Максим Отставнов
Прикладные свободные программы и системы в школе

Введение. Зачем программам быть свободными?

На сегодня в школе, как и в некоторых других сегментах рынка, преобладают «альтернативные», нестандартные операционные системы и платформы (такие, как «МС-ДОС», «Майкрософт Уиндоуз», «Майкрософт Уиндоуз НТ», «МакОС» версий до X). Пользование ими описывается в учебниках, на них ориентируются авторы отечественных учебных программ.

В течение долгого времени «цена вопроса» просто не становилась поводом для сколько-либо серьезного анализа – ни для кого не секрет, что доля контрафактного ПО в российских школах очень высока, а общественное мнение, увы, пока склонно считать «легальность» программного обеспечения вопросом скорее отвлеченно-академическим, нежели насущно-практическим, а уж там, где дело касается зарубежных правообладателей, – относиться к нему не как к «пиратскому», а как к «трофейному» (что, впрочем, также имеет свои основания).

Имеются очень, на наш взгляд, веские причины, чтобы постепенно отказаться от этой недоброй традиции и вернуться в русло, более соответствующее магистральным линиям развития информационных и коммуникационных технологий:

нестандартные системы ненадежны и небезопасны. С распространением в школах компьютеров и особенно сетей (включая доступ к региональным и глобальным сетям) ущерб от вирусов, несанкционированного доступа к информации и т.п. станет заметной статьей издержек информатизации;

нестандартные системы дороги. Практически для всех стандартных технологий имеются свободные реализации (или, по крайней мере, конкурентный рынок реализаций), в то время, как ожидать появления свободной реализации, допустим, интерфейса той же «Майкрософт Уиндоуз» в обозримом будущем не приходится, и цены будут оставаться монопольно завышенными. Мы не сторонники «экономии на детях», но, право же, выделяемые на информатизацию школы деньги можно расходовать гораздо более разумно – от их вложения в перспективные разработки до повышения окладов учителей и обслуживающего персонала;

нестандартные системы ограничивают выбор оборудования и зачастую предъявляют завышенные требования к его параметрам;

поставщик нестандартных систем и его партнеры получают неосновательное преимущество в других сегментах рынка. Если целенаправленно подменять обучение в школе общим принципам и стандартным технологиям изучением конкретных программ, через некоторое время специфические навыки пользования ими распространятся в обществе настолько, что поставщикам конкурирующих технологий и решений пробиться на рынок будет совсем нелегко;

использование несвободного ПО отрезает учащихся (и их наставников!) от современных технологических решений.

Могут ли сегодня свободные реализации стандартных технологий качественно обеспечить учебный процесс в школе? Вопрос неоднозначный, и мы видим ответ на него двояким:

с технической точки зрения – безусловно. Имеющийся пул СПО с избытком перекрывает потребности любого разумного учебного курса по информатике, причем большинство программ способно работать на массовом и недорогом оборудовании, распространенном в школах (ПК архитектур IBM PC и «Эппл Макинтош», терминальные классы от «Сан Майкросистемз» на процессорах «УльтраСПАРК» и т.п.), включая весьма «пожилые» модели. Некоторые программы требуют определенных усилий по локализации (переводу элементов интерфейса и документации), однако эти затраты на порядок меньше, чем стоимость «легализации» несвободных альтернатив;

с организационной – все зависит от того, как поставить дело.

Мы не беремся предсказывать масштабы и темп освоения свободного ПО российской школой, но заметим, что любые попытки волевого «насаждения» тех или иных решений или конкретных систем «сверху», на наш взгляд, к успеху не приведут.

Гораздо разумнее со вниманием отнестись к тому интересу, который уже проявляется учителями к свободному ПО (и наоборот, авторов и поставщиков свободных программ – к учебному процессу) и поддержать процесс его освоения в том темпе, который окажется «естественным».

В начале 2002-3 учебного года к автору обратилась группа методистов с предложением описать десяток наиболее применимых в школьной учебной практике программ. Полагая, что такой рассказ интересен и более широкой аудитории, автор договорился с редакцией «Информатики» (приложения к газете «Первое сентября»), о «цикле лекций» на страницах этого издания[1], текст которых использован в этой книге, так же как и текст «лекций» следующего цикла «Введение в открытые ОС» (2003-4 уч. г.), публикуемого там же[2].

0.1 Право и экономика ПО

Поскольку существует изрядная путаница с терминологией, имеет смысл привести определения далее используемых терминов. Это особенно уместно, когда мы говорим о программах в школе, ведь свободное ПО пока очень слабо проникло в эту важнейшую сферу применения компьютеров.

Свободными называются программы, автор (или иной обладатель имущественных авторских прав) которых опубликовал (обнародовал) их в сопровождении так называемой «свободной лицензии», или, если следовать терминологии отечественного законодательства, публичного авторского договора, передающего приобретателю права: 0) пользоваться программой для любых целей (в рамках российского законодательства это тавтология, так как у правообладателя нет правомочия ограничивать цели, в которых собственник экземпляра программы может ее применять) и на неограниченном количестве компьютеров или мест в сети; 1) беспрепятственно получать доступ к ее исходным кодам; 2) изготовлять (производить) неограниченное количество дополнительных ее экземпляров, как для собственного пользования, так и для распространения или сдачи в прокат/аренду на тех же условиях, возмездно или безвозмездно (по своему выбору); 3) модифицировать ее как для собственного пользования, так и для распространения на тех же условиях.

Конкретная «лицензия» (условия конкретного договора) могут предоставлять приобретателю дополнительные правомочия, безусловно или на определенных условиях, и это не делает программу несвободной. Несвободной является программа, распространяемая на условиях, ограничивающих вышеперечисленные права приобретателя.

Свободные программы (free software) не следует, как это часто делают, путать со «свободно распространяемыми» (shareware, иногда почему-то называемыми у нас «условно-бесплатными») или «бесплатно лицензируемыми» (freeware).

Также следует иметь в виду, что, хотя термин «программы с открытыми исходниками» (open source software) часто используется как синоним «свободных программ», им иногда злоупотребляют.

Свободное ПО не следует путать и с «открытым» (open systems, open software): «открытость» относится к соблюдению стандартов на интерфейсы, и только, а свобода – к условиям лицензирования и модели разработки.

И наконец, не следует путать «коммерческое» с несвободным, а «некоммерческое» – со свободным. Значительная часть (вероятно, большая) свободного кода разрабатывается в коммерческих рамках. В то же время, существует большое количество некоммерческого несвободного кода (freeware).

Узел терминологических тонкостей и концептуальных сложностей можно разрубить, введя такое определение: свободные программы – это программы, все услуги по разработке, модификации, сопровождению и поддержке которых продаются на свободном рынке.

Если, например, свободный дистрибутив какой-либо версии «ГНУ/Линукс», включающий, помимо операционной системы и нескольких операционных сред, большое количество прикладных программ, стоит от нескольких десятков до нескольких тысяч рублей (в то время, как «набрать» даже небольшую часть этой функциональности программами несвободными может обойтись и в десять, и в сто раз дороже[3]), причина этому не в «бесплатности» чего-либо, а в конкурентности рынка.

Мы избавим читателя от обсуждения анатомии рынка (как формируются цены, кто, за что и каким образом вознаграждается), отослав интересующихся к соответствующей литературе [2, 3]. Важно то, что этот рынок успешно развивается уже в течении четверти века, есть примеры исполнения им задач, немыслимых для отдельных корпораций (самый яркий из них – разворачивание в девяностых на основе свободных программ и систем всемирного сообщества сетей Интернет), и, наконец, то, что после некоторых колебаний, большая часть лидеров компьютерной отрасли сегодня практически однозначно высказывается в поддержку свободного ПО.

0.2 Применимость СПО при реализации «Обязательного минимума...»

Информатика, будучи относительно молодым предметом в школьной практике (особенно в сравнении с учебными предметами, чей «возраст» превышает две тысячи лет), с неизбежностью вызывает споры среди теоретиков педагогики и практикующих учителей о своем содержании. Спорят и о том, прагматическая (знакомство с миром компьютерных технологий) или теоретическая (основы компьютерных наук) ориентация должна превалировать в школе, и о том, стоит ли программирование делать частью общего школьного образования, и даже о том, должна ли информатика развиваться в виде отдельного предмета. Периодически этот спор выплескивается за рамки профессионального педагогического сообщества на страницы печати, что также вполне понятно.

Мы попытаемся в данном случае уклониться от участия в этом споре и не заявлять свою позицию. Возможно, это не вполне соответствует традициям русского интеллигентского общества, в котором не принято, не решив ряда «последних вопросов» (в том числе, кто виноват, что делать и, главное, чему и как учить), предпринимать какие-либо действия. Но рамки у этой книги вполне прагматические, и можно только надеяться, что данные в таких рамках ответы окажутся в достаточной степени инвариантными для ответов на вопросы более глубокие (и, охотно согласимся, в конечном итоге более важные), и что-то полезное для себя в изложенном материале найдут партизаны самых разных точек зрения по этим глубоким и важным вопросам.

Упомянутые прагматические рамки заключаются в следующем. Если для освоения грамотности и счета школьнику неплохо бы овладеть ручкой и карандашом и понять, чем одна от другого отличается (вне зависимости от того, выделяется ли чистописание в отдельный учебный предмет, как это было принято ранее, или же, как сейчас, освоение инструментов письма идет на тех же уроках, где ученик знакомится с буквами и их чтением), то уж наличие в «Обязательном минимуме содержания образования по информатике»[81] списка приложений компьютера («информационных технологий»), с которыми стоит познакомить школьников, протестов у нас не вызывает.

Среди них:

создание и редактирование текстов (в широком смысле),

создание и редактирование растровой графики,

создание и редактирование векторной графики,

работа с электронными таблицами,

работа с базами данных,

работа с электронной почтой и новостными конференциями,

обмен файлами в сетях,

работа с мультимедиа (только уровень Б),

работа с распределенными гипермедиа (WWW) в сетях.

Кроме того, другие пункты «Минимума» (не отнесенные авторами к «информационным технологиям») также с неизбежностью подразумевают знакомство с определенными приложениями компьютера (если, конечно, автор конкретного курса не предпочел чисто теоретический режим знакомства с материалом, соответствующим тому или иному пункту).

Например, для того, чтобы предметно показать учащимся разницу в различных способах представления (кодирования) информации (п. 2 «Обязательного минимума...»), неплохо иметь под рукой соответствующую программу просмотра. Знакомство с языками программирования (п. 5) предполагает и знакомство с интерпретатором или компилятором и другими компонентами инструментальной среды и т.д. и т.п. Ну и, разумеется, чтобы учащийся мог работать со всеми этими программами, ему необходимы базовые навыки обращения с операционной системой/средой (вне зависимости от того, присутствует ли такая тема отдельной строкой в учебном плане).

Поскольку, как упоминалось выше, СПО развивалось в направлении от инструментальных программ к системным и, далее, к прикладным, сегодняшнее положение дел, при котором все перечисленные приложения имеют свободную реализацию, сложилось не сразу. Однако уже в течение нескольких лет основная масса свободных прикладных программ находится на уровне, достаточном для их применения в школьном учебном процессе, и в педагогическом сообществе постепенно накапливается опыт их использования.

В России, насколько нам известно, наиболее последователен в этом плане опыт Центра компьютерных технологий Московского государственного индустриального университета, сеть которого используется, в том числе, и для практических занятий учащихся московских школ[4].

0.3 Логика и последовательность освоения СПО

Логика и последовательность изложения материала в этом курсе существенно отличается от логики, в которой написано большинство книг, посвященных СПО.

Чаще всего авторы исходят из того, что последовательность внедрения программ и пакетов, относящихся к различным категориям, будет соответствовать последовательности построения информационной системы (например, школьной сети). Это вполне оправдано в случае разработки и реализации такой системы «с нуля», однако может вызвать существенные сложности в ситуациях, когда система уже существует, развернута на базе несвободного (и, как следствие, почти всегда нестандартного) ПО, нужна поддержка ее роста и развития, и администрация учебного заведения обращается к СПО именно как к средству обеспечения такого развития.

«Сплошная миграция», при которой администрации необходимо внедрять (а всем пользователям, включая учителей и учащихся, осваивать) и системное, и прикладное (а в случаях, если проводятся какие-то свои разработки, и инструментальное) ПО одновременно, – объективно очень сложный и болезненный процесс. Если говорить об учебном заведении, то он сложен вдвойне, поскольку слишком неодинаков уровень пользователей различных категорий. Если говорить о школах, где единственный преподаватель информатики – сам себе и учитель, и методист, и системный администратор, и лаборант (а не большинство ли наших школ таковы?), миграция по этому сценарию требует, без преувеличения, героических усилий, ожидать которых в массовом порядке не вполне разумно.

Однако поскольку значительная часть свободного прикладного программного обеспечения портирована (перенесена), в том числе, и в несвободное окружение (включая получившие широкое распространение в наших школах операционные среды «Майкрософт Уиндоуз» и «МакОС»), миграцию можно облегчить, проведя ее в два этапа (которым в учебном заведении могут соответствовать два академических года): сначала прикладная часть, а затем – системная.

В настоящей небольшой книге мы ограничились кратким введением в открытые операционные системы (глава 1) и обзором наиболее универсальных свободных прикладных платформ (пользовательская графика, глава 2) и пакетов (коммуникационный пакет «Мозилла», глава 3, «офисный» пакет «ОткрытыйОфис», глава 4, пакет растровой графики «ГИМП», глава 5).

Глава 1. Краткое введение в открытые ОС

Традиционно существовало два жанра введений в ОС: введение в архитектуру ОС с точки зрения программиста, и введение в пользование ОС с точки зрения оператора. Как правило, такие книги освещают также элементы администрирования (чаще – какой-то конкретной ОС).

В последнее десятилетие появился специфический третий жанр. Он предполагает «полное погружение» студента в материал, и в нем параллельно вводятся сведения, необходимые для оператора и для администратора. Появление этого жанра связано с массовым введением в эксплуатацию открытых ОС на весьма капризном «персонально-компьютерном» оборудовании и с тем, что во все возрастающем количестве новые пользователи открытых ОС осваивали их самостоятельно.

В последние годы ситуация опять изменилась: сегодня доступно множество дистрибутивов свободных ОС, позволяющих в большинстве случаев получить по крайне мере базовую стандартную функциональность «из коробки», и продается достаточное количество компьютеров «персонального» и «домашнего» класса с предустановленной ОС «ГНУ/Линукс». Поэтому новичок может совершенно спокойно освоить сначала основы пользования системой, а затем, при необходимости, ее администрирование.

Предлагаемый в настоящем разделе курс подпадает под определение второго из перечисленных жанров, а его отличительными особенностями являются:

компактность (в случае необходимости в жертву приносились «технические» аспекты в пользу «гуманитарных», т.е. сведениям, необходимым для понимания литературы и общения на заданную тему, отдавалось предпочтение перед сведениями, необходимыми для осуществления тех или иных действий),

ориентация на современную версию стандарта ОС (ИСО/МЭК 9945:2001), а не особенности той или иной ОС.

Существенной сложностью при изучении открытых систем остается неполнота переводов встроенной документации, поэтому приложены (раздел 1.10) справочные страницы обсуждаемых команд (полностью или в части, соответствующей учебному материалу).

Для воспроизведения примеров и другой практической работы потребуется доступ к терминалу открытой ОС. Идеальным вариантом является доступ к администрируемой и поддерживаемой в порядке системе. Если такой возможности нет, можно установить на имеющийся компьютер ОС «ГНУ/Линукс» или «БСД», руководствуясь документацией к дистрибутиву. Пользователи «Макинтошей» с установленной «МакОС X» могут получить доступ к терминалу ОС в соответствии с документацией последней.

Наименее проблемной будет установка из дистрибутива «Дебиан ГНУ/Линукс», особых сложностей также не должно быть с «АЛЬТ Линукс», «АСПЛинукс», «РедХэт Линукс», «Линукс-Мандрейк» или «ФриБСД». Любой из этих дистрибутивов позволяет осуществить установку на компьютеры самой популярной архитектуры IA-32 («IBM PC-совместимые»). Еще лучше, если у студента есть знакомый, администрирующий любую открытую ОС, который сможет помочь с установкой; тогда дистрибутив должен порекомендовать он.

При установке следует обратить внимание на правильные национальные установки (кириллица с кодовой таблицей «KOI8-R», клавиша переключения кодовых подстраниц) и на то, чтобы после загрузки не осуществлялся автоматический запуск графической оконной системы «Икс» («X Window System»). Последняя в нашем курсе вообще не нужна.

Для нормальной работы с оболочкой и утилитами должно хватить возможностей процессора Intel 386-DX66 или аналога, 16 МБ ОЗУ, 100 МБ дискового пространства, хотя некоторые из перечисленных дистрибутивов могут требовать расширенного набора команд «Пентиум» и содержать программу установки, более требовательную к ресурсам (особенно к ОЗУ).

Современные загрузчики позволяют осуществлять попеременную загрузку на одном компьютере более одной ОС (в том числе альтернативных), так что если тот же компьютер эксплуатируется и под «МС-ДОС» («Майкрософт Уиндоуз»), это не будет помехой (прочитайте внимательно разделы документации по установке и не забудьте осуществить резервное копирование данных перед переразбиением дисков на разделы, если таковое потребуется).

В крайнем случае можно запустить оболочку и команды под «Майкрософт Уиндоуз», пользуясь такими пакетами, как «Cygwin», «Unix Services for Windows» или «UWIN», что, впрочем, не рекомендуется.

1.1 Операционные системы

Существуют две группы определений операционных систем: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом) и т.п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки – также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры – могут обходиться без ОС, запуская по включении программу, записанную на вставленном в устройство «катридже» или компакт-диске.

(Многие встроенные компьютеры и даже некоторые игровые приставки на самом деле работают под управлением своих ОС. Мы не будем подробно останавливаться на этих классах вычислительных систем. Тем не менее, ответ на вопрос, почему это так, к концу этого раздела должен быть в общих чертах понятен).

Операционные системы, в свою очередь, нужны, если:

вычислительная система используется для различных задач, причем программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в обмене данными. Из этого следует необходимость в универсальном механизме хранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на нее реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране требуют исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция – тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);

между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от чужого взора, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;

необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере, осуществляемой с помощью приема, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, «нарезает» процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочередно различным исполняющимся программам (процессам);

наконец, оператор должен иметь возможность как или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых – оболочка и набор стандартных утилит – является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать как 1) использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным), 2) многопользовательские (с разделением полномочий), 3) многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определенной иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

ядро, содержащее планировщик, драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием, сетевую подсистему, файловую систему;

системные библиотеки и оболочку с утилитами.

Большинство программ, как системных (входящих в ОС), так и прикладных, исполняются в непривилегированном (пользовательском) режиме и получают доступ к оборудованию (и, при необходимости, к другим ядерным ресурсам, а также ресурсам иных программ) только посредством системных вызовов. Ядро исполняется в привилегированном режиме: именно в этом смысле говорят, что ОС (точнее, ее ядро) управляет оборудованием.

Текущая редакция стандарта на ОС содержит определения около тысячи системных вызовов (часть из которых должна реализоваться только в определенных классах систем; например, в системах «реального времени») и около двухсот команд оболочки и утилит ОС. Стандарт определяет лишь функции вызовов и команд, и не содержит указаний относительно способов их реализации.

Стандарт, кроме этого, определяет способ адресации файлов в системе, локализацию (установки, касающиеся национально-специфических моментов, таких, как язык сообщений или формат даты и времени), совместимый набор символов, синтаксис регулярных выражений, структуру каталогов в файловой системе, формат командной строки и некоторые другие аспекты поведения ОС.

В определении состава ОС значение имеет критерий операциональной целостности (замкнутости): система должна позволять полноценно использовать (включая модификацию) свои компоненты. Поэтому в полный состав ОС включается и набор инструментальных средств (от текстовых редакторов до компиляторов, отладчиков и компоновщиков). Операциональной замкнутостью обладают системы, удовлетворяющие «разработческому» профилю в терминах стандарта.

Краткая история открытых ОС

К концу шестидесятых годов XX в. операционным системам как классу программного обеспечения шел уже второй десяток. Были разработаны больше сотни различных ОС для разных компьютеров, из них полтора десятка находились в «боевой» эксплуатации. На рубеже шестидесятых и семидесятых в одном из исследовательских подразделений американской телекоммуникационной монополии «Эй-Ти-энд-Ти» была выполнена разработка, ставшая важнейшей вехой в истории ОС: система «Юникс».

Задуманная и реализованная Кеном Томсоном при участии нескольких коллег, она вобрала в себя многие черты более ранних ОС, но обладала целым рядом свойств, отличающих ее от большинства предшественниц:

компонентная архитектура: принцип «одна программа – одна функция» плюс мощные средства связывания различных программ для решения возникающих задач;

минимизация ядра (кода, выполняющегося в привилегированном режиме процессора) и количества системных вызовов;

независимость от аппаратной архитектуры и реализация на языке высокого уровня (язык программирования С стал «побочным продуктом» разработки «Юникс»).

«Юникс», благодаря своему удобству прежде всего в качестве инструментальной среды (среды разработки), была тепло принята сначала в университетах, а затем и в отрасли, получившей прототип единой ОС, которая могла использоваться на самых разных вычислительных системах и, более того, быстро и с минимальными усилиями перенесена на вновь разработанную аппаратную архитектуру.

Одним из центров развития «Юникс» стал Университет Калифорнии в Беркли, там было создано множество средств, дополняющих систему и развивающих ее концепцию. В конце концов, в Беркли создали свой вариант ОС той же архитектуры, получивший название «БСД».

Задачу разработать независимую (от авторских прав «Эй-Ти-энд-Ти») реализацию той же архитектуры поставил и Ричард Столлмен, основатель проекта «ГНУ» (характерно, что аббревиатура расшифровывается как GNU’s Not Unix, т.е. «ГНУ – это не “Юникс”»). В ходе разворачивания проекта (1980-90е гг.) было создано множество утилит и инструментальных средств, которые сегодня активно используются в «БСД» (входя в систему) и «Юникс» (как правило, распространяемые в качестве дополнений), а также являющихся основой операционных систем на основе ядра «Линукс», разработка которого была запущена и возглавляется с начала девяностых Линусом Торвальдсом.

Таким образом, на сегодня существует три семейства открытых операционных систем, концептуально происходящих от «Юникс», но реализованных независимо:

основанные на «Эй-Ти-энд-Ти Юникс» (в разнообразных фирменных вариантах, таких как AIX (компания IBM), «Солярис» (компания Sun Microsystems) и т.п.),

«БСД» (в него входят FreeBSD, OpenBSD, NetBSD, а также Darwin, являющаяся основой MacOS X),

«ГНУ/Линукс» (в различных вариантах, или дистрибутивах, таких как Debian GNU/Linux, RedHat Linux, Linux-Mandrake и пр.)

Системы, содержащие код, изначально написанный в AT&T, несвободны[5], а «БСД» и «ГНУ/Линукс» разрабатываются под свободными лицензиями.

Благодаря конкурентности реализаций архитектура открытых ОС стала вначале фактическим отраслевым стандартом, а затем обрела статус и стандарта юридического (свежая версия принята Международной организацией стандартизации (ISO) в 2001 г.).

Стандартизация ОС означает возможность безболезненной замены самой ОС или оборудования при развитии вычислительной системы или сети и дешевого переноса прикладного программного обеспечения (строгое следование стандарту предполагает полную совместимость программ на уровне исходного текста; из-за профилирования стандарта и его развития некоторые изменения иногда все же необходимы, но перенос программы между открытыми системами на порядки дешевле, чем между альтернативными), а также преемственности опыта пользователей.

Самым заметным эффектом существования этого стандарта стало эффективное разворачивание сетей Интернет в девяностых годах.

Вытеснение открытыми ОС альтернативных архитектур – медленный и сложный процесс. Хотя открытые системы сегодня существуют для вычислительных систем практически всех типов – от встроенных и карманных компьютеров до суперсерверов и мэйнфреймов – доля их в разных сегментах рынка неодинакова. Открытые ОС уверенно доминируют в серверном сегменте (особенно в сетевых приложениях), но распространены на ПК и рабочих станциях нижнего уровня пока менее широко, чем альтернативные.

Роль свободных операционных систем

В последние 5-7 лет рост пользовательской базы открытых ОС в основном происходит за счет распространения их свободных вариантов – «БСД» и «ГНУ/Линукс» – причем темп задает сейчас «ГНУ/Линукс».

Спецификой рынка свободных ОС, особенно, основанных на ядре «Линукс», является их существование в виде «популяции» параллельно развивающихся вариантов, называемых «дистрибутивами» (от англ. distributive kit – «распространяемый комплект»). Обычно дистрибутив включает в себя, помимо системных программ, большое количество прикладных программ и пакетов.

Несвободные открытые операционные системы

Свое значение сохраняют и несвободные открытые операционные системы, такие как «Солярис», «AIX», «Тру64 Юникс». Как правило, они применяются в сочетании с соответствующими аппаратными платформами, сопровождаются и поддерживаются производителями последних. Большинство свободных прикладных программ и пакетов перенесены или легко переносятся на такие ОС.

Альтернативные операционные системы

Большинство альтернативных (нестандартных) операционных систем вытеснены сегодня в ниши и не претендуют на универсальность. Ниже рассмотрены исключения.

«Майкрософт Уиндоуз НТ» («Майкрософт Уиндоуз 2000», «Майкрософт Уиндоуз Экс-Пи»). ОС этой серии позиционируются компанией «Майкрософт» как альтернатива стандартным (открытым) ОС и получили широкое распространение в сегменте однопользовательских настольных микрокомпьютеров («ПК») архитектуры x86/IA-32. «НТ» – дальний потомок ОС «Ар-Эс-Экс» и «Ви-Эм-Эс» корпорации «Диджитал», вытесненных в свое время открытыми ОС с миникомпьютеров.

Для «Майкрософт Уиндоуз НТ» существуют специальные пакеты (Cygwin, UWIN, UNIX Services for Windows), эмулирующие системные вызовы, оболочку и утилиты открытых ОС на платформе этой ОС, так же, как и реализации стандартной графической платформы («Оконной системы Икс»). Кроме того, для многих программ и пакетов с графическим интерфейсом существуют «родные» переносы в «НТ» (т.е. с заменой стандартной графики на интерфейс Win32).

Обольщаться по этому поводу не стоит: опыт применения альтернативных ОС в большинстве случаев окажется более чем ущербным.

«МС-ДОС» («Майкрософт Уиндоуз 3.х, 9х, Ми»). Для ОС этой серии также существуют эмулирующие стандартную архитектуру пакеты и переносы популярных свободных программ, однако многие механизмы (например, распределение полномочий) здесь отсутствуют в принципе.

«Классическая» «МакОС». Под торговой маркой «МакОС» вплоть до версии «МакОС X» (исключительно) компания «Эппл Компьютерз» поставляла самодельные ОС для своих ПК «Эппл Макинтош», до сих пор находящиеся в эксплуатации. Под «классическую» «МакОС» перенесено лишь небольшое количество свободных программ.

Следует заметить, что сегодня «Эппл» под той же торговой маркой поставляет «МакОС X» – «бутерброд» из свободной открытой ОС «Дарвин» и проприетарных графических компонентов; под «Дарвин» существуют (или легко осуществимы) переносы большей части свободных программ и пакетов. Старые ПК «Макинтош», ресурсов которых недостаточно для запуска «МакОС Х», могут быть модернизированы установкой на них «ГНУ/Линукс» соответствующей версии.

1.2 Практическая интеграция

Сильными техническими сторонами открытых ОС, выгодно отличающими их от любых альтернатив в плане практической интеграции (разворачивания, поддержания в работоспособном состоянии, непротиворечивого расширения и наращивания), являются:

поддержка широкого спектра аппаратных платформ (самыми «всеядными» являются системы на основе ядра «Линукс»);

поддержка различных топологий многопользовательских систем: от совокупности независимых рабочих станций до многотерминальных систем, в том числе, включающих компьютеры на разных аппаратных платформах.

В качестве существенной проблемы, сдерживающей стандартизацию во многих категориях систем, часто называют сложности с поддержкой многих устройств «потребительского» класса, ориентированных на архитектуры «IA-32» (IBM PC-совместимые) и «PowerPC» («Макинтоши»). Поставщики таких устройств нередко утаивают важные технические параметры и другую информацию, необходимую для разработки драйверов для своих видеокарт, модемов и пр.

Мы склонны считать это скорее проблемой в политике закупок, чем проблемой открытых ОС. Помимо всего прочего, владельцы таких изделий сплошь и рядом сталкиваются со сложностями и при смене версий ОС, поддерживаемых их поставщиками (производитель может прекратить свое существование или поддержку конкретного устройства или поссориться с разработчиком самой такой ОС). При приобретении оборудования, которое будет эксплуатироваться длительное время, всегда следует обращать внимание на доступность технической документации[6], а не только «пользовательских инструкций».

Поддержка различных топологий важна, поскольку позволяет найти применение, в том числе, и устаревающему (недостаточному по своим характеристикам для непосредственного исполнения нужных программ) оборудованию. Старые IBM PC-совместимые компьютеры или «Макинтоши» ранних моделей (в том числе, на основе процессоров от Motorola) могут включаться в сеть в качестве X-терминалов, и даже уже не выпускаемые алфавитно-цифровые терминалы можно присоединить к дешевому мультиплексору.

Топологии. Вообще говоря, топологии вычислительных систем (например, учебных классов) можно разделить на следующие категории.

1. Совокупность автономных рабочих станций (standalone WS; персональных компьютеров). Каждая станция содержит копию ОС и необходимых прикладных пакетов, пользовательские файлы хранятся также на локальном диске. Эта топология исключает затраты на разворачивание и поддержание локальной сети, однако без всякого преувеличения ее можно назвать «администраторским адом»: даже такая простая операция как обновление какого-либо программного пакета, требует «врачебного обхода» всех машин, которых может быть и десяток, и сотня. Кроме того, на пользователей ложится забота о воспроизведении своих данных в следующем сеансе (например, сохранением их на съемный носитель или жестким закреплением мест в классе за пользователями), что отнимает массу времени и приводит к неразберихе. Сильной ее стороной является высокая «живучесть»: выход из строя любого устройства означает в худшем случае утрату работоспособности одного рабочего места.

2. Система рабочих станций без данных (dataless WS). Рабочая станция без данных также содержит локальную копию ОС и прикладных пакетов, однако рабочие каталоги пользователей хранятся на файл-сервере локальной сети, объединяющей станцию. Та же сеть может использоваться и для централизованного администрирования систем, и встроенные административные средства открытых систем делают выполнение типовых процедур достаточно эффективным. Однако возрастают издержки за счет расходов на сеть и рисков выхода из строя сервера, что повлечет за собой неработоспособность целого класса или нескольких классов.

3. Система бездисковых (diskless) рабочих станций. Бездисковые рабочие станции подобны рабочим станциям без данных с тем дополнением, что не только данные, но и ОС и прикладные программы хранятся на файл-сервере. Сеть бездисковых станций предъявляет более высокие требования к производительности сервера и сети, чем сеть станций без данных, однако сами станции несколько дешевле, и администрировать такую систему еще проще.

4. Система терминалов («тонких клиентов») и прикладного сервера. В отличие от сети рабочих станций («толстых клиентов»), концепция «тонких клиентов» предполагает, что на рабочем месте исполняются только терминальные функции, а сами программы (и системные, и прикладные) запускаются на выделенном сервере. Эта топология предъявляет самые высокие требования к производительности и надежности сервера и сети, зато сами терминалы могут быть очень дешевыми и при этом надежными (нагрузка на процессор в терминале невысока, он может работать без принудительного охлаждения, диска в терминале нет в принципе, таким образом, X-терминал может быть собран вообще без движущихся частей).

(Интересной «вариацией на тему» является разработка Московского государственного индустриального университета «Горыныч», представляющая собой двух– или трехтерминальный комплекс, собранный на основе одного IBM PC-совместимого системного блока и работающий под управлением ОС «ГНУ/Линукс» (www.ctc.msiu.ru). Отличие от классической терминально-серверной архитектуры заключается в том, что дополнительные «терминалы» (видеоадаптеры и USB-клавиатуры и мыши) включаются не в локальную сеть, а в шину отдельного компьютера.).

5. Смешанные топологии. В одной и той же сети могут сосуществовать терминалы с рабочими станциями. Кроме того, машины с маргинальной производительностью могут использоваться в качестве рабочих станций при запуске «легких» (нетребовательных к ресурсам) программ и как терминалы – при исполнении «тяжелых» (ресурсоемких).

Существуют методики выбора оптимальной топологии исходя из профиля рабочих задач, конъюнктуры рынка и параметров уже эксплуатируемого оборудования. Скорее всего, в отличие от коммерческой среды, в реальных сегодняшних школьных условиях, включающих хроническое недофинансирование и спорадические, зависящие больше от вышестоящих органов, чем от самих школ, закупки и поставки оборудования, эти методики редко применимы. Однако сама гибкость топологии позволяет эффективным образом использовать и вновь приобретаемое, и уже имеющееся, и устаревающее оборудование.

Подбор оборудования. Все элементы перечисленных топологий, включая терминалы, рабочие станции и серверы, могут реализоваться на основе самого массового IBM PC-совместимого оборудования. Кроме того, можно задействовать менее распространенные PowerPC– и UltraSPARC-машины, а также старые «Макинтоши» на основе Motorola 68K (в качестве терминалов). В нашу школу вряд ли попадет что-то более экзотическое.

Стартовая мощность X-терминала – Intel 486DX-66 или эквивалентный по производительности процессор (хотя теория показывает возможность запуска X на процессорах i486SX и i386, нам не доводилось видеть, чтобы это приводило к удовлетворительным результатам) с 16 МБ памяти.

Рекомендуемый начальный уровень рабочих станций – PII600 или Celeron 800 со 128 МБ ОЗУ (многие программы могут нормально эксплуатироваться при гораздо меньшей производительности).

Для нормальной работы в бездисковой топологии сеть желательна (а при терминальной – необходима) как минимум 100-мегабитная.

Производительность серверов необходимо расчитывать; на сайтах производителей можно найти методики оценки.

Как уже отмечалось, нужно по возможности следить за доступностью технической документации на комплектующие (или, что то же самое, за их присутствием в списках аппаратной совместимости ведущих поставщиков «Линукс»– и «БСД»-систем).

Рекомендуемые параметры мониторов определяются Гигиеническими требованиями, принимаемыми Министерством образования; практика показывает, что их лучше соблюдать.

Еще один совет, который можно найти в рекомендациях по интеграции, устарел: одно время были популярны упрощенные «мыши» без средней кнопки, работать с которыми в современных графических средах не слишком удобно, и их рекомендовали избегать, однако сегодня большинство «мышей» снабжены колесом прокрутки, также действующим как средняя кнопка.

Администрирование. К задачам администрирования относится установка и обновление программ и пакетов, управление пользователями (распределение полномочий), резервное копирование данных, определение технической политики взаимодействия системы со внешними сетями и т.п.

Плохая новость заключается в том, что администратор – дорогая рабочая сила. Хорошая – в том, что при правильном проектировании и разворачивании системы последующее администрирование требует минимальных усилий.

При стабильном исполнении типовых задач один подготовленный специалист может осуществлять текущее администрирование десятков независимых систем (не считая систем, являющихся простыми копиями друг друга, например, одинаковых рабочих станций в учебном классе). Системный администратор на полный рабочий день может потребоваться разве что «набитой под завязку» техникой школе; в большинстве же случаев оптимальным решением будет приходящий специалист на неполный рабочий день или договор на выполнение административных функций со специализированной компанией (возможно, как часть договора на поставку систем или интеграцию).

«ГНУ/Линукс» и «БСД». Существуют два распространенных мифа относительно дистрибутивов, основанных на ядре «Линукс», с одной стороны, и восходящих к «БСД» – с другой.

Первый из них заключается в том, что «“Линукс” – для клиентов, “БСД” – для серверов». Это неправда не только в части «Линукс»-систем, «прекрасно чувствующих себя» на серверах, но и в отношении «БСД», совершенно нормально приспособленной для «настольного» применения (по крайней мере, в ипостаси FreeBSD).

Второй сводится к тому, что «“Линукс” под GPL, “БСД” под “БСД”-лицензией». На самом деле, как «БСД»-, так и «ГНУ/Линукс»-дистрибутивы включают в себя множество пакетов под различными свободными лицензиями. При этом в прикладной части состав пакетов практически одинаков, да и в системной и инструментальной пересекается более чем наполовину.

Кроме этих сказок, существует масса поводов для препирательств между «фанами» этих двух концептуальных направлений свободного ПО, в каковых препирательствах мы никому не рекомендуем принимать участия. Рыночная конъюнктура сегодня такова, что в «Линукс» вкладывается больше средств, она шире используется, специфические навыки работы с ней более распространены, литература доступнее.

Реальное основное различие (помимо технических тонкостей) заключается в том, что «БСД»-сообщества более склонны к централизации, а «ГНУ/Линукс» – к диверсификации. Свободные системы «БСД» на сегодня существуют в четырех вариантах: FreeBSD, NetBSD, OpenBSD и Darwin[7]. Число известных дистрибутивов «ГНУ/Линукс» превышает сотню[8].

Большая часть нижеприведенной информации для перспективных пользователей «БСД» не нужна.

Дистрибутивы. «Дистрибуция» означает «распространение» или «распределение». В товарной экономике «дистрибутор» – фирма, занятая передачей продукции от производителя розничной торговле, которая может играть сколь угодно активную роль в маркетинге, но на товар прямого влияния не оказывает.

В программном обеспечении «разработчик дистрибутива» – важное активное звено в процессах разработки, использования и применения программ. Его роль не менее важна, чем роль разработчиков отдельных программ.

Сила свободного ПО не только в том, что любая программа может свободно использоваться как таковая (включая ее модификацию и распространение) (система на основе «Линукс» может быть собрана полностью «вручную»[9], что весьма рекомендуется в курсе подготовки продвинутых администраторов и системных программистов (а также всем серьезно интересующимся тем, как системы устроены изнутри), но совершенно излишня для всех остальных), но и в том, что идеология «интеллектуальной собственности» исключена как помеха на пути объединения программ в системы.

Таким образом, конечный пользователь может получать все (или почти все) необходимые ему программы – не только составляющие операционную систему или среду, но и прикладные – из одних рук, готовыми к совместному применению, если найдется разработчик дистрибутива с близкими целями.

Первые дистрибутивы ОС на основе ядра «Линукс» («SLS» и «Slackware»; последний выпускается и сегодня, хотя больше популярен среди профессиональных администраторов, чем среди других категорий пользователей) появились десять лет назад, когда это ядро стало стабилизироваться и находить своих пользователей вне академического сообщества и сообщества системных программистов. К настоящему времени существует более сотни дистрибутивов, получивших более или менее широкую известность, и сама множественность дистрибутивов стала важной чертой и отличительным признаком ОС на ядре «Линукс».

Не стоит надеяться, что появится один «самый правильный» дистрибутив; скорее, уменьшение конкуренции в разработке дистрибутивов знаменовало бы собой кризис развития этих систем.

Когда-то бытовало чрезмерно упрощенное представление о цикле программного обеспечения, так называемая «каскадная модель». Позже стало понятно, что, коль скоро речь идет о сложных программах, а тем более о системах программ, «каскадная» идеализация неадекватна, и реальный процесс гораздо лучше описывается в терминах «спирали»; с этим связан и известный афоризм (кажется, восходящий еще к пятидесятым годам): «У разработки больших систем не бывает завершения, бывают только релизы».

Функция разработчика дистрибутива заключается не в том, чтобы просто «собрать программы в кучу», красиво упаковать и продать, а, скорее, в том, чтобы обеспечить эффективную коммуникацию между, с одной стороны, авторами программ (и прочих произведений, входящих в дистрибутивы) и, с другой, конечными пользователями, а также самих конечных пользователей. Упрощенно структуру дистрибутива можно представить как коллектив мэйнтейнеров – лиц, отвечающих за поддержание пакетов (единиц в системе) в хранилище в актуальном состоянии и системной целостности в соответствии с некоторой концепцией в интересах сообщества пользователей. На границе команды разработки и пользовательского сообщества разворачиваются сервисы, которые могут служить ресурсной подпиткой разработки дистрибутива.

Поставка очередного выпуска дистрибутива (на дисках или через Сеть) – лишь один шаг в этой коммуникации[10]. Выбор дистрибутива со стороны конечного пользователя – больше, чем просто выбор товара; по сути дела это выбор «узла присоединения к инфраструктуре». Не все аспекты функционирования ОС, а тем более, прикладных платформ и пакетов, стандартизованы, поэтому часть знаний и навыков администратора специфичны для дистрибутива.

Однако еще важнее, что дистрибутив определяет ближайший круг общения и стиль общения, в которое неизбежно вступает конечный пользователь. Большая часть литературы, в которой различные дистрибутивы сравниваются между собой[11], сосредоточена на технических различиях, однако, гуманитарные и «коммунитарные» (относящиеся к жизни сообщества) аспекты представляются более важными.

Наилучший способ выбора «своего» дистрибутива заключается, видимо, в том, чтобы познакомиться с информацией, приводимой на сайте разработчика или издателя, почитать архивы списков рассылки или форумов (обращая внимание на стиль общения, отношение к новым и менее опытным участникам обсуждений), найти нескольких пользователей с определенным опытом в близкой к вашей сфере приложения и пообщаться с ними напрямую. Полезным может оказаться набор критериев, изложенный в следующих двух разделах.

Критерии для выбора дистрибутива.

Общая пользовательская аудитория и срок существования дистрибутива. Общее правило: чем более широка аудитория, тем быстрее исправляются ошибки и тем проще найти помощь в решении той или иной задачи. По большому счету, это самый важный параметр дистрибутива, хотя и с нюансами, касающимися специфической сферы применения и языковой среды (см. следующие два пункта).

Пользовательская аудитория в сфере применения. Чем больше конечных пользователей применяют дистрибутив в вашей сфере деятельности (например, в школьной практике), тем проще найти помощь в решении специфических для этой сферы задач.

Пользовательская аудитория в языковой среде. Воспользоваться преимуществами развитого пользовательского сообщества может помешать языковой барьер. Важным, таким образом, является наличие достаточного количества пользователей с родным (или хорошо знакомым) для вас языком. Ее наличие (и присутствие в команде людей, пользующихся или хотя бы знакомых с родным для вас языком) также важно в плане отсутствия проблем (или легкости их решения) с локализацией.

Местная (в географическом смысле) пользовательская аудитория. Распространение электронной почты и других приложений Интернет сделало «местный» фактор менее значимым, но не отменило его. Если рядом с вами (особенно в учебном заведении, расположенном в том же городе) накоплен серьезный опыт пользования тем или иным дистрибутивом, это серьезный довод в пользу его выбора.

Документированность. Значение имеет также документированность особенностей дистрибутива и наличие свежих переводов документации.

Консервативность/склонность к экспериментированию. Некоторые составители (такие, как «Дебиан») более склонны к консервативным, проверенным временем решениям, а некоторые (например, «РедХэт») более смелы в экспериментах. Что вам важнее: иметь самые свежие версии программ или меньшую вероятность ошибки? – Не торопитесь с ответом, для него нужны опыт и приходящая только с опытом мудрость, и ответ не будет однозначным.

Спектр поддерживаемого оборудования (HCL). Наличие формального списка поддерживаемого оборудования или (hardware compatibility list, HCL) – серьезный довод в пользу дистрибутива, особенно, если ваш парк оборудования комплектуется на случайной основе. Если у вас постоянный поставщик оборудования и он сотрудничает с кем-либо из составителей дистрибутивов – это еще более серьезный довод в пользу последнего.

Поддержка необходимых программ (состав дистрибутива в прикладной части). Как ни странно, это гораздо менее значимый параметр, чем перечисленные выше. Легче самому дополнить несколькими программами дистрибутив, в остальном удовлетворяющий вышеперечисленным критериям.

Критичность несвободных компонентов. Большинство популярных дистрибутивов (кроме Debian GNU/Linux), по крайней мере, в наиболее полном варианте, включает, помимо свободных, и несвободные программы. Правильная политика заключается в том, чтобы отделять свободное от несвободного и исключать зависимость основной функциональности от несвободных программ (например, в текущем (2.2) выпуске дистрибутива ALT Linux Master все несвободное сосредоточено на девятом диске). Важным является также свободное лицензирование (или, по крайней мере, лицензия на свободное распространение в неизменном виде) документации, каковой политики придерживаются не все разработчики.

Информационная и ценовая политика разработчика. При прочих равных, преимущественно стоит входить в отношения с поставщиком, придерживающимся полной прозрачности разработки дистрибутивов. Технически это означает свободный доступ (на чтение) к дереву разработки через cvs или ftp или, по крайней мере, простую регистрационную процедуру для получения такого доступа. Разработчики, закрывающие процесс и лишь периодически сбрасывающие его результаты в релизы, скорее всего, готовят сюрпризы своим пользователям, и редко такие сюрпризы оказываются приятными

Цена изданий на дисках обычно не играет большого значения (поскольку приобретается один-два комплекта на десятки компьютеров) и варьирует незначительно из-за конкуренции между промышленно тиражированными дистрибутивами и альтернативой самостоятельного переписывания с одолженных дисков или через Интернет. Цена «компактного» (один-три диска плюс брошюрка) дистрибутива в России – порядка 200-300 р., «обширного» (шесть-десять CD плюс несколько томов документации) – от одной до трех тыс. р. Публикация дистрибутивов на DVD, возможно, уничтожит феномен «компактного» малодискового дистрибутива и приведет к дальнейшему снижению цен[12].

Альтернативным способом получения дистрибутива является его полная или попакетная загрузка через Сеть (на сайтах разработчиков практически всегда они есть), что может оказаться дороже, но оперативнее приобретения дисков. Чаще всего пользователи сочетают приобретение комплектов дисков по мере выхода очередных релизов и загрузку по Сети исправлений и обновлений в периоды между релизами.

Технические параметры дистрибутивов.

Бинарная установка или установка из исходников? В сообществе «БСД» в качестве штатной процедуры установки принято «портирование», т.е. автоматизированная компиляция и сборка пакетов для целевой машины из исходников. В сообществе «ГНУ/Линукс» в качестве штатной процедуры установки принята распаковка бинарных (прекомпилированных) пакетов, и до недавнего времени (появления так называемых source-based дистрибутивов) все дистрибутивы технически поддерживали именно этот способ установки (хотя, разумеется, администратор мог и пересобрать любой пакет).

Преимущество установки из исходников – оптимизация под конкретную машину и меньший объем пакетов. Преимущество бинарной установки – более высокая ее скорость. Следует иметь в виду, что сборка некоторых пакетов на компьютере персонального класса может длиться более десяти часов, и пересборка всех часто использующихся программ может занять несколько суток.

Программа установки, управление пакетами и утилиты настройки. Как уже замечено, большинство дистрибутивов «ГНУ/Линукс», включая самые популярные, предусматривают установку с первоначальной настройкой и обновление с использованием прекомпилированных программ, собранных в пакеты. Пакет, который может включать одну или более программ, файлы конфигурации, документацию и т.п. является минимальной единицей установки или обновления штатными для дистрибутива средствами. В отдельные пакеты составителями собираются также исходные коды, соответствующие прекомпилированному пакету. Процедуры установки, удаления, обновления пакетов называются управлением пакетами.

Стандарта на пакетирование и управление пакетами не существует. Распространение получили три формата пакетов: rpm (впервые появившийся в дистрибутиве RedHat и применяемый сегодня большинством составителей дистрибутивов), deb (применяемый Debian) и tgz (применяемый Slackware). На формат пакета завязаны программа установки и управления пакетами («rpm» для rpm, «setup» для tgz и «dpkg» для deb), способная отслеживать зависимости между пакетами (ситуации, когда для нормальной работы программы из одного пакета требуется программа (возможно, определенная версия) из другого пакета, или, наоборот, когда программы из разных пакетов являются взаимоисключающими в рамках одной системы).

В последние годы развиваются усовершенствованные средства управления пакетами, позволяющие преодолевать некоторые ограничения, свойственные «rpm» и «dpkg» (в частности, отслеживать ситуацию смены имени (в отличие от номера версии) пакета). В качестве примеров таких средств можно назвать «apt» (дистрибутивы Debian, ALT Linux и Conectiva) и «yum» (дистрибутив ASPLinux).

Различные системы пакетирования и управления пакетами примерно равномощны, но используют отличающийся синтаксис. Начинающему администратору проще перейти от администрирования одной системы к другой, если в них применяется одна и та же программа управления пакетами, чем к системе с другой программой управления пакетами.

Одно время среди составителей дистрибутивов было модно создавать различные «утилиты настройки», обычно с графическими интерфейсами, позволяющие выполнять некоторые административные задачи альтернативным способом. По большей части этот опыт следует признать неудачным, так как попытки администрировать систему такими утилитами обычно рано или поздно приводят ее в неуправляемое или даже неработоспособное состояние.

Аппаратные платформы. Наконец, следует обратить внимание на аппаратные платформы, на которые ориентирован дистрибутив. Более половины существующих дистрибутивов ориентированы исключительно на IA-32 (IBM PC-совместимые компьютеры), большинство остальных поддерживает две-три аппаратные платформы, а «Дебиан» – целых десять, включая достаточно экзотический. Поддержка даже ненужного вам «железа» при прочих равных, тем не менее, является признаком зрелости дистрибутива.

Обзор самых популярных дистрибутивов.

Скорее всего, реальный выбор будет идти между дистрибутивами, либо входящими в «высшую лигу» по популярности в мире (Debian, RedHat, Mandrake и SuSE), либо разрабатывающимися в России (ALT Linux и ASPLinux)[13].

ALT Linux разрабатывается международным коллективом ALT Linux Team и публикуется одноименной московской компанией. Сильной стороной ALT является достаточно структурированное русскоязычное сообщество пользователей (включающее списки рассылки, справочные серверы, деловые связи ALT Linux и пр.), слабой – отсутствие на сегодня сколько-нибудь серьезной аппаратной базы для тестирования (и, как следствие, отсутствие формального HCL). ALT неплохо документирован[14]. Дистрибутив выходит с 2001 г., хотя следует учитывать и ранний опыт той же команды, выпускавшей до того русскую версию Linux-Mandrake

ASPLinux – в значительной мере остается производным от Red Hat, причем заявляется бинарная и аппаратная совместимость с последним. ASPLinux более консервативен, чем RedHat, поставка его включает неплохую документацию на русском. Сохраняя лучшие черты RedHat, он, в большинстве случае является более интересным, чем RedHat, вариантом, по крайней мере, для начинающего российского пользователя. Выпускается с 2001 г., хотя следует иметь в виду и более ранний опыт влившейся в коллектив ASPLinux украинской команды Black Cat Linux.

Debian GNU/Linux. «Образцово-показательный» Debian – единственный из популярных дистрибутивов, принципиально разрабатываемый в некоммерческих рамках. Официальные дистрибутивы Debian содержат пакеты исключительно со свободным софтом. У Debian наиболее формализованные и прозрачные правила взаимодействия в сообществе, причем многие процедуры технологизированы. Debian поддерживает самый широкий спектр аппаратных платформ. «Коробочные» продажи этого дистрибутива невелики, но он является самым популярным среди разработчиков ПО (около половины активных раработчиков свободного ПО пользуются именно им). В России Debian GNU/Linux издается московской компанией ALT Linux, являющейся также разработчиком собственного одноименного дистрибутива (см. выше). Debian GNU/Linux существует с 1993 г.

Linux-Mandrake. Этот дистрибутив, выпускающийся французской компанией MandrakeSoft, «отпочковался» в свое время (1996 г.) от RedHat и в какой-то момент даже догнал его по количеству коробочных продаж. Парадоксальным образом достаточно высокое качество разработки не помешало компании попасть в затруднительное положение, но компания продолжает выпуск своего дистрибутива, текущая версия которого оценивается пользователями как весьма удачная и сохраняет популярность.

RedHat Linux. Этот дистрибутив, выпускаемый американской компанией RedHat Software, наиболее популярен в мире среди непрофессиональных пользователей «ГНУ/Линукс», и является лидером по «коробочным» и OEM-продажам. Для RedHat собирается наибольшее количество несвободного софта, что важно для пользователей приложений, не имеющих удовлетворительных свободных реализаций. RedHat Linux существует с 1994 г. В России выходит «кириллическое издание» RedHat, издающееся питерской компанией Linux-ink.

SuSE Linux. С вхождением SuSE в группу аутсайдеров «ГНУ/Линукс»-дистрибуции UnitedLinux, стремящихся за счет объединения усилий отвоевать часть рыночной доли RedHat, перспективы дистрибутивов SuSE, имеющих, несомненно, свои преимущества, становятся весьма туманными, хотя текущее состояние проекта достаточно стабильное[15].

Среди неназванных неплохие шансы стать по-настоящему популярным имеет также относительно новый дистрибутив Gentoo. В отличие от перечисленных – это дистрибутив, предполагающий установку из исходников (source-based, см. выше).

Любой из перечисленных дистрибутивов (также, как и многие из неперечисленных) может быть использован для знакомства с «ГНУ/Линукс» примерно с равным успехом. Любой из них, даже в минимальной (одно-трехдисковой) поставке содержит почти все из описанных в книге пакетов.

На случай прочих равных (и настоятельной необходимости немедленно выбрать дистрибутив для первого знакомства с «ГНУ/Линукс») лектор рискнет порекомендовать Debian GNU/Linux. Категорически не рекомендуются (в любой ситуации) Lindows и Caldera OpenLinux, а также дистрибутивы, разработка которых прекращена (Corel Linux, Storm Linux, Stampede, HP Secure Linux).

Рекомендуется также избегать «экзотических» дистрибутивов, хотя, как отмечалось выше, такие факторы, как, например, наличие «под боком» организации или группы с большим опытом в использовании даже относительно слабораспространенного (в мире или стране) дистрибутива, могут перевесить соображения популярности.

1.3 Почему командная строка?

Существует широко распространенное заблуждение, согласно которому графический интерфейс якобы представляет собой высшую и последнюю стадию развития пользовательских интерфейсов, а «командная строка» – это нечто примитивное и малополезное, если не устаревшее.

На самом деле, эта «иерархия» отражает не что иное, как порядок, в котором с двумя основными метафорами организации пользовательских интерфейсов познакомились пользователи персональных компьютеров. Вплоть до начала девяностых ПК были простыми и маломощными, поддержка графики и возможность комфортной работы с оконными графическими системами появилась на них недавно (даже в масштабе стремительно развивающейся информационно-технологической отрасли).

Однако за годы до этого графические интерфейсы уже широко применялись на рабочих станциях – конечно, более дорогом, редком и специализированном оборудовании. Если быть точными, то обе концепции в их более или менее современном виде сформировались примерно в одно время.

В 1967-68 гг. Дуг Энгельбарт представил прототип т.н. WIMP-интерфейса, т.е. интерфейса, использующего понятия окон (windows), пиктограмм (icons), меню (menus) и указателей (pointers), являющихся ключевыми и для сегодняшних графических пользовательских сред.

В 1968-69 гг. Кен Томсон и Деннис Ричи представили первый релиз ОС UNIX, по сути, явившейся прототипом артикулированной системы современных понятий практической информатики, таких, как процессы и файлы, и содержащей непротиворечивый, логичный и лаконичный язык работы с соответствующими им сущностями, который спустя полтора десятка лет стал стандартным пользовательским интерфейсом ОС.

Разумеется, как одна, так и вторая метафорические системы появились не на голом месте, и их родословную можно проследить вплоть до истоков вычислительной техники: до коммуникационной панели первых компьютеров, как вещи твердой и весьма графической (или, во всяком случае, живописной) – это конец сороковых, и до языков управления заданиями в первых программных планировщиках, загрузчиках и ОС – это середина пятидесятых, соответственно. Отметим, что идея управления компьютером как «прибором» – с помощью органов управления (неважно, «в железе» или нарисованных на экране) старше идеи «диалога» при помощи слов.

При этом для большинства пользователей знакомство с «командной строкой» до недавнего времени отягощалось радикальными «кастрацией» и изменением, которым язык стандартной оболочки ОС был подвергнут при разработке упрощенных ОС для ПК (таких, как «СиПи/М», «МС-ДОС» («ПиСи-ДОС») и клонов последней). Ограничиваясь знакомством со средствами «МС-ДОС» и ее командных файлов, о метафоре «командной строки» можно составить лишь весьма превратное и убогое представление.

Для людей старорежимных, начиная от возраста автора (ему чуть за 30) и старше, компьютер удивителен и страшен своей уникальной способностью к символической активности. Мы выросли в мире «глупых» вещей, пассивных или проявляющих свою активность чисто механически (как автомобиль, который может быстро довезти, или же раздавить, если вовремя не увернешься), и неспособных к диалогу в бытовом окружении. К диалогу способны были вещи культуры (книга, картина, симфония) – но опосредованно, в отдельных, отведенных для этого местах, в назначенное время и при тщательном отборе собеседников.

Возможно, пирожное и говорило, по Курту Левину, на своем кондитерском языке «съешь меня», но ничего подобного продемонстрированной нам недавно упаковке, говорящей «купи меня» уже обычным человеческим голосом (причем, с учетом физиоантропометрических данных приблизившегося покупателя), не было. Вещи были «глупыми», сколь бы изощренный ум своих создателей они не воплощали, а умными были только люди.

Автор до сих пор находится под влиянием первого своего опыта в десятилетнем возрасте общения с компьютером, что-то ему ответившим в ответ на введенную строку. Ответившим осмысленно. (Подробностей он не помнит, но, скорее всего, первым ответом было указание на то, что команда содержит синтаксическую ошибку.) Слово страшен выше – не случайно, но, в конце концов, компьютеры были тогда надежно заперты в своих вычислительных центрах.

Роль клетки для этого зверя для очень многих сегодня играет гладкая поверхность «графических интерфейсов», скрывающая диалог. Компьютер, прикрытый таким образом, уже не демонстрирует пугающую символическую наготу. Он реагирует на нажатую кнопку с картинкой – можно успокаивать себя, что это такая хитрая машинка: пылесос после нажатия кнопки сосет, а компьютер – печатает, связано все чисто механически, и никакого человечка, который с изнанки интерфейса посмотрел, куда же ты нажал и определил, что сделать с картинкой, нет.

На самом деле призрак маленьких человечков есть – за кулисами гладкой разрисованной поверхности идет обмен такими же – mutatis mutandis – сообщениями, что озадачили автора, когда он был маленьким. От нынешних маленьких их хотят попрятать, как электрический ток за изоляцией, чтобы не стукнуло. Но в шкафу каждого компьютера, будь он трижды персональный, спрятан скелет искусственного разума, при всей условности последнего выражения.

Существует влиятельная тенденция в современных гуманитарных дисциплинах, получившая распространение в основном в англоязычном мире и связанная с остроумными теориями канадского ученого Маршалла Мак-Люэна, утверждавшего, что письменная («визуальная») культура связана с гипертрофией аналитических функций человеческого интеллекта на определенных стадиях его развития, и что ее сменяет культура «аудиальная», направленная на синтез целого путем рассеивания внимания, и возврат к доиндивидуалистическому, общинному сознанию, от полиса и урба – к «глобальной деревне».

С этой сменой он связывал рост популярности телевидения (и относительное снижение популярности чтения как досуга) и «клип-культуры», а его последователи указывают и на несомненный рост в девяностые популярности «графических пользовательских интерфейсов» компьютеров, причем не только в быту, но и в деловом окружении.

Мак-Льюэн, впрочем, в своем «зондировании» (как он именовал свое творчество, весьма последовательно отказываясь называть свои позднейшие произведения «текстами») был достаточно ироничен, что в гораздо меньшей степени наблюдается в творчестве его последователей.

Разумеется, каждый имеет право, хотя оно особо и не оговорено в Конституции, на персональные фобии, и даже право постфактум рационализировать их в теориях. Однако мы полагаем, что никому не должно быть позволено транслировать эти фобии другим, тем менее – подрастающему поколению.

Компьютеры (и новая генерация «умных» приборов, машин и механизмов, включая промышленные, канцелярские и бытовые) отличаются от всего, созданного человеком ранее, способностью непосредственно манипулировать символами, воспринимать символы и сообщать символы человеку, т.е., в некотором роде вести с ним диалог.

Стоит ли называть это свойство компьютеров и программ «искусственным интеллектом» – отдельный вопрос, но сам факт, по нашему мнению, должен занять одно из основных мест в содержании учебного предмета информатики. В этом смысле, наблюдаемая тенденция к вытеснению программного инструментария, являющего это свойство в самой методически и дидактически откровенной форме, из школьных курсов кажется нам крайне неприятной и нуждающейся в коррекции.

Мы с энтузиазмом относимся к применению графических интерфейсов, как в традиционной сфере компьютерной графики, так и в новых, перспективных приложениях. Картинка часто стоит сотни слов, а энергичный жест способен выразить простую мысль быстро и однозначно.

Однако мысль о том, что пиктограммами и жестами можно заменить полноценный язык, напоминает нам лишь одну из гениальных идей академии наук в Лагадо, описанной Джонатаном Свифтом в «Третьем путешествии Гулливера»:

«А так как слова суть только названия вещей, то автор проекта высказывает предложение, что для нас будет гораздо удобнее носить при себе вещи, необходимые для выражения наших мыслей и желаний».

Глядя на визуально-дизайнерское произведение очередного их последователя, лишь удивляешься: из какого мешка он достал значок, выражающий идею: «Вход с жующими мороженое несовершеннолетними леопардами в темное время суток запрещен»? И почему он думает, что этот значок интуитивно понятен?

«Мне часто случалось видеть двух таких мудрецов, изнемогавших под тяжестью ноши ... При встрече на улице они снимали с плеч мешки, открывали их и, достав оттуда необходимые вещи, беседовали в течение часа».

В Лагадо попытка мудрецов осуществить масштабное внедрение своего изобретения закончилась тем, что:

«Женщины, войдя в стачку с невежественной чернью ... пригрозили поднять восстание, требуя, чтобы языку их была предоставлена полная воля ... так простой народ постоянно оказывается непримиримым врагом науки!»

График нагляден, лишь пока цифры на нем можно разглядеть, а пиктограммы осмысленны только при выборе из немногих вариантов (даже сотню дорожных знаков выучить уже непросто). Для артикулированного и гибкого выражения идей (далеко не все из которых можно нарисовать) и их связи человечество выработало такой инструмент, как языки (естественные и формальные), и замены им пока не предвидится.

1.4 Сеанс работы и команды

Интерфейс оператора ОС представляет собой интерпретирующий язык, конструкции которого могут выполняться непосредственно при их вводе оператором (интерактивный режим) или из файлов (режим выполнения сценариев).

Как и любой язык, язык оболочки команд и ОС нуждается в изучении. Как и при изучении любого языка – естественного или искусственного – первые шаги достаточно трудны. Однако изучить его легче, чем любую развитую систему научной нотации (математической или химической) даже в объеме средней школы, и неизмеримо легче, чем иностранный язык. Вводные курсы в открытые ОС успешно прошли миллионы человек.

Загрузка и разгрузка системы

Изначальный запуск программ, составляющих операционную систему, называется загрузкой ОС, их завершение – ее разгрузкой, а загрузка сразу вслед за разгрузкой – перезагрузкой.

Эти действия относятся к административным, то есть для их выполнения нужно обладать соответствующими полномочиями.

Многопользовательские машины и серверы разгружаются обычно лишь перед ремонтом или модернизацией оборудования, а перезагружаются – после обновления ядра, важных системных программ или библиотек.

Однако на настольных, портативных и мобильных машинах выполнение этих процедур в большинстве случаев делегируется всем пользователям, и нет необходимости регистрироваться в системе в качестве администратора (и даже иметь такую возможность, то есть знать пароль администратора), чтобы выполнить ее разгрузку или перезагрузку. Такие машины часто выключаются по окончании рабочего дня.

На микрокомпьютерах для загрузки системы обычно не требуется выполнять каких-то специальных действий. При включении машины автоматически выполняется следующая последовательность процедур.

Загружается в память и начинает исполняться вшитый загрузчик. Это миниатюрная программа, располагающаяся в энергонезависимой памяти (ППЗУ или флэш) на системной плате, которая пытается загрузить следующую программу-загрузчик с устройства, указанного в настройках (также располагающихся в энергонезависимой памяти). Такими устройствами могут быть сетевой адаптер, фиксированный (жесткий) диск или привод съемного носителя информации (дискеты, CD, DVD или ZIP-диска). Бездисковые машины загружаются с сетевого адаптера (для этого в локальной сети должен присутствовать сервер, предоставляющий по запросу загрузчик). Автономные машины загружаются обычно с фиксированного диска. Со съемного носителя загружаются автономные машины при установке на них новой ОС или проведении восстановительных работ.

Загрузчик ОС (LILO, GRUB или другой) загружает ядро операционной системы. Загрузчик может быть настроен на выдачу перед загрузкой меню, в котором перечислены различные варианты загрузки или даже различные ОС, установленные на фиксированных дисках машины или в локальной сети.

После этого управление передается загруженному ядру операционной системы, которое выполняет запрограммированную последовательность действий, включая собственное конфигурирование (подгрузку модулей), и запуск корневого процесса, запускающего системные сервисы и программы и т.д.

Такая (кажущаяся сложной) трехзвенная последовательность загрузки обеспечивает необходимую гибкость в администрировании машины. Для оператора же она сводится в большинстве случаев к тому, что некоторое время машина активно мигает лампочками сетевого контроллера и/или привода фиксированного диска, а на ее консоль (терминал, подключенный непосредственно к машине) выдается серия диагностических сообщений.

Показателем успешной загрузки системы является вывод на консоль (и на другие терминалы, если таковые имеются) приглашения к регистрации: как правило оно содержит логотип ОС и/или организации, сведения о локальной системе (включая ее имя, тип и тактовую частоту процессора, объем оперативной памяти) и строку «login:».

Некоторые машины настраиваются на автоматический запуск в ходе загрузки графической оконной системы «Икс». В этом случае (а также при регистрации на икс-терминале) приглашение к регистрации будет иметь вид окна с полями «login» (регистрационное имя) и «password» (пароль).

Начиная с момента передачи управления ядру (начала загрузки собственно ОС) машину не следует выключать, не выполнив процедуру разгрузки ОС. Разгрузка ОС и выключение машины описаны в документации. В большинстве случаев самым быстрым (хотя и не самым изящным) способом будет одновременное нажатие клавиш Control-Alt-Del и физическое выключение машины при появлении сообщения и/или логотипа вшитого загрузчика (БИОС).

Вход в систему и выход из системы

Для того, чтобы взаимодействовать с компьютером, нужно зарегистрироваться в ОС. Регистрируясь («входя» в систему) , вы сообщаете системе, что на определенном терминале (реальном или виртуальном) с ней работает определенный пользователь. Система полагает, что пользователь продолжает работу, пока он явным образом не разрегистрируется (не «выйдет» из системы).

Время от входа до выхода из системы называют сеансом работы в ней. Сеансом называют также совокупность команд, поданных пользователем за это время.

Программа регистрации запрашивает регистрационное имя (login) и пароль (password). Регистрационное имя – это имя, под которым пользователь занесен в список пользователей, поддерживаемый в системе. Оно уникально для машины и может быть известно другим пользователям. Пароль – это личный секрет пользователя, он не должен быть известен больше никому.

Пароли нужны для того, чтобы предотвратить регистрацию в системе под чужим именем. На машине, все пользователи которой абсолютно доверяют друг другу, можно устанавливать пустой пароль, тогда для регистрации в системе достаточно будет ввести регистрационное имя. При этом, если машина включена в сеть, таким пользователям должна быть запрещена «удаленная» регистрация (регистрация с других машин).

Регистрационные имена не соответствуют однозначно физическим лицам. Во-первых, целый ряд имен не допускают регистрации под собою вовсе; «от их имени» исполняются системные программы и сервисы.

Во-вторых, одно и то же лицо может регистрироваться на машине «в разных ролях». Если вы сами администрируете систему, то для выполнения административных задач вы регистрируетесь под именем главного пользователя (root). Для решения прикладных задач (чтения почты, получения информации из WWW, редактирования текстов, программирования, чего угодно) вы регистрируетесь под именем «обычного пользователя», учетную запись которого для себя создали.

Выполнять прикладные задачи, зарегистрировавшись под именем главного пользователя (root), нельзя.

Если вы легальный пользователь машины, администрируемой другим лицом, администратор сообщит вам (или предложит выбрать) ваше регистрационное имя и пароль.

Если вы сами администрируете систему, то, скорее всего, уже создали учетную запись для себя при установке системы.

Далее мы обсуждаем пользовательницу Алису, имеющую учетную запись alice на машине wonderland и знающую свой пароль (мы его не знаем).

Рис. 1-1

На алфавитно-цифровом терминале Алиса регистрируется, вводя в ответ на приглашение «login» имя alice и завершая ввод нажатием клавиши Enter, и, затем, вводя свой пароль (пароль при вводе не отображается) и завершая его ввод нажатием той же клавиши (Рис. 1-1).

После этого программа (это уже не программа регистрации, а программа-оболочка операционной системы) выводит подсказку («приглашение»).

Достаточно типичная подсказка изображена выше; она состоит из регистрационного имени и имени машины, разделенных знаком «@» (читается «эт»), за которыми следует имя текущего каталога. Все это заключено в квадратные скобки, за которыми следует символ подсказки «$».

Возможно, на вашей машине строка подсказки выводится в другом формате. Как и почти всё в открытых системах, формат строки подсказки легко настраивается главным пользователем (для всех пользователей машины) или каждым пользователем для себя.

Чтобы получить строку приглашения, зарегистрировавшись в системе с автоматическим запуском оконной системы «Икс» или на икс-терминале, следует запустить программу эмуляции алфавитно-цифрового терминала (например, поставляемую вместе с «Икс» «xterm»). Способ запуска зависит от конкретного оконного менеджера и/или графической среды, его следует узнать из документации или от администратора.

Выдача подсказки означает, что оболочка готова принимать команды. Команда – это строка, которая будет принята к исполнению после того, как пользователь, введя ее, завершит ввод нажатием клавиши Enter.

До того, как клавиша Enter нажата, команда принята не будет. Отменить набираемую команду до нажатия Enter можно, нажав Control-U. Современные оболочки (такие, как «bash») допускают редактирование командной строки до ее ввода. Если при наборе команды допущена ошибка и замечена до нажатия Enter, можно с помощью стрелок переместить курсор на нужное место, удалить ошибочный символ нажатием клавиш Del («удаление», удаление символа над курсором) или Backspace («забой», удаление клавиши слева от курсора) и вставить правильный символ.

Простые команды состоят из одного слова. Возможно, простейшей (и одной из обязательных к заучиванию) является команда «exit». Эта команда приказывает оболочке немедленно завершиться (Рис. 1-2).

Рис. 1-2

Таким образом Алиса завершила свой первый сеанс работы в системе, состоящий из одной команды выхода. Этой командой заканчивается любой сеанс работы в системе, хотя не всегда она подается в явном виде.

Простая команда

Простая команда – это строка, состоящая из:

(необязательных) присвоений значений переменным окружения команды;

(необязательного) имени команды;

(необязательных и допустимых только после имени команды) аргументов команды.

Эти три части команды разделяются промежутками, в качестве которых обычно выступает символ пробела[16]. Отдельные аргументы также разделяются промежутками. Промежутки в начале и конце строки игнорируются, так же, как и дополнительные промежутки (например, второй идущий подряд знак пробела).

Выше мы уже познакомились с командой «exit», которая подавалась (вводилась) без аргументов. Вот еще две команды, которые могут подаваться без аргументов: «date», «cal». Обе они относятся к датам календаря.

Команда «date» (Рис. 1-3) выводит текущую дату и время.

Рис. 1-3

Команда «cal» выводит календарь (Рис. 1-4).

Рис. 1-4

Поданная без аргументов, команда «cal» выводит календарь на текущий месяц. Однако она может вывести календарь и на другой месяц, а также на целый год (Рис. 1-5).

Рис. 1-5

Как мы видим, вывод команды может существенным образом зависеть от аргументов. В данном случае смысл аргументов прозрачен: в первом примере ими были порядковый номер месяца и год, соответствующие месяцу, на который мы хотели получить календарь, а во втором – только год.

Синтаксис (допустимые значения и, во многих случаях, порядок следования) аргументов зависит от конкретной команды, так же, как их семантика (смысл).

Нарушение синтаксиса (синтаксическая ошибка оператора) влечет за собой сообщение об ошибке (Рис. 1-6).

Рис. 1-6

Иногда оператор может ввести команду, корректную синтаксически, но не соответствующую задаче, то есть совершить семантическую ошибку. В следующем примере (Рис. 1-7) Алиса хотела получить календарь на апрель пятого года, но перепутала порядок следования аргументов.

Рис. 1-7

Результатом выполнения команды стал вывод календаря за май 4 г. У программы, исполняющей команду, во многих случаях нет шанса «догадаться» о семантической ошибке. В данном случае Алиса, возможно, заметит свою ошибку, поскольку календарь предваряется названием месяца и года, но далеко не всегда ошибка будет такой очевидной[17].

Ситуация, когда команда, допускающая передачу ей параметров, предполагает некоторые значения этих параметров, если они ей не переданы явно, достаточно типична. В этом случае говорят о поведении команды по умолчанию[18]. Например, команда cal по умолчанию выводит календарь на текущий месяц.

Страницы руководства по простым командам

Текущая версия стандарта на ОС описывает 176 команд. В различных системах их доступно от нескольких десятков до нескольких тысяч, и выучить детали синтаксиса и семантики каждой практически невозможно. Поэтому для систем, поддерживающих мобильность пользователей, стандартом предусмотрена выдача электронных страниц руководства по команде «man»[19]. Например, «man cal» должна вывести информацию, соответствующую приведенной для команды «cal» в Справочных материалах.

В некоторых случаях названия сущностей, описанных в различных страницах руководства, совпадает. Например, названию «link» соответствует не только команда операционной системы, но и системный вызов (используемый программистами). В таком случае можно явно указать номер требуемого раздела. Команды ОС описаны в разделе 1, соответственно, получить страницу руководства по команде «link» можно командой «man 1 link»[20].

В большинстве случаев вывод «man» не поместится на экране терминала. В этом случае вывод будет автоматически пропущен через так называемый фильтр постраничного вывода.

Подобно текстовому редактору, фильтр постраничного вывода отображает текст на экране, позволяет «пролистывать» его вверх или вниз, но без возможности редактирования. В большинстве случаев в качестве фильтра будет выступать либо стандартная команда «more», либо команда «less». В любой из них прекратить отображение можно нажатием клавиши «q», пролистнуть текст на экран вперед – клавишей «f», на экран назад – «b».

1.5 Файлы и файловые структуры

Создание и удаление файлов

Именем файла в открытой ОС может быть любая строка поддерживаемых символов, не содержащая нулевого символа[21] и символа косой черты («/»), но рекомендуется ограничиться символами, входящими в переносимый набор символов имен файлов. Регистр (заглавность или строчность) букв является значимым.

Рис. 1-8

Далее Алиса будет применять имена из символов, входящих в переносимый набор, а также кириллических букв, входящих в русский алфавит (Рис. 1.8).

Создать файл можно командой «touch», указав ей в качестве аргумента имя несуществующего файла. До этого стоит удостовериться, что такого файла действительно не существует, с помощью команды «ls» (сокращение от английского «list» («перечислить»)), выводящей список файлов (если они существуют), имена которых перечислены в качестве ее аргументов (Рис. 1-9).

Рис. 1-9

На Рис. 1-10 среди аргументов, указанных в командной строке, присутствует «-l» («эль»). Аргумент, начинающийся с дефиса, называется ключом команды. Большинство стандартных команд могут применяться с ключами, модифицирующими их действие. Аргумент, не являющийся ключом, называется операндом.

Рис. 1-10

Ключ «-l» задает «длинный» формат вывода команды. Перед списком файлов выводится строка с количеством блоков (обычно 512-байтных), занимаемых перечисленными файлами. Файлу соответствует при этом строка-список из семи полей (они разделены символом табуляции, отображаемым при выводе на экран пробелом или серией пробелов), перечисленных в таблице на Рис. 1-11.

Рис. 1-11

Поле «размер» – это размер или длина файла в байтах. Алиса лишь создала файл, но ничего не записала в него; такой файл имеет нулевую длину и называется пустым файлом.

Тем не менее, у него есть все атрибуты файла, включая время последней модификации (в данном случае «последней модификацией» явилось само создание файла) и собственно имя.

Удалить существующий файл можно командой «rm» с именем файла в качестве аргумента (Рис. 1-12).

Рис. 1-12

Каталоги

Если команда «ls» подается без операндов (т.е. если она подана без аргументов вообще или только с аргументами-ключами), результатом станет вывод списка имен всех файлов в текущем каталоге (Рис. 1-13).

Рис. 1-13

Дело в том, что в виде файлов хранится вся информация в системе – все программы, данные, необходимые для их работы, данные пользователей (включая тексты, изображения, звук), и даже, как правило, само ядро ОС. В минималистической встроенной системе файлов может быть сотни, в типичной настольной системе – тысячи, на сервере, обслуживающем многих пользователей – десятки, сотни тысяч или даже миллионы.

Файлы организуются в файловую структуру, задающую их логическое расположение. Файловая структура открытых ОС является иерархической: файлы содержатся в особых файлах – каталогах, каталоги, в свою очередь, могут содержаться в других каталогах и т.д. Вершиной файловой структуры служит каталог «/», называемый корневым каталогом файловой структуры.

В открытых ОС логическая файловая структура независима от физического размещения файлов на дисках или других носителях. Соответствие физического носителя или его части (раздела жесткого диска) фрагменту файловой структуры системы устанавливается в ходе монтирования этого носителя.

Несъемные носители (например, жесткие магнитные диски), как правило, монтируются в ходе загрузки ОС по предзаданному сценарию, а демонтируются, соответственно, в ходе разгрузки. Съемные носители должны монтироваться после их установки в привод и демонтироваться перед физическим снятием. Монтирование носителя – административная процедура, но на настольных машинах монтирование съемных носителей, как правило, делегируется пользователю, а некоторые современные ОС (в частности, «ГНУ/Линукс») позволяют его автоматизировать.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Первые десять «лекций» упомянутого цикла также публиковались отдельной брошюрой[73].

Вернуться

2

Пользуясь случаем, мы рады поблагодарить редакцию «Информатики» за возможность обратиться к широкой педагогической аудитории и, конечно же, всем читателям за отзывы, замечания и предложения, которые мы постарались учесть при подготовке этой книги.

Вернуться

3

Например, типичная цена одно-двухдискового дистрибутива российской сборки, включающего софт, достаточный для обеспечения школьной программы по информатике, не превышает трехсот рублей, в то время, как комплект из «Майкрософт Уиндоуз» и «Майкрософт Офис», покрывающий лишь часть программы, со всеми скидками обойдется не дешевле трех тысяч на каждое рабочее место.

Вернуться

4

В ноябре 2001 года, во время рабочей встречи «Свободное программное обеспечение», проведенной Высшей школой экономики и издательским домом «Компьютерра» в рамках разворачивания федеральной целевой программы «Электронная Россия»[74], было достигнуто принципиальное соглашение о том, чтобы учебные материалы, разработанные в ЦКТ МГИУ и касающиеся применения СПО в учебном процессе, были опубликованы также под свободной лицензией. И коллеги из МГИУ выполнили свое обещание, благодаря чему на их сайте можно найти учебник «Практическая информатика»[75] (также опубликован и выпущен в продажу в виде традиционного двухтомного издания).

Вернуться

5

В 2002 г. «Белл Лабз», подразделение «Эй-Ти-энд-Ти», занимающееся исследованиями и разработками, с какой-то целью релицензировало свободно одну из старых версию «Юникс», System 7, имеющую сегодня лишь историческое значение.

Вернуться

6

Следует также отметить, что зачастую недоступность технической документации скрывает различного рода подлоги и дезинформацию потребителя. Например для дешевого сканера с пластиковой механикой и слабой оптикой могут заявляться недостижимые в этом классе разрешение и цветопередача; при этом производитель «забудет» указать (или укажет мелким шрифтом), что они относятся не к работе самого устройства, а к результату программной интерполяции, выполняемой «закрытым» драйвером устройства. То же относится к заявляемой поддержке неправдоподобного количества протоколов дешевыми модемами и т.п.

Вернуться

7

Единым «концентратором» ссылок на сайты систем «БСД» является сайт www.bsd.org.

Вернуться

8

Ссылки на сайты большинства дистрибутивов «ГНУ/Линукс» можно найти на www.distrowatch.com.

Вернуться

9

Сборка системы на базе «Линукс» «с нуля» описана в книге Linux from Scratch (www.linuxfromscratch.org). Русский перевод можно найти на http://vnc.org.ua/lfsbook/.

Вернуться

10

Следует также понимать, что торговля коробками, как правило, не является основным бизнесом компании или команды, зарабатывающей чаще всего заказной разработкой и/или продажей услуг. Продажа коробок – низкорентабельные издательские проекты, в лучшем случае окупающие управление самим изданием.

Вернуться

11

Из русских публикаций в особенности отметим цикл статей Алексея Федорчука «Юникс для всех» (http://linuxshop.ru/unix4all/) и книгу: Алексей Федорчук, «Офис, графика, Web в Linux». – СПб.: BHV, 2001.

Вернуться

12

Ричард Столлмен. Руководство по GNU Emacs (тринадцатая редакция) – М.: Институт логики, 1999

Вернуться

13

Реально команды разработчиков этих двух дистрибутивов международные, как и большинства дистрибутивов, считающихся «зарубежными» по месту публикации.

Вернуться

14

Документация на издаваемые в России дистрибутивы ALT Linux и ASPLinux может быть найдена на http://docs.altlinux.ru и www.asplinux.ru/ru/docs, соответственно.

Вернуться

15

Во время подготовки книги к печати было объявлено о планах поглощения компании «SuSE» компанией «Новелл».

Вернуться

16

Промежутком также является знак табуляции, однако не следует применять табуляцию в этом качестве; большинство современных оболочек использует клавишу табуляции в интерактивном режиме особым способом. На самом деле, промежутком является и символ новой строки, который просто так ввести также не удастся, поскольку нажатие Enter означает ввод (передачу на исполнение) набранной команды.

Вернуться

17

По поводу приведенного примера заметим еще, что год «4» соответствует не две тысячи четвертому, и не тысяча девятьсот четвертому годам, а ровно четвертому году от Р.Х.

Вернуться

18

«By default», т.е. «при отказе» от явного указания параметров.

Вернуться

19

Сокр. от англ. manual – «руководство».

Вернуться

20

В документации, литературе и переписке часто имена команд ОС указываются с цифрой 1 в скобках, т.е. вместо «команда “link”» пишут «link(1)». Поскольку мы (почти) не обсуждаем сущностей, могущих оказаться омонимичными именам команд, мы такого соглашения не принимаем.

Вернуться

21

Нулевой символ не может быть так просто введен с клавиатуры, поэтому сейчас вам не нужно об этом беспокоиться.

Вернуться

73

Максим Отставнов. «Прикладные свободные программы в школе». – М.: «Медиа Технолоджи сервис», 2003.

74

Максим Отставнов (ред.). «Свободное программное обеспечение: бизнес-модели и корпоративные инициативы» – М.: ГУ-ВШЭ, 2001. Расширенную версию этого сборника можно найти на: http://www.otstavnov.com/fsr

75

С.В. Сергеев, Н.А. Роганова. Практическая информатика: учебное пособие. Ч.1 – М.: МГИУ, 2001. См. тж. http://www.ctc.msiu.ru/materials/

81

Министерство образования Российской Федерации. «Обязательный минимум содержания образования по информатике».

Вернуться