Использование ОС Linux в качестве сервера электронной почты

Управление процессами

Операционная система Linux обрабатывает программы как процессы. Управлением процессами занимается ядро системы. Ядром создается первый процесс системы init, который затем запускает остальные процессы в системе. При запуске ядра процесс init загружается в виртуальную память системы. Далее каждому запускающемуся процессу выделяется область виртуальной памяти для хранения данных и кода, который будет выполняться системой.

После запуска процесс init считывает файл /etc/inittab, чтобы определить какие еще процессы следует запустить в системе. В операционной системе Linux применяется система init с различными уровнями запуска (run levels). Уровень запуска может указывать процессу init запускать только определенные типы процессов. В ОС Linux существует пять уровней запуска init.

На уровне запуска 1 могут выполняться только основные системные процессы вместе с одним терминальным процессом, поддерживающим одну консоль. Такой режим работы называется однопользовательским (single-user mode). Однопользовательский режим в основном используется при обслуживании файловой системы сервера. Стандартный уровень запуска init — 3. На этом уровне запуска выполняется большинство прикладных программ, в частности программы обслуживания сети. Еще один часто используемый уровень запуска в ОС Linux — 5. На этом уровне выполняется работа с графической оболочкой X Window. Обратите внимание, как с помощью уровней запуска система Linux управляет функционированием всего ПК. Изменяя уровень запуска процессов с 3-го по 5-й, система Linux совершает переход от работы с консолями к работе в графическом режиме с помощью оболочки X Window.

Для отображения состояния текущих процессов в ОС Linux применяется команда ps. Формат команды:

ps [options],

где в качестве options могут выступать различные опции, в зависимости от которых видоизменяются параметры вывода результатов работы команды. В табл. 2.2 представлены все доступные опции (иногда их называют ключами) команды ps.

Как видите, для управления выводом команды ps существует много опций. Пример работы этой команды показан в листинге 2.4.

1 [rich@shadrach rich]$ ps ax
2 PID TTY STAT TIME COMMAND
3 1 ? S 0:03 init [5]
4 2 ? SW 0:00 [kflushd]
5 3 ? SW 0:00 [kpiod]
6 4 ? SW 0:02 [kswapd]
7 232 ? S 0:00 portmap
8 278 ? S 0:00 syslogd
9 288 ? S 0:00 klogd
10 301 ? S 0:00 /usr/sbin/atd
11 314 ? S 0:00 crond
12 327 ? S 0:00 inetd
13 348 ? SW 0:00 [lpd]
14 369 ? S 0:00 sendmail: accepting connections on port 25
15 383 ? S 0:00 gpm -t ms
16 396 ? S 0:01 httpd
17 415 ? S 0:13 xfs
18 435 tty1 SW 0:00 [mingetty]
19 436 tty2 SW 0:00 [mingetty]
20 437 tty3 SW 0:00 [mingetty]
21 438 tty4 SW 0:00 [mingetty]
22 439 tty5 SW 0:00 [mingetty]
23 440 tty6 SW 0:00 [mingetty]
24 441 ? S 0:05 /etc/X11/prefdm -nodaemon
25 488 ? S 0:00 kwmsound
26 578 ? S 1:01 ora_pmon_test1
27 580 ? S 0:07 [oracle]
28 582 ? S 0:11 ora_lgwr_test1
29 584 ? S 3:34 ora_ckpt_test1
30 586 ? S 19:38 ora_smon_test1
31 588 ? S 0:00 ora_reco_test1
32 590 ? S 0:00 ora_s000_test1
33 592 ? S 0:00 [oracle]
34 594 ? S 0:00 ora_arc0_test1
35 9102 ? S 0:00 kwmsound
36 9710 ? S 0:26 /usr/X11R6/bin/X
37 18854 ? S 0:05 /oracle/product/8.1.5/bin/tnslsnr LISTENER -i
38 19607 ? S 0:00 httpd
39 19608 ? S 0:00 httpd
40 19609 ? S 0:00 httpd
41 19610 ? S 0:00 httpd
42 19611 ? S 0:00 httpd
43 19657 ? S 0:00 httpd
44 19658 ? S 0:00 httpd
45 19659 ? S 0:00 httpd
46 24844 ? S 0:00 kwmsound
47 24905 ? S 0:00 -:0
48 25357 ? S 0:00 in.telnetd
49 25358 pts/0 S 0:00 login -- rich
58 25359 pts/0 S 0:00 -bash
51 25484 pts/0 R 0:00 ps ax
52 [rich@shadrach rich]$

В строке 1 задана команда ps. Для отображения всех текущих процессов в системе были заданы опции a и x. В первой колонке отображаются идентификаторы процессов (Process Identifier — PID). В строке 3 вы видите процесс init, запущенный ядром. Процессу init назначается PID 1. Остальным процессам, запускающимся после init, идентификаторы процессов назначаются в порядке возрастания. Два процесса не могут иметь одинаковый идентификатор.

В третьей колонке отображается состояние текущего процесса. В табл. 2.3 дается расшифровка всех возможных кодов состояния процесса.

Название процесса отображается в последней колонке листинга. Заключенные в квадратные скобки ([]) процессы вследствие низкой активности были перекачаны из памяти в пространство подкачки на жестком диске. Например, в строках 18–23 показаны выполняющиеся процессы виртуальных консолей сервера Linux. Так как виртуальные сеансы не открывались пользователями, то они не являются активными и были переданы пространству подкачки. Если же пользователь открывает виртуальный сеанс, то соответствующий процесс mingetty будет вызван из области свопинга обратно в память для выполнения. Это создает небольшую задержку, влияющую на производительность приложения. В строках 26–34 вы видите процессы, принадлежащие серверу баз данных Oracle. Некоторые процессы свопируются на жесткий диск, некоторые — остаются в памяти.

Управление драйверами устройств

Еще одна из зон ответственности ядра — управление аппаратными устройствами ПК. Любое устройство в системе, с которым ОС Linux должна взаимодействовать должно иметь драйвер (специальный код) внутри ядра. Драйверный код позволяет ядру вести двусторонний обмен данными с устройством. Для встраивания драйвера устройства в ядро ОС Linux используются два способа.

Раньше единственным способом вставки кода драйвера устройства в ядро была перекомпиляция ядра системы. Каждый раз, добавляя новое устройство в систему, вы были вынуждены перекомпилировать ядро. По мере того как увеличивалось количество устройств, поддерживаемых системой Linux, этот процесс становился все более неэффективным. Поэтому был разработан более эффективный метод вставки драйвера устройства в ядро — с помощью модулей ядра. Модули ядра могли вставляться в уже запущенное ядро и также "на ходу" выгружаться из него, когда устройство уже не используется. Далее в этой лекции в разделе "Модули ядра" этот механизм будет рассмотрен более подробно.

Все физические устройства в ОС Linux представляются специальными файлами устройств. Файлы устройств разделяются на три вида:

Символьные файлы выделяются устройствам, обрабатывающим данные посимвольно. Большинству модемов соответствуют символьные файлы устройств. Блочные файлы выделяются устройствам, обработка данных в которых осуществляется большими блоками, например таким, как дисковые накопители. Сетевые файлы устройств соответствуют устройствам, в которых осуществляется пакетная передача данных. К ним относятся сетевые адаптеры и специальные "петельные" устройства, замыкающиеся сами на себя, что позволяет системе Linux проводить сеансы связи с самой собой с применением сетевых протоколов. Эти устройства используются для тестирования и отладки программного обеспечения.

Файлы устройств создаются в файловой системе как узлы. Каждый узел имеет уникальную пару номеров, которая идентифицирует его для ядра ОС Linux. В эту пару номеров входят младший и старший номера устройства. Подобные устройства группируются по одинаковому старшему номеру устройства. Младший номер устройства необходим для идентификации устройства среди устройств с одинаковыми старшими номерами. В листинге 2.5 приведен пример файлов устройств сервера на базе ОС Linux.

1 [rich@shadrach /dev]$ ls -al sda* ttyS*
2 brw-rw----1 root disk 8, 0 May 5 1998 sda
3 brw-rw----1 root disk 8, 1 May 5 1998 sda1
4 brw-rw----1 root disk 8, 10 May 5 1998 sda10
5 brw-rw----1 root disk 8, 11 May 5 1998 sda11
6 brw-rw----1 root disk 8, 12 May 5 1998 sda12
7 brw-rw----1 root disk 8, 13 May 5 1998 sda13
8 brw-rw----1 root disk 8, 14 May 5 1998 sda14
9 brw-rw----1 root disk 8, 15 May 5 1998 sda15
10 brw-rw----1 root disk 8, 2 May 5 1998 sda2
11 brw-rw----1 root disk 8, 3 May 5 1998 sda3
12 brw-rw----1 root disk 8, 4 May 5 1998 sda4
13 brw-rw----1 root disk 8, 5 May 5 1998 sda5
14 brw-rw----1 root disk 8, 6 May 5 1998 sda6
15 brw-rw----1 root disk 8, 7 May 5 1998 sda7
16 brw-rw----1 root disk 8, 8 May 5 1998 sda8
17 brw-rw----1 root disk 8, 9 May 5 1998 sda9
18 crw-------1 root tty 4, 64 Nov 29 16:09 ttyS0
19 crw-------1 root tty 4, 65 May 5 1998 ttyS1
20 crw-------1 root tty 4, 66 May 5 1998 ttyS2
21 crw-------1 root tty 4, 67 May 5 1998 ttyS3
22 [rich@shadrach /dev]$

В строке 1 задана команда ls для отображения всех файлов устройств sda и ttyS. Устройство sda — это первый жесткий диск SCSI, а ttyS соответствуют стандартным последовательным портам (COM) IBM-совместимых ПК. В строках со 2-й по 17-ю показаны все устройства sda в системе. Не все из них используются в данный момент, однако они создаются на тот случай, если в них возникнет потребность. В строках 18–21 вы видите все доступные в системе устройства ttyS.

В пятой колонке указаны старшие номера узлов устройств. Обратите внимание, что все устройства sda имеют один и тот же старший номер узла устройства (8), а все устройства ttyS используют 4. В шестой колонке указаны младшие номера узлов устройств. Как видите, каждое устройство с общим старшим номером имеет уникальный младший номер устройства. В первой колонке отражаются права доступа к файлу устройства. Первый символ в правах доступа говорит о типе файла. Заметьте, что файлы SCSI дисков все помечены как блоковые (b), в то же время файлы последовательных портов имеют пометку (c), т.е. определены как символьные.

Для того чтобы создать новый узел для устройства, можно воспользоваться командой mknod. Формат mknod следующий:

mknod [OPTION] NAME TYPE [MAJOR MINOR],

где NAME — это имя файла, а TYPE — его тип (блоковый или символьный). Параметр OPTION имеет лишь один вариант. Опция -m позволяет устанавливать права доступа к создаваемому файлу. Будьте внимательны при выборе уникальных старшего и младшего номеров узла устройства.

Управление файловой системой

В отличие от других операционных систем, ядро ОС Linux способно поддерживать различные типы файловых систем для чтения-записи на жесткие диски. В настоящее время в ОС Linux поддерживается 15 различных файловых систем. Однако при этом необходимо скомпилировать соответствующим образом ядро, чтобы в нем была включена поддержка всех файловых систем. В табл. 2.4 представлен список файловых систем, с которыми операционная система Linux может производить операции чтения-записи данных.

Любой жесткий диск для использования системой Linux должен быть форматирован с помощью одной из файловых систем, указанных в табл. 2.4. Форматирование в файловой системе Linux подобно форматированию диска в системе MS-DOS. Вначале операционная система должна занести на диск необходимую системную информацию, и только после этого диск можно использовать для дальнейшей работы. Для формирования файловой системы в ОС Linux используется команда mkfs. Формат команды mkfs

mkfs [-V] [-t fstype][fs-options] filesys [blocks],

где fstype указывает тип используемой файловой системы, а blocks — количество используемых в ней блоков. Файловой системой по умолчанию является ext2, а число блоков — все доступные блоки в разделе.

Ядро Linux взаимодействует с другими файловыми системами посредством виртуальной файловой системы Virtual File System (VFS). Таким образом обеспечивается стандартный интерфейс между ядром и всеми файловыми системами. Виртуальная файловая система VFS по мере монтирования и использования какой-либо файловой системы кэширует информацию о ней в памяти.

Модули ядра

Как уже отмечалось, в более старых версиях ядра Linux добавление новых драйверов устройств было нелегкой задачей. Для ее выполнения приходилось полностью перекомпилировать ядро системы с новыми драйверами. Однако на сегодняшний день эта проблема устранена. Теперь ядро ОС Linux поддерживает модули, которые являются драйверами и могут загружаться и выгружаться из ядра во время его работы без перекомпиляции. В развитии ОС Linux это очень важное техническое достижение.

Модули могут добавляться в ядро с помощью команды insmod. Формат команды insmod представлен ниже

insmod [-fkmpsxXv] [-o module_name] object_file [symbol = value ...].

Программа insmod пытается связать код модуля, содержащийся в object_file, с запущенным ядром системы. В табл. 2.5 показаны параметры командной строки, которые можно задавать с командой insmod.

Программа insmod связывает модульный код с кодом ядра только на определенное время. При перезагрузке сервера под управлением Linux ядро загружается без добавленных ранее модулей. Решение этой проблемы достигается применением программы modprobe.

modprobe module.o [symbol=value ...] 
modprobe -t -tag pattern
modprobe -a -t tag pattern
modprobe -1 [ -t tag ] pattern
modprobe -r module
modprobe -c

В первом случае команда modprobe используется в формате для загрузки отдельного модуля в ядро. Если модулю нужно задать какие-либо параметры, их также можно ввести из командной строки. Параметр -t позволяет команде modprobe загружать все модули, соответствующие определенному образцу в списке. Выгрузить определенный модуль из ядра позволяет опция -r.

Модули можно заносить в список, который будет включен в файл, считываемый при загрузке системы. В версии ОС Linux Mandrake 6.0 файл modules находится в /lib/modules/2.2.9-19mdk/modules.dep.

В этом файле содержится список модулей, которые команда modprobe попытается установить при загрузке системы. Для добавления/удаления модулей из файла modules применяется команда depmod.

Еще один важный файл для modprobe — это файл /etc/conf.modules. В этом файле конфигурации устанавливается, как должна вести себя программа modprobe в том или ином случае. В табл. 2.6 показаны строки конфигурации, которые могут присутствовать в этом файле.

Пример файла /etc/conf.modules показан в листинге 2.6.

1 alias scsi_hostadapter aic7xxx
2 alias eth0 3c59x
3 alias parport_lowlevel parport_pc
4 pre-install pcmcia_core /etc/rc.d/init.d/pcmcia start

В строках 1–3 описываются псевдонимы для стандартных устройств, которые загружаются в список модулей. Каждое стандартное устройство указывает имя файла загружаемого модуля. В строке 4 указана программа, которая должна запускаться перед загрузкой модуля pcmcia.

Версии ядра

Развитие ядра ОС Linux происходило довольно быстрыми темпами. Все изменения в ядре проводились Линусом Торвальдсом, который, впрочем, принимал во внимание дельные пожелания и предложения по его улучшению. С момента выхода первой версии ядра в него были внесены значительные дополнения, такие как, например, механизм работы с модулями.

Разработчиками ядра поддерживается строгая система иерархии версий. Формат окончательной версии ядра (так называемый релиз)

linux-a.b.c,

где a — старший номер релиза, b — младший номер релиза и c — номер патча ("заплаты"). В настоящее время принято считать, что все релизы с нечетными младшими номерами являются тестовыми, а релизы с четными младшими номерами — стабильными и готовыми к использованию.

На момент написания данного курса текущим стабильным релизом ядра Linux был 2.2.13, текущим же тестовым релизом — 2.3.31. Хотя текущим стабильным релизом является 2.2.13, большинство распространителей Linux пока не включают его в свои версии Linux.

Для того чтобы определить версию вашей системы Linux, введите команду uname с параметром -a. В листинге 2.7 показана работа этой команды применительно к ОС Mandrake 6.0 Linux.

1 [rich@shadrach rich]$ uname -a
2 Linux shadrach.smallorg.org 2.2.9-19mdk #1 Wed May 19 19:53:00 GMT 1999 i586 unknown
3 [rich@shadrach rich]$

Результаты работы команды uname показаны в строке 2. В третьем поле строки 2 отображена версия ядра Linux. В нашем примере это ядро 2.2.9, скомпилированное специально для работы в Mandrake Linux, о чем говорит добавленный после номера версии префикс -19mdk.

Имеется возможность получения новых версий ядра для установки на сервере Linux. Но для этого вы должны иметь исходный код ядра, который можно получить через Internet из архива ядер ОС Linux по адресу: http://www.kernel.org. Однако компиляция и установка новой версии ядра задача не для новичка. Это — сложный многошаговый процесс. Если вы все же решитесь самостоятельно модернизировать ядро Linux, пожалуйста, внимательно ознакомьтесь с документацией, которая входит в поставку исходного кода. Обращайте особое внимание на особенности, касающиеся той или иной версии Linux.

Библиотеки ОС Linux

Операционная система Linux очень сильно зависит от языка программирования С. Само ядро ОС Linux, большинство драйверов устройств и практически все утилиты были написаны с использованием именно этого языка программирования. Также не являются исключением и прикладные программы, написанные для платформы Linux. Все они написаны на языке программирования С.

Одним из преимуществ языка программирования С является возможность загрузки программного кода из файла библиотеки при выполнении программы. Думаю, большинство пользователей операционной системы Microsoft Windows знают о существовании библиотек DLL. Программный код, который могут совместно использовать несколько программ, компилируется в общей библиотеке (файле DLL). При выполнении программы файл DLL может загружаться в память по мере того как возникает необходимость в выполнении функций, имеющихся в библиотеке.

В ОС Linux также используются подобные механизмы. А префикс lib относится к файлам библиотек. В таблице библиотек хранятся данные обо всех совместно используемых библиотеках, зарегистрированных в системе. Довольно часто в среде Microsoft Windows возникает ситуация, когда одна программа вносит изменения в файл DLL, в то время как другая требует раннюю версию DLL, что приводит к остановке работы. В ОС Linux такая проблема не возникает, так как таблица библиотек способна обслуживать несколько копий одной и той же библиотеки, к которой могут получать доступ различные программы.

Файл /etc/ld.so.conf содержит список библиотек, которые вставляются в таблицу библиотек. С помощью команды ldconfig можно вызвать текущую таблицу библиотек ОС Linux. В листинге 2.8 представлен пример результатов работы команды ldconfig в системе с ОС Mandrake 6.0 Linux. Это лишь частичный листинг, так как из строки 2 следует, что в данной системе зарегистрированы 534 различных библиотеки.

1 [rich@shadrach rich]$ /sbin/ldconfig -p
2 534 libs found in cache `/etc/ld.so.cache' (version 1.7.0)
3 libzvt.so.2 (libc6) => /usr/lib/libzvt.so.2
4 libzvt.so.2 (libc6) => /usr/lib/libzvt.so.2
5 libz.so.1 (libc6) => /usr/lib/libz.so.1
6 libz.so.1 (iibc6) => /usr/lib/libz.so.1
7 libxm11amp.so.0 (libc6) => /usr/X11R6/lib/libx11amp. so.0
8 libxml.so.0 (libc6) => /usr/lib/libxml. so.0
9 libxml.so.0 (libc6) => /usr/lib/libxml.so.0
10 libvgagl.so.1 (libc6) => /usr/lib/libvgagl.so.1
11 libvgagl.so.1 (libc5) => /usr/i486-linux-libc5 /lib/libvgagl.so.1
12 libvgagl.so.1 (libc6) => /usr/lib/libvgagl.so.1
13 libvgagl.so (libc6) => /usr/lib/libvgagl.so
14 libvgagl.so (libc6) => /usr/lib/libvgagl.so
15 libvga.so.1 (libc6) => /usr/lib/libvga.so.1
16 libvga.so.1 (libc5) => /usr/i486-linux-libc5/lib/libvga.so.1
17 libvga.so.1 (libc6) => /usr/lib/libvga.so.1
18 libvga.so (libc6) => /usr/lib/libvga.so
19 libvga.so (libc6) => /usr/lib/libvga.so
20 libuulib.so.5 (libc6) => /usr/lib/libuulib.so.5
21 libuulib.so.5 (libc6) => /usr/lib/libuulib.so.5
22 libuulib.so (libc6) => /usr/lib/libuulib.so
23 libuulib.so (libc6) => /usr/lib/libuulib.so

Все разновидности ОС Linux требуют наличия версии стандартных библиотек языка С, которые установлены в системе. Стандартная библиотека С имеет функции, которые наиболее часто используются в системе. Здесь как раз дает о себе знать пестрое прошлое ОС Linux. В ранних версиях ОС Linux ядро системы было тесно привязано к библиотеке С Linux (Linux C Library). Любые изменения в ядре влекли за собой модифицирование библиотеки С Linux, и наоборот. Первая версия библиотеки С Linux называлась libc1. Позднее ее возможности расширялись в версиях libc2, libc3 и libc4. Эти библиотеки широко использовались для создания большинства утилит и прикладных программ для Linux в первые годы после ее появления.

Однако через некоторое время разработчики Linux пришли к выводу, что старая библиотека С Linux уже не удовлетворяет сегодняшним требованиям. И не только потому, что библиотека была тесно привязана к ядру ОС Linux, — с ее помощью создавались выполняемые файлы в устаревшем формате a.out. Большинство более новых POSIX-совместимых систем перешли на новый формат Executable and Linking Format (ELF), который оказался более производительным и эффективным. Поэтому в новую версию библиотеки С Linux libc5 была встроена поддержка формата ELF. Программы, созданные с помощью библиотеки libc5, не будут работать на старых Linux-системах, в которых используются библиотеки типа a.out. Однако устаревшие программы, созданные с использованием таких библиотек, вполне успешно будут выполняться на новых системах с libc5. Это был первый случай приведший к путанице среди пользователей ОС Linux.

Во то время как библиотека libc5 успешно развивалась и распространялась, проект GNU разработал собственную библиотеку, которая не была привязана к какому-либо определенному ядру. Библиотека С проекта GNU (GNU Project's C library) получила название glibc. Однако ее появление не вызвало фурора в мире Linux, так как библиотека libc5 вполне справлялась с возложенными на нее задачами.

После периода некоторого забвения программисты вновь заинтересовались кодом библиотеки glibc. Они надеялись, что, по сравнению с libc5, библиотека glibc имеет преимущества. И действительно, одним из преимуществ glibc является ее независимость от определенной операционной системы или ядра. Позже была выпущена новая версия этой библиотеки — glibc 2.0.

Тогда большинство дистрибьюторов ОС Linux решило включить код новой библиотеки glibc 2.0 в свои новые версии. К сожалению, многие дистрибьюторы побоялись отказаться от библиотеки libc5, что также привело к довольно запутанной ситуации.

Версии ОС Linux, кроме glibc, включают и библиотеку libc5 для реализации обратной совместимости. Так как ОС Linux обслуживает таблицу файлов библиотек, то одновременное использование двух отдельных библиотек вполне возможно. Поэтому большинство приложений для Linux продолжают использовать библиотеку libc5 в целях сохранения совместимости.

Например, такие приложения как Netscape Communicator и Corel WordPerfect написаны с использованием библиотеки libc5 и могут работать практически с любыми версиями ОС Linux. Некоторые разработчики программного обеспечения для ОС Linux решили использовать в своих программах преимущества библиотеки glibc. Так, например, продукты StarOffice 5.0 компании Star Division и программное обеспечение для работы с базами данных Oracle 8 компании Oracle написаны с использованием библиотеки glibc 2.0. Эти приложения не смогут выполняться на Linux-системах, где имеется только библиотека libc5.

Было бы грустно, если бы этим все и закончилось. Однако не так давно организация проекта GNU выпустила новую версию своей библиотеки glibc 2.1. С выходом этой версии связано несколько неприятных моментов. Дело в том, что некоторые функции в версии 2.1 были изменены. Следствием этого является аварийное завершение некоторых приложений, написанных под библиотеку glibc 2.0 (например, StarOffice 5.0), которые запускаются на Linux-системе с библиотекой glibc 2.1.

Если же вам не известно, какая из библиотек имеется в вашей версии ОС Linux , то это можно выяснить, просмотрев каталог /lib. В табл. 2.7 представлены различные библиотеки языка С.

Проект GNU

Проект GNU был создан в 1984 году с целью разработки бесплатной UNIX-подобной операционной системы. В функции этой организации входит обслуживание различных версий открытого кода утилит для UNIX. Без проекта GNU система Linux никогда не увидела бы свет. Большинство составляющих ядра операционной системы Linux созданы проектом GNU. В этом разделе мы остановимся на описании работы трех основных программ, от работы которых зависит функционирование сервера электронной почты. Это оболочка bash, компилятор gcc и утилита make.

Оболочка GNU bash

Для выполнения команд или программ пользователя ядру необходим макропроцессор для их обработки. В мире UNIX макропроцессор называют оболочкой (shell). Наиболее широко распространена оболочка Bourne shell, названная так в честь своего создателя Стефена Боурна (Stephen Bourne). Оболочка Bourne shell — это программа, которая запускается отдельным процессом в системе и организует интерактивный сеанс работы с пользователем. При этом пользователь может вводить команды из командной строки. Командами могут выступать прикладные программы, команды оболочки или программные файлы, содержащие команды оболочки (так называемые файлы сценариев ). Запуск выполняемых программ оболочка осуществляет в отдельном новом процессе. Это позволяет каждой программе, запущенной из оболочки, иметь собственный процесс в системе, который отображает ее текущее состояние.

Разработчики проекта GNU знали, как велика потребность в хорошей оболочке для работы открытого кода в UNIX-подобной операционной среде. Разработанная ими программа оболочки, была названа bash, что означает Bourne-Again SHell. Оболочка bash полностью совместима со своей первой версией, называемой просто sh. В оболочку bash также включены различные возможности из других оболочек, в частности оболочек C shell ( csh ) и Korn shell ( ksh ). В настоящее время в подавляющем большинстве версий ОС Linux по умолчанию принята оболочка bash. Текущая версия bash 2.03.

Оболочка предоставляется пользователю после его регистрации в системе под управлением ОС Linux согласно его учетной записи, которая описана в файле /etc/passwd. Обычно эта запись выглядит примерно так:

riley:x:504:506:Riley M.:/home/riley:/bin/bash

Здесь двоеточия используются для разделения полей. В первом поле указано имя пользователя системы. Во втором — хранится в зашифрованном виде пароль пользователя. В данном конкретном примере версия ОС Linux использует так называемые "теневые" пароли. При этом настоящий пароль шифруется и помещается в отдельный файл. Третье и четвертое поля отображают идентификатор пользователя и группы, соответственно. В пятом поле указывается настоящее имя пользователя. Далее, в шестом поле назначается рабочий каталог пользователя, к которому ему будет предоставляться доступ сразу после входа в систему. И в последнем поле задается оболочка, с которой пользователь будет работать по умолчанию. В нем просто указывается, откуда запускать оболочку для пользователя (в нашем случае bash ).

Оболочку bash можно настраивать определенным образом. Ее конфигурирование осуществляется несколькими файлами. Когда оболочка bash вызывается процессом регистрации в системе, то выполняется любая команда, записанная в файле /etc/profile. Эти операции действительны для всех пользователей, с оболочкой по умолчанию bash, указанной в файле passwd. В листинге 2.9 показан файл /etc/profile, сформированный по умолчанию для системы Mandrake 6.0 Linux.

1 # /etc/profile
2
3 # System wide environment and startup programs
4 # Functions and aliases go in /etc/bashnc
5
6 PATH="$PATH:/usr/X11R6/bin"
7 PS1="[\u@\h \W]\\$ "
8
9 # In bash2 we can't define a ulimit for user :-(
10 [ "$UID" = "0" ]  {
11 ulimit -c 1000000
12 }
13
14 if [`id -gn`= `id -un` -a `id -u`-gt 14 ]; then
15 umask 002
16 else
17 umask 022
18 fi
19
20 USER=`id -un`
21 LOGNAME=$USER
22 MAIL="/var/spool/mail/$USER"
23
24 HOSTNAME=`/bin/hostname`
25 HISTSIZE=1000
26 HISTFILESIZE=1000
27 export PATH PS1 HOSTNAME HISTSIZE HISTFILESIZE USER LOGNAME MAIL
28
29 for i in /etc/profile.d/*.sh ; do
30 if [ -x $i ]; then
31 . $i
32 fi
33 done
34
35 unset i

Основная функция файла /etc/profile — создание новых переменных окружения для установки параметров сеанса работы с оболочкой, которые могут использоваться приложениями, запускаемыми из этой оболочки. Обратите внимание на переменную окружения MAIL в строке 22. Как администратор системы электронной почты вы должны знать механизм ее работы. Эта переменная указывает путь почтовой программе к почтовому ящику данного пользователя.

После выполнения команд из файла /etc/profile оболочка bash ищет еще три конфигурационных файла в рабочем каталоге пользователя. Это файлы .bash_profile, .bash_login и .profile. Все они должны находиться в рабочем каталоге пользователя и, следовательно, могут быть настроены для определенного пользователя. Имеется еще один файл конфигурации — .bash_logout. Этот файл сценария выполняется по окончании сеанса работы с пользователем. Конфигурируя файлы сценариев для отдельных пользователей, системный администратор может добиться оптимальной работы оболочки bash для каждой системы.

Компилятор GNU gcc

Если планируется установка программного обеспечения, которое распространяется в исходном открытом коде, то понадобится специальная программа-компилятор для создания из него выполняемого файла. Все программы для ОС Linux, описываемые в этом курсе, написаны на языке программирования С. Таким образом, на вашем сервере Linux должен быть установлен компилятор языка С. Самый широко распространенный компилятор для Linux — это GNU — компилятор языка С ( gcc ).

У него довольно интересная предыстория. Группа проекта GNU разработала и распространила первую версию компилятора gcc в начале 1990 года. Продолжив развитие gcc, организаторы проекта GNU выпустили версию 2.0, периодически улучшая ее вплоть до версии 2.8, которая вышла в 1997 году. В то же время другая группа разработчиков работала над созданием компилятора для языка С++, названного egcs (произносится как "eggs"). Работы над gcc после выхода версии 2.8 были направлены на объединение усилий с проектом egcs. После этого вышла версия egcs 1.0, объединяющая в одном пакете компиляторы языков С и С++.

К сожалению, проект egcs оказался недолговечным (вышла только еще одна версия egcs 1.1 ). В настоящее время оба проекта ( gcc и egcs ) снова вернулись к идеям, реализованным в gcc. На момент выхода этого курса последней версией gcc была 2.95. В ней поддерживаются компиляторы и для языка С, и для языка С ++. Вероятно, для усложнения жизни себе и другим некоторые распространители Linux продолжают называть этот компилятор egcs версии 2.95. Остается надеяться, что это недоразумение вскоре будет устранено.

Чтобы определить, какая версия gcc используется в вашей системе, в командной строке задайте опцию --version:

[rich@shadrach rich]$ gcc --version 
pgcc-2.91.66
[rich@shadrach rich]$

Здесь приведен пример для системы Mandrake 6.0 Linux, с использованием компилятора gcc версии 2.91 с уровнем обновлений 66.

Утилита make

Со временем проекты на С и С++ становились все сложнее. Приходилось работать с несколькими исходными файлами, каждый из которых имел свой файл заголовка. Компиляция отдельных исходных файлов порождала несколько объектных файлов, которые затем необходимо было связать в определенной комбинации для получения выполняемых файлов, а это довольно громоздкая и неприятная работа. Для упрощения этих задач большинством компиляторов языка С и С++ используется утилита make. В функции этой утилиты входит управление созданием выполняемых файлов на основе изменений в исходных файлах или согласно конфигурации, заданной переменными в конфигурационном файле make.

В проекте GNU имеется версия утилиты make, которая полностью совместима с компилятором gcc. На момент выхода данного курса текущая версия утилиты make была 3.78.1.

Главной составляющей утилиты make является Makefile. В нем указывается алгоритм компиляции исходного кода для создания выполняемой программы. Пример Makefile приведен в листинге 2.10.

1 # Makefile -- Make file for test program
2 #
3
4 # Edit the following for your installation
5
6 CC = gcc
7 #===================================
8
9 # Compiler and linker flags
10
11 CFLAGS = -0
12 LFLAGS = -0
13
14 # This program's object code files
15
16 OBJS = test.o
17
18 # File dependencies
19
20 all: test
21
22 objs: $(OBJS)
23
24 clean:
25 rm -f $(OBJS)
26 rm -f test
27
28 test: $(OBJS)
29 $(CC) -o $@ $(LFLAGS) $(OBJS) $(LIBS)
30
31 test.o: test.c
32 $(CC) -c $(CFLAGS) -o $@ $<

В строках 6, 11,12 и 16 задаются переменные Makefile. Эти переменные могут изменяться пользователем в соответствии с ресурсами системы. В строке 18 объявляется создание так называемых действий системы. Каждое действие можно запускать отдельно, задавая его имя как параметр команды make. Например, чтобы запустить действие clean, которое удаляет все старые объекты и выполняемые файлы, нужно в командной строке набрать

make clean

Для создания объектных файлов для тестовой программы просто наберите

make objs

Если же в командной строке просто задать make, то она выполнится с целью all и создаст выполняемый файл test.

Распространители ОС Linux

Если у вас уже кружится голова от предлагаемых вариантов и версий ОС Linux, не волнуйтесь. К счастью, достаточно умные люди уже собрали все эти лоскутки одеяла в одно целое для нашего с вами удобства. Предварительно собранные пакеты операционной системы Linux называются дистрибутивами Linux (Linux distribution).

Большинство дистрибутивов доступны как за определенную плату, так и бесплатно. Часто у некоторых людей возникают вопросы, каким образом компании могут оплачивать бесплатное программное обеспечение. Ответом может служить общественная лицензия проекта GNU. Девиз распространения системы Linux таков: "Бесплатно — разговор, а за пиво плати". Распространители ОС Linux вправе назначать ту цену на свои продукты, которую они считают приемлемой для общественности, т.е. которую эта общественность готова заплатить за их продукт. "Бесплатным" распространение считается потому, что программное обеспечение, входящее в пакет распространителя, содержит исходные тексты всех программ и вы имеете право модифицировать их по своему усмотрению. Большинство компаний-распространителей ОС Linux предлагают бесплатные версии (так же, как "бесплатное пиво") своих систем на общественных началах.

Основная работа компаний — дистрибьюторов ОС Linux заключается в соединении различных версий ядра, оболочки и других утилит в единую целостную операционную систему. Очень часто это не так легко, как может показаться на первый взгляд. Каждая утилита должна быть определенным образом сконфигурирована и помещена в дистрибутивный пакет таким образом, чтобы она без проблем устанавливалась и надлежащим образом работала с операционной системой.

Большинство дистрибьюторов ОС Linux определенным образом пакуют программы, входящие в поставку ОС. Затем эти "запакованные" программы можно легко установить или удалить из системы, не влияя при этом на работу системы вцелом. Главным образом применяется метод пакования RPM, перешедший из дистрибутива Linux Red Hat. Все необходимые для работы файлы программа RPM пакует в один дистрибутивный файл. Установить либо удалить программное обеспечение программа RPM может с помощью одной простой команды.

В табл. 2.8 представлен список наиболее заметных распространителей ОС Linux на сегодняшний день. Приведены также версии ядра и библиотек языка С, входящих в поставку.

Как видно из табл. 2.8, дистрибутивы ОС Linux не очень сильно отличаются версиями ядра и библиотек языка С. Выбирая дистрибутив Linux для установки в качестве сервера, убедитесь, что в нем поддерживаются все требования, необходимые для нормальной работы приложений, которые вы собираетесь использовать.

Резюме

Основной составляющей сервера электронной почты на базе Linux является сама операционная система Linux. Сервер состоит из нескольких логических компонентов, но его сердцем является ядро системы Linux. Ядро управляет такими компонентами операционной системы, как память, процессы, устройства и файловая система. Кроме ядра, для нормальной работы ОС требуются различные утилиты. Группой проекта GNU была создана самая крупная библиотека UNIX-совместимых утилит для работы с ядром ОС Linux. Оболочка bash shell обеспечивает механизм взаимодействия пользователей с операционной системой, позволяя им запускать программы. Компилятор gcc дает пользователям возможность создавать выполняемые программы с использованием языков программирования С и С++. Утилита make широко используется для преобразования исходных текстов упакованных программ в выполняемые модули. В настоящее время доступно много дистрибутивов ОС Linux, включающих в один пакет все необходимые для работы утилиты вместе с определенным ядром Linux. Новичков довольно часто смущает множество доступных дистрибутивов ОС Linux. Если вы приобретаете новый дистрибутив ОС Linux для вашей компании, то ознакомьтесь с предложениями от различных распространителей этой операционной системы. Многие из них предлагают специальные пакеты услуг для бизнес-пользователей.