Betriebssysteme - Linux - Linux Basiswissen

Linux? Linux!
- Stabilität, Sicherheit, Performance
- Flexibilität, Erweiterbarkeit und Kompatibilität
- freier Sourcecode (GNU2 General Public License)
- keine Lizenzkosten, frei erhältlich
- ständige Weiterentwicklung
- große Auswahl an freier Software

Was ist Linux?
Linux ist ein UNIX3-artiges Betriebssystem.
- Multi-User und Multi-Tasking
- 32/64 Bit Architektur, Multi-Plattform
- SMP (Symmetric Multiprocessing)
- POSIX kompatible
- Netzwerkfähigkeit

Linux - Einige historische Fakten
- ursprüunglicher Autor: Linus Benedict Torvalds (Finnland)
- erste Veröffentlichung von Linux im Internet im Oktober 1991
(Version 0.02)
- Version 1.0 im Jahre 1994

Linux Distributionen
- Zusammenstellung von Kernel, Dienstprogrammen, graphischer
Benutzeroberfläche und einer Auswahl von Anwendungen
- Eigene Erweiterungen und Konfigurations-Software, Vorkonfiguration des
Systems
- Teilweise zusätzliche gedruckte Dokumentation und Support-
Dienstleistungen
- Distributionen für unterschiedliche Zwecke und Anwender, kommerzielle
und freie Distributionen

Einige bekannte Distributionen
- SuSE Linux http://www.suse.de/
- RedHat Linux http://www.redhat.com/
- Debian GNU/Linux http://www.debian.org/
- Slackware Linux http://www.slackware.com/
- Linux-Mandrake http://www.linux-mandrake.com/
- MkLinux http://www.mklinux.org/
2.-4. April 2001 5

Komponenten von Linux bzw. GNU/Linux
Ein Linux System setzt sich zusammen aus:
- Kernel: Geräte-Treiber, Dateisysteme, Netzwerk
- Unix System- und Dienstprogramme: Kommandozeileninterpreter
(Shell), Tools für Datei- und System-Operationen, Online-
Dokumentation usw. (hauptsächlich GNU-Versionen)
- Graphische Benutzeroberfläche: X Window System (optional)
- Anwendungen: Server-Software, Browser, O±ce, etc.

Installation
- Booten von Floppy, Festplatte, CD-ROM oder DVD in ein Basis-Linux-
System
- erste Konfiguration des Systems (Sprache, Tastatur, Maus, etc.)
- Paßwort des Benutzers root (Administrator) angeben
- (optional, aber empfehlenswert) normalen Benutzer anlegen
- Partitionieren der Festplatte und Anlegen der Filesysteme
- Installation von Linux auf die Festplatte
- (optional) Installation eines Boot-Managers

Wichtige Unterschiede Linux - Windows
- Binär-Format (Programme nicht austauschbar)
- Keine Laufwerksbuchstaben sondern ein einziger Verzeichnisbaum
- Pfadtrenner ’ / ’ im Gegensatz zu ’ \ ’
- Groß- und Kleinschreibung wird unterschieden, start 6= Start
- Linux auch ohne graphische Benutzeroberfläche (engl. Graphical User
Interface, GUI) nutzbar, strikte Trennung von System und GUI
- Wirkliche Multi-User Funktionalität, mehrere Benutzer können
gleichzeitig auf dem Rechner arbeiten

Online-Dokumentation
- Unix Manuals, sortiert nach Sektionen ( man(1) bedeutet zum Beispiel
Befehl man in Sektion 1)
– anzeigen mit man []
– suchen in den Manual-Beschreibungen mit apropos
bzw. man -k
- Info Dokumentation, anzeigen mit info
- --help oder -h
- Dokumentation in Textdateien, anzeigen mit less
– HOWTO-Dateien (bei SuSE in /usr/share/doc/howto/ )
– Weitere Dokumentation zu einzelnen Paketen (bei SuSE in
/usr/share/doc/packages//

Benutzer und Gruppen
- Benutzer eindeutig identifizierbar durch Login-Namen, eindeutig
authentifizierbar durch Login-Namen und Passwort
- Benutzer können in Gruppen zusammengefaßt werden
- Benutzer können gleichzeitig in mehreren Gruppen sein
- Zugriff auf Ressourcen je nach Benutzer/Gruppe steuerbar
- Programme laufen mit Benutzer- bzw. Gruppen-Berechtigung

Virtuelle Konsolen und Remote-Login
- Virtuelle Konsolen (engl. Virtual Terminals, VTs)
– ermöglichen mehrmaliges lokales Einloggen am Rechner
– Umschalten mit ALT- bzw. STRG-ALT-
aus dem Graphikmodus, mit ALT-F7 zurück
- Remote-Login
– einloggen von einem entfernten Rechner
– Nutzung sowohl textbasierter als auch graphischer Programme

Graphische Benutzeroberfläche: X
- portables, netzwerkfähiges Window System, auf UNIX-Rechnern ein
Standard
- XFree865 Version 4 ist eine freie Implementation des X Window System6
(oft auch nur X oder X11 genannt)
- darauf aufsetzend arbeitet ein Window Manager und (optional) ein
Desktop Environment (z.B. CDE, KDE, Gnome)
- mehrere, komplett unterschiedliche GUIs gleichzeitig nutzbar
- Konfiguration in /etc/X11

Die Shell - Der Kommandozeilen-Interpreter
- Schnittstelle zum Betriebssystem
- führt binäre Programme und Skripte aus (Befehlsinterpreter)
- die gebräuchlichsten Linux-Shells:
– bash (GNU Bourne-Again SHell)
– tcsh (TENEX C SHell)
– ksh (Korn SHell)
- Shell 6= Konsole, z.B. in einem xterm oder einem anderen
Terminalemulator im X Window System

Wichtige Tastenkombinationen
- in der Shell:
– STRG-C : Abbrechen des laufenden Programms
– STRG-Z : Programm wird in den Hintergrund geschickt und dort
angehalten
– STRG-L : Neuzeichnen des Bildschirms
– STRG-D : Senden des Steuerzeichens EOF (End Of File)
- im X Window System:
– STRG-ALT-BACKSPACE : Abbrechen des X Window System
- in der Konsole:
– STRG-ALT-ENTF : Neustart des Systems

Befehle (1)
Befehl [] []
ls listet Dateien und Verzeichnisse auf
cd wechselt in ein Verzeichnis
cp Kopieren einer Datei
mv Verschieben einer Datei
rm Löschen einer Datei
mkdir Anlegen eines Verzeichnisses
rmdir Löschen eines Verzeichnisses
pwd Anzeigen des aktuellen Arbeitsverzeichnisses
less Anzeigen einer Datei
grep Durchsuchen von Dateien
find Finden von Dateien

Befehle (2)
- Befehl > Datei (Standard-Ausgabe stdout)
- Befehl 2> Datei (Standard-Error-Ausgabe stderr)
- Befehl &> Datei (sowohl stdout als auch stderr)
- Befehl >> Datei (Anhängen von stdout an die Datei)
- Befehl < Datei (Lesen der Datei über die Standard-Eingabe stdin)
- Befehl1 j Befehl2 (stdout von Befehl1 wird auf stdin von Befehl2
umgeleitet)

vi (1)
- der klassische UNIX Editor
- 3 Modi
– Eingabemodus
– Befehlsmodus
– ”Last-Line”-Modus
- Beenden von vi
– ESC ) Befehlsmodus
– ’:’ ) ”Last-Line”-Modus
– ’:q!’ ) Beenden von vi , änderungen werden verworfen

vi (2)
i in den Eingabemodus
a wie i, Cursor nach der aktuellen Position
A wie i, Cursor am Ende der Zeile
R wie i, Zeichen werden überschrieben
x Löscht das Zeichen unter dem Cursor
dd Löscht die aktuelle Zeile
J die folgende Zeile wird and die aktuelle angehängt
u nimmt letzten Befehl / letzte Eingabe zurück
. wiederholt den letzten Befehl
:w schreibt den Text nach
:e lädt die zum Editieren
:x speichert den Text und beendet vi

Der Boot-Vorgang (1)
- BIOS (Basic Input Output System)
– Initialisierung der Hardware
– Auswahl des Boot-Mediums (Festplatte, CD-ROM, Floppy)
- Laden des Kernels, eventuell mit übergabe von Parametern
– Direkt von Floppy (ohne Parameter)
– Mittels Boot-Loader, z.B. LILO
– Mittels loadlin aus DOS heraus

LILO - Der Linux Loader
- Installation in Master Boot Record (MBR) oder Bootsektor einer Partition
- Booten von verschiedenen Kernelversionen und anderen Betriebssystemen
– Laden und starten eines Kernels
– Laden und starten des Bootsektors einer Partition
- übergabe von Kernel-Parametern
- (optional) Passwort-Schutz
- Konfiguration in /etc/lilo.conf
- nach jeder änderung in der Konfiguration /sbin/lilo aufrufen!

Ein Beispiel einer /etc/lilo.conf
boot=/dev/hda # LILO Installationsziel
prompt # Eingabeaufforderung zeigen
timeout=50 # 5sec Auszeit fuer den Prompt
message=/boot/welcome # Textdatei vor dem LILO Prompt
append="mem=192M" # Kernelparameter
vga=normal # Textmodus 80x25 Zeichen
image=/vmlinuz # Linux Kernel-Image
label=Linux # Label im Bootmenu
root=/dev/hdb1 # Root-Partition
other=/dev/hda1 # "C: Platte"
label=Windows

Booten mit loadlin
- Starten von Linux aus DOS oder Windows heraus
- Kernel (und optional initrd, ”initial ramdisk”) muß auf eine Partition
kopiert werden auf die DOS bzw. Windows Zugriff haben
- Aufruf von loadlin zum Beispiel durch:
loadlin C:\linux\kernel\vmlinuz-2.2.18 root=/dev/hdb1 ro
- Einbindung in ein DOS-Bootmenü oder Aufruf über ein Icon vom
Windows-Desktop aus möglich

Der Boot-Vorgang (2)
- Konsole für die Ausgabe wird geöffnet, entweder Bildschirm (default)
oder serielle Schnittstelle (über Kernelparameter)
- (optional) initrd wird geladen
- Kernel lädt das Root-Filesystem /
- Kernel startet den Prozeß init


Der Prozeß init und die Runlevel 0 bis 6
- init started alle anderen Prozesse ) init ist damit Parent-Prozeß
aller Prozesse
- Konfiguration von init in /etc/inittab
- Verschiedene Runlevel für verschiedene Betriebszustände
– mit/ohne Netzwerk
– mit/ohne graphischem Login
– Multi-User bzw. Single-User (1)
– Shutdown (0) und Reboot (6)
- Wechseln des Runlevels mit telinit

Die Datei /etc/inittab
Wichtige Einträge:
- id:5:initdefault:
Runlevel, der per default geladen wird
- l5:5:wait:/etc/init.d/rc 5
init startet im Runlevel 5 diese Kommandozeile und wartet bis zum
Ende dieses Prozesses
- ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -r -t 4 now
Kommando welches bei Drücken von STRG-ALT-ENTF ausgeführt wird.
- 4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
In Runlevel 2, 3, 4 oder 5 wird /sbin/mingetty für die Konsole
tty4 immer wieder neu gestartet. Wichtig: Die Zahl am Anfang und
Ende muß hier gleich sein!

Der Boot-Vorgang (3)
- /etc/init.d/rc # für Runlevel # wird gestartet )
– Ausführen der /etc/rc.d/rc#.d/K* Skripte, Parameter stop
– Ausführen der /etc/rc.d/rc#.d/S* Skripte, Parameter start
(eventuell auch /etc/rc#.d/K* bzw. /etc/rc#.d/S* )
- Login über xdm im X Window System bzw. getty auf einer der
virtuellen Konsolen

Wiederholung
- Einführung in Linux
– Linux Distributionen
– Eigenschaften und Komponenten eines Linux Systems
– Unterschiede Linux - Windows
– Online-Dokumentation
- Installation von SuSE 7.1 Professional
- Erste Befehle und vi
- Boot-Vorgang
– LILO und loadlin
– init und die Runlevel ( /etc/inittab , /etc/rc.d/rc#.d/ )

Reguläre Ausdrücke mit egrep
. 1 Zeichen
^ Zeilenanfang
$ Zeilenende
[abc] eines der Zeichen a, b oder c
[^abc] jedes Zeichen außer a, b oder c
? Wiederholung 0 oder 1 mal
* Wiederholung 0 oder mehrmals
+ Wiederholung 1 oder mehrmals
fxg Wiederholung genau x mal
fx,g Wiederholung x oder mehrmals
fx,yg Wiederholung min. x, max y mal
(A|B) Ausdruck A oder B

Das Filesystem7 von Linux
- nur ein Verzeichnisbaum
- andere Filesysteme können in den Verzeichnisbaum ein- und ausgehängt
werden
– Festplatten-Partitionen
– Disketten, CD-ROM, DVD, etc.
– Netzwerk-Filesysteme
- Zugriffsrechte
7Filesystem Hierarchy Standard, http://www.pathname.com/fhs/

Spezielle Verzeichniseinträge und -bezeichnungen
- ’ . ’: das aktuelle Verzeichnis (bei Linux im Allg. nicht im Pfad)
- ’ .. ’: das Verzeichnis über dem aktuellen Verzeichis
- ’ » ’: das Benutzerverzeichnis des jeweiligen Benutzers
- ’ / ’: das Root-Verzeichnis
- versteckte Dateien beginnen mit einem Punkt ’.’, z.B. .profile

Das root-Filesystem
/bin Wichtige Programme für alle Benutzer
/boot Statische Dateien für den Systemstart
/dev Gerätedateien
/etc Konfigurationsdateien
/home Benutzerverzeichnisse
/lib Wichtige System-Bibliotheken und Kernel-Module
/mnt für temporäre Filesysteme
/opt Optionale Software-Pakete
/proc Dynamisches Pseudo-Filesystem des Linux Kernels
/root Verzeichnis des Benutzers root
/sbin Wichtige System-Programme
/tmp Temporäre Dateien
/usr Programme und Bibliotheken
/var Variable Systemdaten

Arbeiten mit Filesystemen
- mount und umount zum Ein- respektive Aushängen
- /etc/fstab zur Konfiguration
– Device
– Mount-Point
– Filesystem-Typ
– Optionen
- Anzeige der aktuell eingehängten Filesysteme in /etc/mtab bzw.
mittels des Befehls mount ohne Argumente
- Vorsicht: Disketten erst nach einem umount auswerfen

Filesystem-Typen
Filesysteme auf Datenträgern
ext2 Standard von Linux
reiserfs neues Journaling Filesystem für Linux
msdos MS-DOS, keine langen Dateinamen
vfat Windows9x, lange Dateinamen
ntfs WindowsNT und Windows2000
iso9660 CD-ROMs
udf DVDs
Netzwerk-Filesysteme
nfs Network File System
smbfs Samba File System

Die /usr Hierarchie
- kann mit anderen Rechnern geteilt verwendet werden
- Inhalt ähnlich dem von /
– X11R6 - X Window System
– games - Spiele, Edutainment
– include - Header-Dateien
– local - lokal installierte Software
– share - Architektur-unabhängige Dateien
– src - Sourcecode

Die /var Hierarchie
- variable Daten
- kann nur teilweise mit anderen Rechnern geteilt verwendet werden
- wichtige Verzeichnisse:
– lock - Lock-Dateien
– log - Log-Dateien
– mail - Briefkästen der Benutzer
– run - Daten von Prozessen
– spool - Warteschlangen


Die Zugriffsrechte
- Dateien und Verzeichnisse gehören einem Benutzer und einer Gruppe
- Rechte für den Benutzer, die Gruppe und die ”Anderen” einstellbar
– lesen
– schreiben
– ausführen
ls -l Anzeigen der Rechte
chown Benutzer ändern (Change Owner)
chgrp Gruppe ändern (Change Group)
chmod Rechte ändern (Change Mode)

-rw-r--r-- 1 root root 35036 Mar 23 07:21 file
| | | |
Rechte Benutzer Gruppe Datei
Typ Benutzer Gruppe ”Andere”
- r w - r - - r - -
4 2 1 4 2 1 4 2 1
- Typ: ’-’ für Dateien, ’d’ für Verzeichnisse
- rwx: Rechte fürs Lesen (’r’), Schreiben (’w’) und Ausführen (’x’),
’-’ bedeutet das Fehlen dieses Rechtes

Links
- Symbolische Links mit ln -s
– verweisen auf eine andere Datei oder ein anderes Verzeichnis
– Ziel muß nicht existieren
– Ziel kann auf einem anderen Filesystem liegen
– beim Löschen wird nur der Link, nicht die Datei gelöscht
- Hardlinks mit ln
– Ziel kann kein Verzeichnis sein
– nur innerhalb eines Filesystems
– sind verschiebbar innerhalb dieser Grenzen
– Datei bleibt solange bestehen, solange ein Hardlink darauf existiert
- Link und Ziel haben die gleichen Rechte

Gerätedateien (engl. Devices)
- Linux spricht Geräte über spezielle Dateien im Filesystem an
- Gerätedateien befinden sich in /dev
- Block-Devices (Festplatten, Floppy, Ram-Disk, ...)
- Character-Devices (Maus, Drucker, ...)

Die wichtigsten Devices8
/dev/hd[a-d] Festplatten und CD-ROM am IDE-Bus
/dev/hda? Partitionen der 1. Platte am 1. IDE-Kanal
/dev/sd? SCSI Festplatten
/dev/sr? SCSI CD-ROM
/dev/fd? Disketten-Laufwerke
/dev/lp? Parallele Schnittstellen (Drucker)
/dev/ttyS? Serielle Schnittstellen (Maus, Modem)
/dev/psaux PS/2 Maus
/dev/dsp Digital Signal Processor der Soundkarte
/dev/mixer Mixer der Soundkarte
/dev/null Digitaler Mistkübel
8siehe auch Documentation/devices.txt im Sourcecode des Kernels

Die Partionierung der Festplatte(n)
- nur / wirklich notwendig, Swap-Partition und /boot aber
empfehlenswert
- mehrere Swap-Partitionen auf mehreren Festplatten erhöhen die
Geschwindigkeit
- Partitionierung trotzdem zu empfehlen
– /boot auf eine kleine Partition am Beginn der Platte
– /usr und /opt auf eigene Partitionen oder auch Mounten via nfs
– /tmp aus Sicherheitsgründen (kein Auffüllen der ganzen / -Partition
durch einen böswilligen Benutzer oder Prozeß)

Die Benutzerverwaltung (1)
- Benutzer
- Groupen
- Shells
- Benutzer-Verzeichnis
- numerische Benutzerkennung (User ID, UID)
- numerische Gruppenkennung (Group ID, GID)
- Ablaufdatum

Der Administrator-Account root
- Zugriff auf alle Dateien und Ressourcen des Systems
– Anlegen und Entfernen von Benutzern
– Installation von Software (”Mounten” von CD-ROMs, Disketten und
anderen Filesystemen)
– Konfiguration des Systems
– Anhalten und Neustart des Systems
- temporärer Wechsel zum root-Account mit dem Befehl su
Nur für obige Tätigkeiten verwenden, nicht zum täglichen Arbeiten!

/etc/passwd
Ein Zeile entspricht einem Account, Felder mit : getrennt
spiney:x:1000:1000:Wolfgang Karall:/home/spiney:/bin/bash
- Login Name
- verschlüsseltes Passwort, meist aber in /etc/shadow
- UID
- GID
- Kommentarfeld
- Benutzerverzeichnis
- Shell

/etc/shadow und /etc/group
- /etc/shadow : nur von root lesbar und schreibbar
– Login Name
– verschlüsseltes Passwort
– 6 Felder mit Zeitinformation
- /etc/group :
– Name der Gruppe
– Passwort
– numerische Gruppenkennung (GID)
– Aufzählung der Mitglieder der Gruppe

Die Benutzerverwaltung (2)
- Konfigurationstool der Distribution (empfohlen)
- manuell /etc/passwd , /etc/shadow und /etc/group editieren
(sehr riskant)
- useradd , userdel und usermod (praktisch bei Anlegen vieler
Benutzer, z.B. mit Hilfe eines Skripts)

Wiederholung
- Reguläre Ausdrücke mit egrep
- Filesysteme
– Wichtige Verzeichnis-Hierarchien
– Arbeiten mit Filesystemen, Filesystem-Typen, /etc/fstab
– Zugriffsrechte, chmod , chown und chgrp
– Links mit ln
- Gerätedateien in /dev
- Benutzerverwaltung, /etc/passwd , /etc/shadow und /etc/group

Prozesse
Die wichtigsten Attribute eines Prozesses
- Prozeßnummer (PID)
- Eltern-Prozeß (PPID)
- Benutzer- (UID) und Gruppenkennung (GID)
- Aufrufparameter und Environment

Prozeßhierarchie
Anzeigen mit pstree
startx---xinit-+-XFree86
`-sh-+-enlightenment-+-E-Clock.epplet
| |-2*[E-Cpu.epplet]
| |-E-MemWatch.eppl
| |-E-Mountbox.eppl
| |-2*[E-NetGraph.eppl]
| `-wmmixer
|-panel
|-rt
|-ssh-agent
`-xscreensaver

Prozeßstatus und -termination
Anzeigen des Status mit ps , Statuscodes:
R Running
S Sleeping
T Stopped
Z Zombie
Terminieren von Prozessen mit:
kill []
SIGHUP 1 Hangup
SIGINT 2 Interrupt
SIGKILL 9 Kill
SIGTERM 15 Terminate

Vorder- und Hintergrund-Prozesse
- Prozeß in den Hintergrund mit:
– ) STRG-Z
– &
- jobs - Anzeigen der laufenden Prozesse
- fg - Prozeß in den Vordergrund
- bg - Prozeß in den Hintergrund
- nohup - Prozeß wird durch SIGHUP nicht mehr beendet

Netzwerke mit Linux
Grundkonfiguration durch:
- Rechner- und Domain-Name
- IP-Adresse und Netzmaske
- Gateway
- Netzwerk und Broadcast
- Nameserver

Manuelle Konfiguration des Netzwerks
- /sbin/ifconfig
- /sbin/route
- /etc/hosts und /etc/networks
- /etc/nsswitch.conf und /etc/host.conf
- /etc/resolv.conf

Der Linux Kernel
- Sourcecode normalerweise in /usr/src/linux
- Konfiguration make config bzw. make menuconfig
- Neu-übersetzen durch make dep && make clean && make zImage
(eventuell bzImage )
- Kopieren von /usr/src/linux/arch/i386/boot/zImage (bzw.
/usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage ) nach /boot , eventuell
umbenennen
- /etc/lilo.conf anpassen und LILO durch Aufruf von /sbin/lilo
neu installieren

Die Kernel Module
- Neu-übersetzen:
– mit make modules übersetzen
– mit make modules install nach /lib/modules//
installieren
- Verwenden:
– lsmod - Anzeigen geladener Module
– modprobe - Laden von Modulen
– rmmod - Entfernen von Modulen aus dem Speicher
– /etc/modules.conf

Software installieren
- Distributions-abhängige Packages verwenden
- Sourcecode übersetzen:
– tar xvfz software.tar.gz bzw. tar xvfj software.tar.bz2
– cd software
– README oder INSTALL lesen
– ./configure
– make
– make install als root