Introduzione a Linux

Prof. L. Ilardi

Un sistema di elaborazione è composto da un insieme di componenti fisici (hardware) tra cui la CPU, la memoria centrale, le unità di memoria di massa, e un insieme di programmi (software) che usano l’hardware per svolgere dei compiti di interesse per gli utenti del sistema.

Nella maggior parte dei computer moderni, i programmi attivati dagli utenti (applicazioni) non accedono all’hardware direttamente, ma attraverso la mediazione di uno strato di software detto Sistema Operativo.

Sistema di Elaborazione

Un Sistema Operativo (S.O.) è un insieme di programmi che operano sull’hardware di un calcolatore con l’obiettivo di:

semplificare lo sviluppo di programmi

realizzare politiche di gestione delle risorse hardware

Il Sistema Operativo si pone come interfaccia tra l’utente (o il software) e l’hardware, fornendone un’astrazione

Cos’è un sistema operativo?

Introduzione

Linux è un sistema operativo il cui Kernel è stato sviluppato da Linus Torvald nel 1991.

Esso si è sviluppato poi rapidamente perché il suo codice sorgente è stato immediatamente reso disponibile in rete

GNU/LINUX

In realtà si deve parlare di sistema GNU/LINUX.

GNU è il nome di un software completo UNIX-Compatibile, che rientra nella definizione di “Software libero”.

Il progetto GNU, era completo, tranne un componente: il Kernel

Quindi combinare Linux con il sistema GNU, ha prodotto il sistema completo oggi in uso

Software Libero

Il nucleo di LINUX è distribuito in accordo con la GNU General Public License (GPL), i cui termini sono stabiliti dalla Free Software Fondation

Il sistema LINUX non è di pubblico dominio, tuttavia è LIBERO

Componenti del Sistema 1/2

Componenti del Sistema 2/2

Kernel è il responsabile del mantenimento di tutte le più importanti astrazioni del sistema operativo

System Libraries definisce un set standard di funzioni, attraverso cui le applicazioni possono interagire con il kernel.

System Utilities sono programmi che compiono compiti specializzati di gestione, come quelli di configurazione.

Sistema multi-utente, multi-processo

In ingresso al sistema forniamo username e password

Il file etc/passwd contiene tutte le informazioni relativa all’utente:

account : password : numero_utente: numero_di_gruppo : commenti : cartella : programma_di_avvio

Esempio: root:x:0:0:root:/root:/bin/bash

La password non è però memorizzata in tale file

Verificate la corrispondenza delle informazioni, esegue la shell associata alla username presentata

Autenticazione

Esempio passwd

La Shell è un’interfaccia tra l’utente ed il sistema operativo. Il suo compito è leggere i comandi impostati dall’utente, interpretarli e richiedere al sistema l’esecuzione delle operazioni corrispondenti. BASH è il nome della shell di Linux più diffusa.

nei primi sistemi, l’utilizzo della shell avveniva attraverso terminali alfanumerici (tipicamente connessi al computer tramite linee seriali o modem) detti TTY (da TeleTYpe)

attualmente si accede alla shell attraverso programmi che “emulano” il funzionamento dei terminali in una finestra dello schermo

La Shell Bash

il prompt di bash (personalizzabile dall’utente) contiene informazioni come il nome della macchina, la directory corrente e il nome dell’utente, seguite dal carattere “$”

quando viene visualizzato il prompt, l’utente può digitare un comando per la shell; il comando viene terminato dal tasto di fine linea

la shell interpreta ed esegue il comando (che può produrre la stampa di informazioni di output), dopodiché presenta di nuovo il prompt e si rimette in attesa

Come si presenta il prompt

Bash

La sintassi dei comandi di base è semplice:

comando [argomento...] [modificatore...]

il nome del comando indica l’operazione da effettuare

gli argomenti (separati da spazi) specificano opzioni del comando o i dati su cui il comando deve agire (tipicamente, nomi dei file)

i modificatori (introdotti da caratteri speciali) sono interpretati dalla shell e cambiano il modo in cui la shell esegue il comando

Sintassi comandi

man [sezione] comando

visualizza la documentazione del comando passato come argomento (se disponibile)

durante la visualizzazione, si usa il tasto “spazio” per andare avanti, il tasto “b” per tornare indietro e il tasto “q” per uscire dal manuale

il manuale è diviso in diverse sezioni, che contengono oltre ai comandi della shell, le API del sistema operativo, la libreria standard del C e altre informazioni; è possibile specificare una particolare sezione premettendo il suo numero al nome del comando; esempio:

man 1 kill # comando kill della shell

man 2 kill # system call kill

Per incominciare…

man

Muoversi nel File System

Agire sui file e sulle directory

Verificare e modificare permessi e protezioni sui file

Ottenere informazioni sui processi

Comandi Shell

Il file system, è il sistema di gestione delle informazioni memorizzate sulla memoria di massa

Un file è essenzialmente un contenitore di dati omogenei.

In Linux il nome di un file non può iniziare con un numero e non può contenere caratteri particolari come punti interrogativi o asterischi

Linux è un sistema case sensitive

Esistono diversi tipi di file: i file comuni, le directory, i file a caratteri e i file a blocchi

In un sistema Linux ogni file viene collocato all'interno di una directory.

File System 1/2

File System 2/2

Un filesystem composto da directory può anche essere paragonato ad un albero, dove la directory principale o root o radice o /, rappresenta il tronco, mentre le sottodirectory rappresentano i rami dell'albero. Partendo dalla directory radice si può arrivare ad un file qualsiasi all'interno di una qualsiasi directory, così come partendo dal tronco si può arrivare ad una foglia qualsiasi di un ramo qualsiasi dell'albero

/

vmlinuzbin

etchome

lsbash

passwdmarcoAndreanoraletterecorso.txt

Porzione File System Linux

se un pathname comincia con ‘/’, il punto di partenza del percorso è la root directory, e il pathname si dice assoluto, altrimenti il percorso comincia dalla directory corrente, e il pathname si dice relativo;

il comando che consente di cambiare directory corrente è:

cd [pathname]

se il pathname non è indicato, ritorna alla home

il comando pwd stampa il pathname della directory corrente

Comandi per muoversi nel file system

Quando viene creata una nuova directory, vengono create in automatico due “sottodirectory speciali” chiamate . (punto) e .. (punto punto).

La prima fa riferimento alla directory corrente, la seconda alla directory padre.

mkdir e rmdir invece creano e distruggono una directory specificata con pathname

$ mkdir ./prova

Comandi per muoversi nel File System

Crea una nuova sottodirectory della directory corrente

mostra il contenuto di una directory.

La sintassi è: ls [opzioni...] [pathname...]

se non viene specificato un pathname, mostra il contenuto della directory corrente se il pathname indica una directory, mostra il contenuto della directory specificata altrimenti mostra le informazioni relative al file indicato dal pathname

normalmente viene mostrato solo il nome dei file; l’opzione -l visualizza informazioni più P dettagliate

Comando ls

Le operazioni di base sui file:

cp copia uno o più file

mv rinomina o sposta uno o più file

rm cancella uno o più file;

Nota bene: non è possibile annullare la cancellazione!

Le opzioni di questi comandi consentono (tra le altre cose) di effettuare le operazioni ricorsivamente su un intero albero di directory.

Il comando mv funziona anche con le directory; i comandi cp e rm funzionano con le directory se si utilizza un’apposita opzione.

Comandi sui file

Comando effetto

cp nome_file1 nome_file2 Copia il contenuto del file1, nel file2, sovrascrivendo il secondo

cp nome_file1 [file2 file3…] directory

Copia i file nella directory specificata dal pathname

cp –r directory_s directory_d Copia la directory sorgente nella directory destinazione

cp –i nome_file1 nome_file2 Copia avvertendo che si sovrappone il contenuto

mv … … Ammette le stesse opzioni di copy. La differenza è che elimina la sorgente dopo la copia

rm nome_file Rimuove il file

rm –r directory Rimuove in forma ricorsiva (Attenzione!!)

sintassi comandi

Esempio Comandi

Se l’argomento di un comando contiene il carattere ? o il carattere *, la shell espande l’argomento sostituendolo con la lista dei nomi dei file che “combaciano” con l’argomento, dove un nome di file viene considerato combaciante se:

i caratteri non speciali dell’argomento corrispondono a caratteri identici del nome del file

le occorrenze del carattere ? nell’argomento corrispondono a un singolo carattere qualsiasi del nome del file

le occorrenze del carattere * nell’argomento corrispondono a sequenze (anche vuote) di caratteri qualsiasi nel nome del file

Caratteri Speciali 1/2

Anche i caratteri [ e ] (parentesi quadre) e { e } (parentesi graffe) sono espansi facendo riferimento ai nomi dei file; in particolare:

la sequenza [abc...] nell’argomento può combaciare con uno qualsiasi dei caratteri ‘abc...’ nel nome del file; è possibile indicare anche intervalli di caratteri con una notazione del tipo: [a-z] (tutti i caratteri da ‘a’ fino a ‘z’ inclusi)

la sequenza [ˆabc...] nell’argomento può combaciare con un singolo carattere che non sia uguale a nessuno dei caratteri ‘abc...’; anche in questo caso è possibile specificare intervalli

la sequenza {xxx,yyy,zzz,...} nell’argomento può combaciare con una qualsiasi delle stringhe ‘xxx’, ‘yyy’, ’zzz’, ...

Caratteri Speciali 2/2

Esempi caratteri speciali

esempi ? e *

* tutti i file della directory corrente

??? tutti i file della directory corrente con un nome di tre caratteri

*.txt tutti i file il cui nome finisce in .txt nella directory corrente

*pp* tutti i file il cui nome contiene la sottostringa ‘pp’ nella directory corrente

*/*.pdf tutti i file il cui nome finisce in .pdf contenuti in sottodirectory della directory corrente

../x??/* tutti i file contenuti in una directory il cui nome è ‘x’ seguita da due caratteri, che si trova nella parent della directory corrente

Esempi [ e ] e { e }

[aeiou]* tutti i file (della directory corrente) il cui nome comincia per vocale

[ˆaeiou]* tutti i file il cui nome non comincia per vocale

*[0-9][0-9]* tutti i file il cui nome contiene due cifre decimali consecutive

[0-9a-f]* tutti i file il cui nome comincia per una cifra esadecimale

*.{pdf,txt} tutti i file il cui nome termina in .pdf oppure in .txt

Esercizio

Data la porzione di file system a lato, utilizzando solo pathname assoluti, indicare i comandi necessari per visualizzare:

I nomi dei file sotto la directory oro

I nomi dei file presenti sotto la directory gabriele

I nomi dei file presenti sotto la directory bin

/

bin…homegabrielenoraorocollanegioiellialtrobiancogiallomelodia

Data la stessa porzione di file system, supponendo di essere posizionati nella directory nora, scrivere i comandi necessari per:

Copiare il file collane su un file novecento sotto la stessa directory oro, usando pathname assoluti

Copiare il file bianco in biancoAntico, sotto la stessa directory gioielli, usando pathname relativi

Copiare tutti i file presenti nella directory gioielli sotto la directory altro

Provare a usare il comando copia con opzione –i, per copiare bianco in giallo

Esercizio

Il comando find consente di effettuare in modo semplice la visita di un albero di directory, selezionando i file che soddisfano alcune condizioni e applicando ad essi delle operazioni.

Sintassi:

find pathname... [operazioni...]

i pathname specificati indicano i punti di partenza della visita ricorsiva delle directory

le operazioni sono usate sia per specificare i criteri di selezione dei file, che le azioni da effettuare su ciascun file (o sottodirectory) selezionato

per default, sono selezionati tutti i file, e l’azione effettuata è la stampa su standard output del pathname di ciascun file selezionato

find

Nome criterio significato

-name nome seleziona i file con nome che corrisponde all’argomento

-iname nome Come –nome, e non considera minuscolo o maiuscolo

-ctime n Seleziona i file creati n giorni fa

-mtime n Seleziona i file modificati n giorni fa

-atime n Seleziona i file acceduti n giorni fa

-empty Seleziona i file vuoti

-size n Seleziona i file di una data dimensione

-type c seleziona i file e le directory il cui tipo è specificato dal carattere c (es: f indica un file normale, d una directory)

Alcuni criteri di selezione per find

Azione significato

-print stampa su standard output il pathname del file selezionato (azione di default)

-fprint file la scrittura viene effettuata sul file specificato

-exec comando argomenti... ‘;’

esegue per ciascun file selezionato il comando indicato; all’interno degli argomenti la stringa ’{}’ è sostituita dal pathname del file selezionato

-ok comando argomenti... ’;’ simile a -exec, ma chiede conferma all’utente prima di eseguire il comando

Alcune Azioni

Comando Significato

find . –iname ’*.pdf’ Stampa tutti i file pdf

find . -atime +100 Stampa i file non usati da almeno 100 giorni

find . -iname ’*.avi’ -size -1024k

Stampa i file di estensione avi, di dimensione inferiore ad 1 MB

find new -type f -atime +365 -exec mv ’{}’ old ’;’

Sposta nella cartella old, tutti i file in new a cui non si accede da più di un anno

find . -iname ’*.bak’ -ctime +9 -ok rm ’{}’ ’;’

rimuove tutti i file di estensione bak, creati più di 9 giorni fa chiedendo conferma

Alcuni esempi

Scrivere nel file large.txt l’elenco dei file di piu di un megabyte.

Scrivere nel file modificati.txt, l’alenco dei file modificati da meno di 10 giorni

Copiare tutti i file con estensione pdf e txt in una cartella mydocuments.

Esercizi

Protezione dei File 1/2

Ad ogni file e directory, il sistema associa una serie di informazioni tra cui:

Nome del proprietario

Nome del gruppo di appartenenza

Tipo di file

Dimensione

Permessi di accesso al file

Un indirizzo ai blocchi del disco su cui è memorizzato il contenuto del file

I permessi di accesso al file sono descritti da tre triple di attributi di protezione. Ogni tripla consiste di tre flag

Accesso in lettura, flag “r”

Accesso in scrittura, flag “w”

Accesso in esecuzione, flag “x”

Mediante il comando “ls –l” si possono ottenere diverse informazioni sui file, tra cui le informazioni sul tipo di file e le protezioni in corrispondenza della prima colonna.

-rw-r--r--

drwxrwx--x

Il primo elemento indica il tipo di file:

-: file normale

d: directory

c: file speciale a caratteri

b: file speciale a blocchi

p: indica che il file è di tipo FIFO

l: riferimento simbolico ad un file

I rimanenti si riferiscono come dicevamo ai permessi associati al proprietario, al gruppo associato al proprietario e a tutti gli altri.

Il simbolo x, ha significato di “permesso di esecuzione” nel caso di file, di “permesso di attraversamento” nel caso di directory. Se non si ha il permesso di attraversamento, non si può in alcun modo usare un file o una sottodirectory al di sotto di essa.

Protezione dei File 2/2

Tipo file Proprietario Gruppo altri

- rw- r-- r--

File normale Permesso di lettura e scrittura

Permesso di sola lettura

Permesso di sola lettura

d rwx rwx --x

Directory Permesso di lettura del

contenuto della directory e

modifica. E di “attraversamen

to”

Permesso di lettura del

contenuto della directory e

modifica. E di “attraversamen

to”

Permesso di attraversame

nto della directory

esempio

Esempio permessi

root

Il termine root (o super utente o superuser) viene utilizzato nei sistemi Linux, per indicare il nome utente predefinito dell’amministratore di sistema.

L’utente root è colui in grado di compiere operazioni non consentite ad utenti standard

Esso può lavorare su ogni risorsa senza essere limitato dai permessi

Il super user ha poteri assoluti sul sistema. Il suo prompt standard è il carattere “#”.

Un utente qualunque in possesso della password di root può trasformarsi in super user con il comando su.

su [-] [nome utente]

Ossia il comando permette non solo di essere utente root, ma anche di impersonare un qualunque altro utente.

I comandi per la modifica dei permessi, tipicamente in modalità super user, sono i seguenti:

chown [-opzioni] nuovo_utente file

chgrp [-opzioni] nuovo_gruppo file

Ad un utente è permesso modificare il permesso dei file che gli appartengono tramite il comando:

chmod [-opzioni] modifica_permessi file

Cambiare i permessi

Codici utente Descrizione

U proprietario

G Gruppo

O Altri

Operatori Descrizione

+ Aggiunge permessi

- Rimuove permessi

Codici Permesso Descrizione

R Lettura

W Scrittura

X esecuzione

Forma simbolica

La forma ottale è costituita da 3-4 cifre che possono assumere valore da 0 a 7. La prima è opzionale e non la trattiamo. Ogni cifra è interpretata come somma delle prime 3 potenze del 2( 20,21, 22):

0400 lettura consentita al proprietario

0200 scrittura consentita al proprietario

0100 esecuzione consentita al proprietario

0040 lettura consentita al gruppo

0020 scrittura consentita al gruppo

0010 esecuzione consentita al gruppo

0004 lettura consentita agli altri

0002 scrittura consentita agli altri

0001 esecuzione consentita agli altri

Forma ottale

comando esito

chmod o-rw nome_file Elimina i permessi di lettura e scrittura per gli utenti non appartenenti al gruppo dell’utente proprietario

chmod a+rw nome_file Aggiunge il permesso di lettura e scrittura a tutti

chmod g+w nome_file Aggiunge il permesso di scrittura al gruppo

chmod 0700 nome_file Permesso di scrittura, lettura ed esecuzione per il proprietario e alcun permesso per il gruppo e gli altri

chmod 0764 nome_file Permesso di esecuzione, lettura e scrittura al proprietario, lettura e scrittura al gruppo, sola lettura ai rimanenti

Esempi comandi

Dare al file risultati di nostra proprietà, presente sotto la directory corrente, i permessi di:

1. Solo lettura da parte di qualunque utente;

2. Lettura, scrittura, esecuzione per noi e nulla per gli altri

3. Scrittura ed esecuzione per noi e solo esecuzione per gli atri

4. Lettura, scrittura ed esecuzione per noi e per il nostro gruppo e solo lettura per gli altri

Il tutto usando sia la notazione simbolica che la notazione ottale

Esercizi per cambio dei permessi

I processi lanciati dalla shell hanno sempre almeno tre stream aperti:

lo standard input, normalmente collegato alla tastiera, da cui vengono effettuate operazioni come la scanf del C

lo standard output, normalmente collegato al terminale, su cui vengono effettuate operazioni come la printf del C

lo standard error, anch’esso associato al terminale, su cui di solito i comandi effettuano la scrittura dei messaggi di errore

La shell consente, attraverso modificatori sulla linea di comando, di associare questi stream a qualcosa di diverso dalla tastiera e dal terminale.

Standard input, standard output, standard error

Sintassi

comando < pathname

quando il processo effettua un’operazione di input, il dato viene letto dal file specificato in luogo della tastiera

il file deve essere un file di testo contenente la sequenza di caratteri che l’utente avrebbe digitato da tastiera

Sintassi

comando > pathname

comando >> pathname

quando il processo effettua un’operazione di output, il dato viene scritto sul file specificato anzichè sul terminale

la prima forma cancella il vecchio contenuto del file prima dell’esecuzione del comando

con la seconda forma, l’output del comando viene aggiunto in coda al contenuto precedente del file

Per ridirigere lo standard input e standard output

Un processo è un programma in esecuzione che utilizza le risorse ad esso allocate.

Un thread (detto processo leggero) è un flusso di esecuzione che condivide delle risorse con altri thread.

I processi rappresentano l’esecuzione di un unico programma, mentre i thread rappresentano contesti di esecuzione distinti e concorrenti all’interno di un singolo processo che esegue un singolo programma

Il kernel di Linux non distingue tra thread e processi.

Un thread è un particolare tipo di processo che condivide delle strutture con altri processi

Thread e Processi

Identità dei processi:

Identificatore del processo (PID): identificatore univoco del processo per segnalarlo al SO

Credenziali: Identificatore di utente o di gruppo, che ne determinano i diritti di accesso al sistema ed ai file

Personalità: può modificare la semantica di alcune chiamate di sistema

Ambiente di un processo: è ereditato dal padre e consiste di 2 vettori, il primo degli argomenti, il secondo d’ambiente

Contesto di un processo: è il contesto del programma in esecuzione in ogni istante, quindi cambia continuamente e si compone di Contesto di scheduling, Contabilizzazione delle risorse, tabella dei file…

Gestione dei processi in Linux

Acuni comandi per il processo sono:

ps: elenca i processi in esecuzione

pstree: Elenca i processi in esecuzione in modo strutturato

top: Mostra l’utilizzo delle risorse da parte dei processi ad intervalli regolari

id: da informazioni su UID e GID

……

Comandi per informazioni sui processi

Il comando ps stampa l’elenco dei processi attivi. Sintassi

ps [opzioni...]

Per default, il comando visualizza solo i processi dell’utente corrente che sono stati creati da un terminale. Le seguenti opzioni cambiano la visualizzazione:

l elenco composto da più elementi informativi

u viene indicato il particolare utente a cui appartiene il processo

f visualizza in modo semplificato la dipendenza gerarchica tra i processi

a visualizza i processi appartenenti ad altri utenti

Comando ps

Comando Effetto

ps Elenca i processi appartenenti all’utente che da il comando

ps a l Elenca tutti i processi fornendo un dettaglio più ampio

ps a r Elenca tutti i processi in funzione esclusi quelli in pausa

Esempi ps

Se un comando è seguito dal carattere speciale &, il processo che viene creato diventa un processo in background (lett. “sullo sfondo”). La shell non attende la terminazione del processo prima di passare al comando successivo, e i caratteri che l’utente digita non vengono passati come standard input al processo.

I processi in background sono normalmente utilizzati per operazioni lunghe, di cui l’utente non vuole aspettare la terminazione. Inoltre, mentre i processi in foreground sono normalmente terminati quando l’utente chiude la shell, i processi in background continuano la loro esecuzione.

Processo in background

Il comando kill consente l’invio di un segnale a un processo. Il segnale può essere usato, tra le altre cose, per forzare la terminazione del processo.

Sintassi

kill [segnale] pid...

Il comando kill

Segnale significato

-TERM Terminazione del processo

-KILL Terminazione forzata del processo

-STOP Sospensione del processo

Un processo può essere sospeso inviandogli il segnale -STOP, oppure (se è in foreground) digitando CTRL-Z.

Un processo sospeso può essere ripreso in background usando il comando:

bg [pid]

oppure può essere ripreso in foreground usando il comando:

fg [pid]

In entrambi i casi, se il PID non è specificato, si fa riferimento all’ultimo processo sospeso.

I comandi fg e gb

Provare i comandi alla slide precedente per poi discuterne in classe. Ad esempio si consideri il seguente comando, si spieghi cosa compie e quindi si uccida il processo associato:

find / > elenco.txt &

Esempio