок, загрузка завершится выводом на экран
приглашения
login:
от настройки системы оно может отображаться в красиво оформленном окне
или в виде простой текстовой строки вверху экрана. Это приглашение к реги
страции в системе: система ожидает, что в ответ на это приглашение будет
введено входное имя пользователя, который начинает работу. Естественно,
имеет смысл вводить такое имя, которое уже известно системе, чтобы она могла
узнать, с кем предстоит работать, выполнять команды незнакомого Linux
откажется.
1.1.1 Многопользовательская модель разграничения доступа
Процедура регистрации в системе обязательна для Linux, работать в системе,
не зарегистрировавшись под тем или иным именем пользователя, просто невоз
можно. Для каждого пользователя определена сфера его полномочий в систе
ме: программы, которые он может запускать, файлы, которые он имеет право
просматривать, изменять, удалять. При попытке сделать что то, выходящее за
рамки полномочий, пользователь получит сообщение об ошибке. Такая строгость
Пользователи системы
может показаться необязательной, если пользователи компьютера доверяют друг
другу, и особенно если у компьютера только один пользователь. Такая ситуация
очень распространена на сегодняшний день, когда слово компьютер означает
в первую очередь персональный компьютер.
Однако персональный компьютер довольно таки позднее явление в ми
ре вычислительной техники, получившее широкое распространение только в по
следние два десятилетия. Несколько раньше компьютер ассоциировался с ог
ромным и дорогостоящим (занимавшем целые залы) вычислительным центром,
предназначенным в первую очередь для решения разного рода научных задач.
Машинное время такого центра стоит очень недёшево, и при этом его возмож
ности необходимы одновременно многим сотрудникам, которые могут ничего не
знать о работе друг друга. Требуется следить за тем, чтобы не произошло слу
чайного вмешательства пользователей в чужую работу и повреждения чужих
данных (файлов), выделять каждому машинное время (по возможности избе
жав простаивания), пространство на диске и при этом не допустить узурпиро
вания всех ресурсов одним пользователем и его задачей, а равномерно делить
ресурсы между всеми. Для такой системы принципиально важно знать, кому
принадлежат задачи и файлы, поэтому и возникла необходимость выдавать до
ступ к ресурсам системы только после того, как пользователь зарегистрируется
в системе под тем или иным именем.
Такая модель была реализована в многопользовательской операционной
системе UNIX. Именно от неё Linux также многопользовательская система
унаследовал принципы работы с пользователями. Но это не просто дань тради
ции или стремление к универсальности: многопользовательская модель позво
ляет решить ряд задач, весьма актуальных и для современных персональных
компьютеров, и для серверов, работающих в локальных и глобальных сетях, и
вообще в любых системах, одновременно выполняющих разные задачи, отвечают
за которые разные люди.
Компьютер это всего лишь инструмент для решения разного рода приклад
ных задач: от набора и распечатывания текста до вычислений. Сложность со
стоит в том, что для изменения этого инструмента и для работы с его помощью
используются одни и те же операции: изменение файлов, выполнение программ.
Получается, что, если не соблюдать осторожности, побочным результатом рабо
ты может стать выход из строя самой системы. Поэтому первоочередная задача
для систем любого масштаба разделять повседневную работу и изменение са
мой системы. В многопользовательской модели эта задача решается очень про
сто: разделяются обычные пользователи и администратор (ы). В полномо
чия обычного пользователя входит все необходимое для выполнения приклад
ных задач, попросту говоря, для работы, однако ему запрещено выполнение дей
ствий, изменяющих саму систему. Таким образом можно избежать повреждения
системы в результате ошибки пользователя (нажал не ту кнопку) или ошибки в
программе, или даже по злому умыслу (например, вредительской программой
вирусом). Полномочия администратора обычно не ограничены.
10
Лекция 1. Сеанс работы в Linux
Для персонального компьютера, с которым работают несколько человек, до
вольно важно обеспечить каждому независимую рабочую среду. Это снижает ве
роятность случайного повреждения чужих данных, а также позволяет каждому
пользователю настроить внешний вид рабочей среды по своему вкусу и, напри
мер, сохранить расположение открытых окон между сеансами работы. Эта зада
ча очевидным образом решается в многопользовательской модели: организуется
домашний каталог, где хранятся данные пользователя, настройки внешнего
вида и поведения его системы и т. п., доступ остальных пользователей к этому
каталогу ограничивается.
Если компьютер подключён к глобальной или локальной сети, то вполне ве
роятно, что какую то часть хранящихся на нем ресурсов имеет смысл сделать
публичной и доступной по сети. Напротив, часть данных, скорее всего, делать
публичными не следует (например, личную переписку). Ограничив публичный
доступ пользователей к персональным данным друг друга, мы решим и эту за
дачу.
Именно благодаря гибкости многопользовательской модели разграничения
доступа она используется сегодня не только на серверах, но и на домашних пер
сональных компьютерах. В самом простом варианте для персонального ком
пьютера, на котором работает только один человек эта модель сводится к двум
пользователям: обычному пользователю для повседневной работы и администра
тору для настройки, обновления, дополнения системы и исправления непола
док. Но даже в таком сокращённом варианте это даёт целый ряд названных выше
преимуществ.
1.1.2 Учётные записи
Конечно, система может быть знакома с человеком только в переносном
смысле: в ней должна храниться запись о пользователе с таким именем и о
связанной с ним системной информации учётная запись. Английский экви
валент термина учётная запись account, счёт. Именно с учётными запи
сями, а не с самими пользователями, и работает система. В действительности,
соотношение учётных записей и пользователей людей в Linux обычно не являет
ся однозначным: несколько человек могут использовать одну учётную запись
система не может их различить. И в то же время в Linux имеются учётные за
писи для системных пользователей, от имени которых работают некоторые
программы и которые не предназначены для работы людей.
учётная запись
Объект системы, при помощи которого Linux ведёт учёт работы поль
зователя в системе. Учётная запись содержит данные о пользователе,
необходимые для регистрации в системе и дальнейшей работы с ней.
Учётные записи могут быть созданы во время установки системы или после
установки. Подробно процедура создания учётных записей (добавления пользо
вателей) описана в лекции Конфигурационные файлы (12).
|
|
|
|
|
|
Пользователи системы
Главное для человека в учётной записи её название, входное имя поль
зователя. Именно о нём спрашивает система, выводя приглашение login:.
Помимо входного имени в учётной записи содержатся некоторые сведения о поль
зователе, необходимые системе для работы с ним. Ниже приведён список этих
сведений.
входное имя
Название учётной записи пользователя, которое нужно вводить при ре
гистрации пользователя в системе.
1.1.2.1
Идентификатор пользователя
Linux связывает входное имя c идентификатором пользователя в систе
ме UID (User ID). UID это положительное целое число, по которому система
и отслеживает пользователей. Обычно это число выбирается автоматически при
регистрации учётной записи, однако оно не может быть совершенно произволь
ным. В Linux есть некоторые соглашения относительно того, каким типам поль
зователей могут быть выданы идентификаторы из того или иного диапазона. В
частности, UID от 0 до 100 зарезервированы для псевдопользователей.
идентификатор пользователя
Уникальное число, однозначно идентифицирующее учётную запись
пользователя в Linux. Таким числом снабжены все процессы Linux и
все объекты файловой системы. Используется для персонального учё
та действий пользователя и определения прав доступа к другим объек
там системы.
1.1.2.2
Идентификатор группы
Кроме идентификационного номера пользователя с учётной записью связан
идентификатор группы. Группы пользователей применяются для органи
зации доступа нескольких пользователей к некоторым ресурсам. У группы, так
же, как и у пользователя, есть имя и идентификационный номер GID (Group
ID). В Linux пользователь должен принадлежать как минимум к одной группе
группе по умолчанию. При создании учётной записи пользователя обычно
создаётся и группа, имя которой совпадает с входным именем, именно эта
группа будет использоваться как группа по умолчанию для этого пользовате
ля. Пользователь может входить более чем в одну группу, но в учётной записи
указывается только номер группы по умолчанию.
|
12
Лекция 1. Сеанс работы в Linux
1.1.2.3
Полное имя
Помимо входного имени в учётной записи содержится и полное имя (имя
и фамилия) использующего данную учётную запись человека. Конечно, пользо
ватель может указать что угодно в качестве своего имени и фамилии. Полное
имя необходимо не столько системе, сколько людям чтобы иметь возможность
определить, кому принадлежит учётная запись.
1.1.2.4
Домашний каталог
Файлы всех пользователей в Linux хранятся раздельно, у каждого пользова
теля есть собственный домашний каталог, в котором он может хранить свои
данные. Доступ других пользователей к домашнему каталогу пользователя мо
жет быть ограничен. Информация о домашнем каталоге обязательно должна
присутствовать в учётной записи, потому что именно с него начинает работу
пользователь, зарегистрировавшийся в системе.
1.1.2.5
Командная оболочка
Каждому пользователю нужно предоставить способ взаимодействовать с си
стемой: передавать ей команды и получать её ответы. Для этой цели служит спе
циальная программа командная оболочка (или интерпретатор команд
ной строки), она должна быть запущена для каждого пользователя, зареги
стрировавшегося в системе. Поскольку в Linux доступно несколько разных ко
мандных оболочек, в учётной записи указано, какую из командных оболочек
нужно запустить для данного пользователя. Если специально не указывать ко
мандную оболочку при создании учётной записи, она будет назначена по умол
чанию, вероятнее всего это будет bash.
интерпретатор командной строки
Программа, используемая в Linux для организации диалога человека и
системы. Командный интерпретатор имеет три основных ипостаси: (1)
редактор и анализатор команд в командной строке, (2) высокоуровне
вый системно ориентированный язык программирования, (3) средство
организации взаимодействия команд друг с другом и с системой.
1.1.3 Понятие администратор
В Linux есть ровно один пользователь, полномочия которого в системе прин
ципиально отличаются от полномочий остальных пользователей это пользова
тель с идентификатором
. Обычно учётная запись пользователя с UID=0
называется root (англ. корень). Пользователь root это администратор си
стемы Linux, учётная запись для root обязательно присутствует в любой системе
Linux, даже если в ней нет никаких других учётных записей. Пользователю с
таким UID разрешено выполнять любые действия в системе, а значит, любая
|
|
|
Регистрация в системе
ошибка или неправильное действие может повредить систему, уничтожить дан
ные и привести к другим печальным последствиям. Поэтому категорически не
рекомендуется регистрироваться в системе под именем root для повседневной ра
боты. Работать в root следует только тогда, когда это действительно необходимо:
при настройке и обновлении системы, восстановлении после сбоев.
Именно root обладает достаточными полномочиями для создания новых учёт
ных записей.
1.2
Регистрация в системе
Вернёмся теперь к нашей загруженной операционной системе Linux, которая
по прежнему ожидает ответа на своё приглашение login:. Если Ваша система
настроена таким образом, что это приглашение оформлено в виде графического
окна в центре экрана, нажмите комбинацию клавиш Ctrl+Alt+F1 произойдёт
переключение видеорежима и Вы увидите перед собой чёрный экран с примерно
следующим текстом:
Пример 1.1. Начальное приглашение к регистрации
Welcome to Some Linux / tty1
localhost login:
Мы переключились в так называемый текстовый режим, в котором нам
недоступны возможности графических интерфейсов: рисование окон произволь
ной формы и размера, поддержка миллионов цветов, отрисовка изображений.
Все возможности текстового режима ограничены набором текстовых и псевдо
графических символов и несколькими десятками базовых цветов. Однако в Linux
в текстовом режиме можно выполнять практически любые действия в системе
(кроме тех, которые требуют непосредственного просмотра изображений). Тек
стовый режим в Linux это полнофункциональный способ управления системой.
В различных реализациях Linux работа в графическом режиме может выгля
деть очень по разному, более того, графический режим может быть даже недо
ступен после установки системы без специальной настройки. Текстовый режим,
напротив, доступен в любой реализации Linux и всегда выглядит практически
одинаково. Именно поэтому все дальнейшие примеры и упражнения мы будем
проделывать в текстовом режиме, возможностей которого будет достаточно для
освоения всего излагаемого в курсе материала.
Первая строка в примере это просто приглашение, она носит информаци
онный характер. Существует очень много различных реализаций Linux (суще
ствующие реализации будут обсуждаться в лекции Политика свободного ли
цензирования. История Linux: от ядра к дистрибутивам (18)), и в каждом из
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14
Лекция 1. Сеанс работы в Linux
них принят свой формат первой пригласительной строки, хотя почти наверняка
там будет указано, с какой именно версией Linux Вы имеете дело, и, возможно,
будут присутствовать ещё некоторые параметры. В наших примерах мы будем
использовать условную реализацию Linux Some Linux.
Вторая строка начинается с имени хоста собственного имени системы,
установленной на данном компьютере. Это имя существенно в том случае, ес
ли компьютер подключён к локальной или глобальной сети, если же он ни с кем
более не связан, это имя может быть любым. Обычно имя хоста определяется
уже при установке системы, однако в нашем случае этого сделано не было, и
используется вариант по умолчанию localhost. Заканчивается эта строка
собственно приглашением к регистрации в системе словом
≪
≫
Теперь понятно, что в ответ на это приглашение мы должны ввести входное
имя, для которого есть соответствующая учётная запись в системе. В правиль
но установленной операционной системе Linux должна существовать как мини
мум одна учётная запись для обычного пользователя. Во всех дальнейших
примерах у нас будет участвовать Мефодий Кашин, владелец учётной записи
methody
в системе Some Linux. Вы можете пользоваться для выполнения
примеров любой учётной записью, которая создана в Вашей системе (естествен
но, кроме root).
Итак, Мефодий вводит своё входное имя в ответ на приглашение системы:
Пример 1.2. Регистрация в системе
Welcome to Some Linux / tty1
localhost login: Methody
Password:
Login incorrect
login:
В ответ на это система запрашивает пароль. Пароль Мефодия нам неизве
стен, поскольку он его никому не говорит. Когда Мефодий вводил свой пароль,
на экране монитора он не отображался (это сделано, чтобы пароль нельзя бы
ло подсмотреть), однако Мефодий точно знает, что не сделал опечатки. Тем не
менее система отказала ему в регистрации, выдав сообщение об ошибке (Login
incorrect). Если же внимательно посмотреть на введённое им имя пользова
теля, можно заметить, что оно начинается с заглавной буквы, в то время как
учётная запись называется
methody
главными и строчными буквами, поэтому Methody для него уже другое имя.
Теперь Мефодий повторит попытку:
Пример 1.3. Успешная регистрация в системе
login: methody
|
|
|
|
|
|
Регистрация в системе
Password:
[methody@localhost methody]$
В этот раз регистрация прошла успешно, о чём свидетельствует последняя
строка примера приглашение командной строки. Приглашение это под
сказка, выводимая командной оболочкой и свидетельствующая о том, что
система готова принимать команды пользователя. Приглашение может быть
оформлено по разному, более того, пользователь может сам управлять видом
приглашения (подробнее это будет рассмотрено в лекции Возможности команд
ной оболочки (8)), но почти наверняка в приглашении содержатся входное имя
и имя хоста в нашем примере это
localhost
соответственно.
Заканчивается приглашение чаще всего символом $. Это командная стро
ка, в которой будут отображаться все введённые пользователем с клавиатуры
команды, а при нажатии на клавишу Enter содержимое командной строки будет
передано для исполнения системе.
1.2.1 Идентификация (authentication)
Когда система выводит на экран приглашение командной строки после того,
как правильно введены имя пользователя и пароль, это означает, что произошла
идентификация пользователя (authentication, проверка подлинности). Па
роль может показаться излишней сложностью, но у системы нет другого способа
удостовериться, что за монитором находится именно тот человек, который имеет
право на использование данной учётной