Операционная система UNIX пользуется в нашей стране заслуженной известностью. Начиная с 1985 г. вышло порядка 10 книг, рассказывающих об этой системе или ее отечественных аналогах. Специалисты в области вычислительной техники и программисты в других отраслях давно уже применяют систему в своей профессиональной деятельности. Развиваются советские операционные системы ДЕМОС, ИНМОС, МОС и другие, представляющие собой различные вариации на тему UNIX.

Жизнь UNIX оказалась большой и насыщенной событиями. Появившись 20 лет тому назад как инструментальная среда для профессиональных программистов, система благодаря своему изяществу быстро приобрела поклонников и стала использоваться широко. Одно из основных свойств UNIX — мобильность — позволило переносить ее на компьютеры с различной архитектурой, что существенно повысило интерес к ней. Нельзя сказать, что шествие UNIX было триумфальным, поскольку она оказалась не свободной от недостатков (слабость межпроцессного взаимодействия, низкая надежность, недружественность человеко-машинного интерфейса, неразвитость прикладного багажа и др.) и обладала не слишком выдающимися техническими характеристиками, но всем этим пришлось поступиться ради концептуального изящества, универсальности и мобильности. Хотя система и была реализована на большинстве 16-разрядных компьютеров, коммерческого распространения она там не получила и, как правило, побивалась любой операционной системой, создававшейся специально для данной архитектуры. Постановка на 16-разрядные компьютеры скорее была данью моде и рекламе, чем серьезной коммерции.

Начавшаяся эпоха 32-разрядных микропроцессоров постепенно подтверждает прогнозы о том, что родным для UNIX станет именно этот класс компьютеров. Неважные технические характеристики системы компенсируются высокими техническими параметрами компьютера, а мобильность делает ее перенос более предпочтительным, чем разработка новой операционной системы для 32-разрядной архитектуры. В еще большей степени система оказалась пригодной для активно развиваемых в последнее время компьютеров с RISC-архитектурой.

Утвердившись на 32-разрядных компьютерах, UNIX, по-видимому, вступила в период зрелости. "Изюминки" системы стали классикой системного программирования. Ведущие компьютерные компании, имеющие устойчивую репутацию производителей собственных операционных систем, делают серьезную ставку на UNIX для своих 32-разрядных компьютеров. Ассоциации UNIX International и Open Software Foundation под эгидой соответствующих фирм (AT&T и IBM) усиливают борьбу за лидерство в сфере UNIX. Рабочие группы института IEEE под эгидой международной организации стандартов ISO разрабатывают стандарты на интерфейсы мобильной операционной среды, беря за основу интерфейсы UNIX.

Книга Б. В. Кернигана и Р. Пайка — это не просто еще одно издание по модной системе. Написанная превосходными специалистами, один из которых (Б. В. Керниган) стоял у истоков UNIX и языка Си, книга заметно выделяется в общем потоке литературы по UNIX, в том числе и переведенной у нас. При сравнительно небольшом объеме рассматриваются не только общие вопросы строения, функционирования и использования системы, программирования основных операций, но и инструментарий обработки текстов, а также средства создания программ. Соотношение глубины изложения и широты охвата материала выбрано близким к оптимальному, и у читателя по прочтении очередной главы не возникает ощущения, что он либо получил весьма поверхностные сведения, либо, наоборот, чрезмерно углубился в нечто не столь существенное.

Операционная система UNIX начала свой жизненный путь на "заброшенной" машине DEC PDP-7 BELL Laboratories в 1969 г.

[1]

К. Томпсон при поддержке Р. Канадея, Д. МакИлроя, Д. Осанна и Д. Ритчи написал небольшую систему разделения времени общего назначения, оказавшуюся достаточно удобной, что привлекло энтузиастов-пользователей и послужило основанием для приобретения более мощной машины — PDP-11/20. Одним из первых пользователей системы считается Д. Ритчи, который помог в 1970 г. перенести ее на PDP-11. Д. Ритчи также разработал и написал компилятор с языка программирования Си. В 1973 г. Д. Ритчи и К. Томпсон переписали ядро системы UNIX на языке Си, отойдя от традиции создания таких программ на языке Ассемблера. В этом последнем варианте система в основном сохранилась и по сей день.

В 1974 г. UNIX была передана университетам "для образовательных целей", а несколько лет спустя нашла и коммерческое применение. В течение всего этого периода система UNIX продолжала совершенствоваться в BELL Laboratories, получив признание в лабораториях, при создании программного обеспечения, в центрах обработки информации, при поддержке операций телефонных компаний. В настоящее время диапазон ее использования весьма широк — от микрокомпьютеров до самых больших универсальных машин.

В чем причины успеха системы UNIX? Их несколько. Во-первых, поскольку UNIX написана на языке Си, она переносима и, как уже отмечалось, имеет широкий диапазон применения. Во-вторых, доступны исходные тексты программ системы, написанные на языке высокого уровня, что позволяет легко адаптировать ее в соответствии с конкретными требованиями. Наконец, самое главное — это хорошая операционная система, особенно для программистов. Программная среда UNIX необычайно богата и результативна.

Вместе с UNIX появилось много новых программ и методов программирования, но никакая отдельная программа или идея не дает гарантии в отношении качества системы. Эффективность системы достигается благодаря определенному подходу к программированию, своего рода философии использования вычислительной машины. Основной смысл ее состоит в том, что мощь системы обусловливается взаимодействием программ, а не мощью самих программ. Многие программы UNIX могут решать простейшие задачи, но при объединении с другими программами они превращаются в универсальные и полезные средства. Поэтому в своей книге мы уделяем большое внимание вопросам, связанным с взаимодействием программ и с их использованием в качестве инструментария для создания других программ. Чтобы успешно работать с UNIX, необходимо не только знать, как применять ту или иную программу, но и понимать ее роль в системе.

По мере распространения UNIX число специалистов, хорошо владеющих системой, к сожалению, уменьшается. Помочь здесь может только время (когда-то и опытные пользователи, включая авторов, могли найти лишь "неуклюжее" решение задачи или написать программы для выполнения задач, с которыми вполне можно справиться уже существующими средствами). Конечно, найти элегантные решения без определенного опыта и знаний нелегко. Мы надеемся, что, изучив материал книги, вы достигнете такой степени компетентности, когда работа в системе, независимо от того, новичок вы или профессионал, становится эффективной и доставляет удовольствие.

Что такое UNIX? В узком смысле слова это ядро операционной системы разделения времени, т.е. программа, которая распоряжается ресурсами вычислительной машины и предоставляет их пользователям. Она дает пользователям возможность запускать свои программы, управляет периферийными устройствами машины (дисками, терминалами, печатающими устройствами и т.п.) и обеспечивает работу файловой системы, предназначенной для длительного хранения информации, в частности программ, данных или документов.

В более широком смысле под UNIX часто понимают не только ядро, но и такие важные компоненты, как компиляторы, редакторы, программы копирования и печати файлов. Сюда даже относят языки управления заданиями (командные языки). UNIX может также включать созданные вами или другими пользователями программы, работающие в вашей системе и предназначенные для подготовки документации, статистического анализа, или, скажем, "графические" средства. Значение слова "UNIX" в каждом конкретном случае зависит от того, на каком уровне вы рассматриваете систему. В дальнейшем изложении смысл этого термина вам будет ясен из контекста.

Иногда система UNIX кажется более сложной, чем она есть на самом деле. Новичку нелегко понять, как наилучшим образом воспользоваться доступными средствами. Но, к счастью, начинать работать в системе не так уж и трудно, а познакомившись с несколькими программами, вы получите достаточное стартовое ускорение. Цель настоящей главы помочь вам по возможности скорее освоить систему. Это не справочное руководство, а лишь краткий обзор приводимого в книге материала, причем многие вопросы будут рассмотрены более детально в последующих главах. Мы обсудим здесь следующие темы:

• основные понятия: вход и выход из системы, простые команды, исправление ошибок при вводе с терминала, связь между терминалами;

• повседневная работа: файлы и файловая система, печать файлов, каталоги, часто используемые команды;

Мы не собираемся здесь затрагивать вопросы, связанные с применением вычислительных машин, поскольку предполагается, что вы имеете представление о терминалах и о том, как ими пользоваться. Если по ходу изложения вам что-нибудь покажется непонятным, обратитесь за помощью к местному специалисту.

Система UNIX полностью

дуплексная

: символы, которые вы вводите с терминала, попадают в систему, а она посылает их назад на терминал, с тем чтобы они появились на экране. Обычно такой процесс подобен эху: символы просто копируются на экран, и вы можете видеть, что вводите, но иногда, например при вводе секретного пароля, эхо пропадает, и символы не появляются на экране.

Большинство символов на клавиатуре не имеет специального назначения, но есть символы, подсказывающие машине, как интерпретировать то, что вы вводите. Наиболее важным из них является символ, вводимый при нажатии клавиши

RETURN

. Он обозначает конец вводимой строки: в ответ на его ввод система передвигает курсор на начало следующей строки на экране. Прежде чем система начнет интерпретировать введенные символы, вы должны нажать клавишу

RETURN

.

RETURN

— это пример управляющего символа, т.е. невидимого символа, определяющего некоторые аспекты действий, выполняемых при вводе и выводе на терминал. На обычном терминале символ

RETURN

вводится с помощью отдельной клавиши, хотя большинство управляющих символов не связано с "персональными" клавишами. Для их ввода требуется нажать клавишу

CONTROL

, иногда обозначаемую как

CTRL

,

CTL

или

CNTL

, одновременно нажав еще одну клавишу, обычно соответствующую букве. Например, конец строки можно получить, нажав клавишу

RETURN

, либо (эквивалентный способ) при нажатой клавише

CONTROL

ввести символ '

m

' Поэтому

RETURN

можно называть "управляющее m". или

ctl-m

. Среди других управляющих символов необходимо выделить

ctl-d

, сообщающий программе, что ввод окончен: "

ctl-g

", вызывающий звонок на терминале:

ctl-h

, который часто называется "шаг назад" и может использоваться при коррекции ошибок ввода, и

Информация в системе UNIX хранится в

файлах

, которые весьма похожи на обычные учрежденческие "дела". Каждый файл имеет имя, содержание, место, где он хранится, и некоторую служебную информацию, в частности о владельце файла, размере последнего и т.д. Файл может содержать письмо, список имен и адресов, операторы текста программы, данные, которые будет использовать программа, или даже программы в форме, готовой к выполнению, а также другую нетекстовую информацию.

Файловая система UNIX устроена таким образом, что вы можете хранить ваши личные файлы, не смешивая их с файлами других пользователей, причем те в свою очередь не смогут повлиять на ваши файлы. Существует бесчисленное множество программ, оперирующих с файлами, но пока мы остановимся на наиболее часто используемых. В гл. 2 дается последовательное изложение файловой системы и вводится много команд, с которыми приходится иметь дело при работе с файлами.

Если вы хотите ввести статью, письмо или программу, как заставить машину хранить информацию? Большинство таких задач решается с помощью

текстового редактора

, т. е. программы для ввода и обработки информации в машине. Практически в любой системе UNIX есть

экранный редактор

— редактор, который использует возможности современных терминалов отображать результат редактирования но мере корректирования текста. Наиболее популярны редакторы vi и emacs. Однако мы не будем описывать здесь какой-либо конкретный экранный редактор частично из-за сложностей, связанных с типографским набором, частично из-за отсутствия стандартного редактора.

Но существует старый редактор

ed

, который, без сомнения, имеется в вашей системе. Его можно использовать на любом терминале. Он содержит основу, на базе которой строятся другие важные программы (включая и некоторые экранные редакторы), поэтому все-таки следует его изучить. Подробное описание ed приводится в приложении 1.

Система отличит ваш файл с именем

junk

от "нужного" файла с тем же именем. Это обеспечивается за счет группировки файлов в

каталоги

подобно тому, как книги помещаются на полках в библиотеке, так что файлы могут иметь одинаковые имена в разных каталогах без конфликтов.

В общем случае каждый пользователь имеет свой личный каталог, иногда называемый начальным каталогом, который содержит только принадлежащие ему файлы. Входя в систему, вы оказываетесь в вашем личном (начальном) каталоге. Можно сменить каталог, с которым вы работаете (его часто называют рабочим или

текущим каталогом

), но ваш личный каталог останется тем же. Если не предпринять специальных действий, новый файл, создаваемый вами, попадает в текущий каталог. Так как вначале текущим является личный каталог, ваш файл никак не связан с файлом, имеющим то же имя, в чужом каталоге.

Каталог может содержать и другие каталоги как обычные файлы. Естественным способом представления такой организации каталогов служит дерево файлов и каталогов. В процессе обхода дерева — от корня вдоль нужных ветвей — можно найти любой файл системы. Можно поступить и наоборот: начать в произвольном месте и двигаться по направлению к корню.

Рассмотрим первый способ. Основным нашим средством будет команда

pwd

("print working directory" — печать рабочего каталога), которая выведет имена файлов каталога, с которым вы работаете:

$ pwd

Когда система выдает приглашение

$

и вы вводите команды для выполнения, вы имеете дело не с ядром самой системы, а с неким посредником, называемым интерпретатором команд, или

shell

. Это обычная программа, подобная

date

или

who

, хотя она может делать удивительные вещи. Тот факт, что программа

shell

находится между вами и ядром, дает реальные выгоды, и некоторые из них мы вам укажем. Применение программы-посредника обеспечивает три главных преимущества:

• сокращенные имена файлов: можно задать целое множество файлов в качестве аргументов команде, указав шаблон для имен:

shell

будет искать файлы, имена которых соответствуют заданному шаблону;

• переключение ввода-вывода: вывод любой программы можно направить в файл, а не на терминал, ввод можно получать из файла, а не с терминала. Ввод и вывод можно даже передать другим программам;

• создание собственной среды: можно определить свои собственные команды и правила сокращений.