ABILITÀ INFORMATICHE PER CHIMICI
Introduzione a UNIX
(2006/2007)1

Dr. Giorgio F. Signorini

Università di Firenze

Dipartimento di Chimica


Contents


List of Tables

  1. Sessione, sintassi, utenti, guide
  2. Gestione essenziale di file e directory.
  3. Comandi di stampa
  4. Proprietà della shell


List of Figures

  1. hardware e software
  2. sistema operativo e applicazioni
  3. kernel, comandi, interfaccia utente
  4. interfacce utente
  5. varie componenti del sistema operativo
  6. Esempio di struttura a cartelle in MS Windows.
  7. Esempio di struttura a cartelle in UNIX/KDE
  8. esempio di percorsi
  9. la finestra di Jmol-8

Introduzione

generalità e obiettivi

UNIX è un sistema operativo, cioè un ambiente di lavoro su computer, che su un PC svolge un ruolo paragonabile a Windows della Microsoft.

È molto utilizzato in campo tecnico-scientifico, e particolarmente adatto per un uso esperto; ad esempio, per macchine che devono fare da server in WWW (vedi new.netcraft.com http://news.netcraft.com/archives/web_server_survey.html).

A differenza di Windows, UNIX non è un prodotto commerciale. Lo si può considerare come uno standard, o in senso lato un linguaggio. Esitono molti ``dialetti'' UNIX: il più diffuso è GNU/Linux, che funziona sui PC.

Obiettivo di questo modulo è mettere in grado gli studenti di lavorare con UNIX in modo elementare: operare su un terminale ASCII dando semplici comandi per gestire file, creare ed editare file, elaborare file di dati, ed usare semplici applicazioni; e confrontare il modo di operare su terminale con l'uso di un'interfaccia grafica con desktop.

Non ci si propone di insegnare l'installazione e la gestione di un sistema UNIX.

caratteristiche del software

Per illustrare le caratteristiche che rendono il software un prodotto diverso da altri, partiamo dal confronto tra due oggetti di uso comune:

Apparentemente, hanno molto in comune. Tra le altre cose, entrambi sono costituiti da aspetti materiali (la meccanica e l'elettronica o hardware) e da una ``logica'' (software), cioè uno schema di funzionamento impartito all'hardware che permette all'utente di dare istruzioni.

Il PC ha però una caratteristica fondamentale: hardware (h/w) e software (s/w) non sono collegati in modo inscindibile. È possibile sostituire il s/w mantenendo lo stesso h/w, o trasferire il s/w su un h/w diverso; cosa che in genere non è possibile fare su un televisore.

Questa modularità di h/w e s/w nel PC ha alcuni vantaggi

Con l'evolversi di un prodotto, anche la sua modularità tende ad estendersi. Come nell'h/w ci si specializza nei vari componenti (schede, periferiche, etc), anche il s/w si è via via specializzato attraverso la divisione in elementi o livelli che hanno funzioni diverse:

Il Sistema Operativo è il s/w base, che permette di fare un po' tutto e sul quale si possono innestare programmi a funzione specifica, o applicazioni. A sua volta i S.O. si è via via articolato in vari componenti: kernel, comandi, interfacce utente, ...

Perché l'organizzazione in moduli indipendenti dia i migliori frutti è necessario che il punto di contatto o interfaccia tra i vari livelli abbia caratteristiche note e pubbliche: sia cioè uno standard. La possibilità di utilizzare diverse apparecchiature nell'impianto elettrico di casa è legata all'esistenza di prese di corrente sempre uguali.

Si è visto che un secondo elemento che risulta utile è la possibilità di conoscere il funzionamento del s/w, ad esempio del Sistema Operativo. In questo modo si possono produrre applicazioni che non solo possono funzionare (grazie all'intefaccia standard) ma anche sfruttano al meglio le caratteristiche del S.O. È noto che sul sistema Windows della Microsoft le applicazioni Microsoft funzionano meglio di quelle concorrenti, e ciò grazie ad una proficua collaborazione tra gli sviluppatori delle applicazioni e quelli del S.O. Questa possibilità è aperta a tutti quando il funzionamento è noto, o, come si dice, il codice origine è in chiaro (open source)

Il massimo dell'efficienza lo si raggiunge quando l'utente o sviluppatore hanno del s/w una disponibilità piena, cioè quando il s/w è ``libero''. Con questo non si intende gratuito. Si intende che una volta acquistato se ne acquisiscono pieni diritti. Illustriamo questo concetto con un confronto tra i diritti che si hanno quando si compra un'automobile e quando si compra un software ``proprietario'' come Microsoft Windows:

l'acquirente ha diritto di automobile Windows
usarlo SI SI
studiarne il funzionamento SI NO
modificarlo SI NO
cederlo, anche modificato SI NO

L'esperienza sembra dimostrare che rendere il s/w libero e a codice in chiaro è remunerativo anche dal punto di vista del produttore: ad esempio, di alcuni prodotti gira una versione libera che permette al produttore della versione commerciale di mettere a punto un prodotto migliore:

In ambiti scolastici si è notato che l'uso di s/w libero permette di:

caratteristiche di UNIX

Concentriamoci adesso su quella componente fondamenteale del s/w che è il Sistema Operativo. Col nome di UNIX si indica un'intera famiglia di sistemi operativi, liberi (nel senso indicato sopra) e non.

Nel ramo degli UNIX liberi di gran lunga il più popolare è GNU/Linux. Notare che il termine ``Linux'' indica soltanto la parte più interna del S.O., il kernel, mentre il resto, cioè quello che è direttamente usato dall'utente, è GNU, sviluppato da una comunità di utenti sotto la Free Software Foundation.

Un sistema GNU/Linux è fatto di numerose componenti, confezionate insieme in una ``distribuzione''. Acquistando (o scaricando gratuitamente) una distribuzione si ottiene tutto il sistema operativo con i programmi per installarlo.

vantaggi e svantaggi di UNIX su Windows

Abbiamo visto quali vantaggi comporti l'uso di un sistema operativo libero quale GNU/Linux. Consideriamone altri, e anche quali possono essere gli svantaggi nei confronti di un sistema ``proprietario'' come Microsoft Windows (cfr [Attivissimo(2000), capitolo 3])

Bibliografia su UNIX

Su UNIX, un libro classico di riferimento è [Kernighan and Pike(1989)]. In rete si trovano innumerevoli libretti e corsi, tra i quali mi paiono utili: [BIU(),4LW(),UHU()].

Chi segue questo corso, avrà a che fare essenzialmente con GNU/Linux. Un ottimo manuale introduttivo è [Ricar(1999)], ora forse un po' superato; potete cercare in libreria analoghi manualetti di 100-200 pagine, come [Georges Piriou(2004)], preferendo quelli che si occupano più dell'uso che dell'installazione e gestione del sistema. Una guida completa è [Petersen(1998)]. [Attivissimo(2000)] è una guida pratica on-line alla migrazione da Windows a GNU/Linux.

Un libro on-line particolarmente esauriente, dedicato oltre che a UNIX a tutto il software libero è [Giacomini()]; esiste anche una versione ridotta, a stampa: [Giacomini(2001)].

Approfondimenti: Software libero e open source

diritti di proprietà e di uso

La distinzione tra software ``libero'' e ``proprietario'' è legata ai diritti di uso e di proprietà:

s/w proprietario:
chi lo produce ne mantiene tutti i diritti di proprietà, e ne concede all'utente finale solo l'uso sotto alcune condizioni (licenza) e generalmente dietro pagamento.
s/w libero:
il produttore concede al destinatario (eventualmente dietro pagamento) la proprietà di fatto del software, compreso quindi il diritto di copiarlo, modificarlo, combinarlo con altri prodotti, distribuirlo, ed anche rivenderlo.
Si può vedere questa differenza come la differenza tra l'affitto e l'acquisto di un bene.

gratuità

Notare che secondo la definizione appena data la differenza tra software libero e proprietario non è tanto nel pagamento, quanto nei diritti concessi al destinatario.

definizione di software libero

Per poter disporre completamente di un software è essenziale conoscerne il funzionamento, senza lati nascosti; bisogna quindi che il testo del programma, o codice originario, sia leggibile (open source). In questo senso i due termini ``libero'' e ``open source'' sono spesso usati come sinonimi. La trasparenza del codice, tuttavia, è un requisito necessario ma non sufficiente per poter definire ``libero'' un software.

Secondo la definizione più accreditata, quella della Free Software Foundation[Fre(a),Fre(b)], è "libero" il software che permette a chiunque di:

  1. usarlo;
  2. studiare come funziona (accesso al codice);
  3. ridistribuirlo;
  4. modificarlo e distribuirlo modificato
Per quanto questa definizione possa sembrare ``rivoluzionaria'' a molti difensori del software proprietario, essa non differisce molto da quello che qualunque industria di automobili (o di lavatrici, o di telefonini) è abituata a concedere agli acquirenti dei propri prodotti!

Per una discussione di questo argomento, vedere il testo di D. Giacomini [Giacomini()] ed anche il documento della Commissione Governativa ([Commissione Governativa sull'Open Source(2003)]), che contiene anche utili definizioni di termini.

Particolari aspetti del software libero:

copyleft (``permesso d'autore''):
licenza che garantisce diritti di software libero, ma impone di mantenerlo libero (controesempio: X11, è distribuito con licenza libera, che però non impedisce restrizioni- alcune versioni sono a pagamento e sono le uniche a funzionare su un certo hardware)
GNU Public License (GPL):
particolare licenza con copyleft che permette anche l'uso commerciale del software
software semi-libero:
software libero, ma senza permesso di trarne profitto

altre forme di software non-proprietario

Ci sono software che pur essendo gratuiti non sono liberi nel senso definito sopra. Tra gli altri ricordiamo:

software di dominio pubblico:
è software senza copyright né licenza; non è di nessuno e quindi qualcuno può "appropriarsene" trasformandolo in software non libero
freeware:
software gratuito, spesso senza sorgente
shareware:
software gratuito per un tempo limitato

pro e contro il software libero

Anche se non è necessariamente gratuito, il software libero si può copiare legalmente, e quindi di fatto è meno remunerativo per gli autori.

A questo propostito esiste un dibattito tra due visioni diverse:

La differenza può essere vista così: i primi considerano il software un prodotto finale, mentre i secondi lo considerano uno strumento.

È comunque un dato di fatto che:

Notare inoltre che in Italia anche la pubblica amministrazione raccomanda l'uso dell'Open Source e dei formati aperti [Ministero dell'Innovazione(2002)]

Secondo alcuni sostenitori [Schoolforge-UK(2006)], l'uso del s/w libero nelle scuole consente:

Approfondimenti: Sistemi Operativi

Cos'è un Sistema Operativo

Il Sistema Operativo è il software essenziale di un calcolatore, cioè quel software senza cui il calcolatore non può essere usato. È un insieme di funzioni di base che permettono di gestire tutte le risorse (hardware) del calcolatore:

Questo insieme di funzioni di base fornisce un'interfaccia verso l'hardware

S. O. : definizioni ed esempi

Riportiamo due definizioni di Sistema Operativo.

1][t]0.8[da Wikipedia -[Wikipedia(), voce "Sistema Operativo"]] 

In informatica, un sistema operativo (SO) é il software di sistema responsabile del diretto controllo e gestione dell'hardware che costituisce un computer e delle operazioni di base.

Informalmente, il termine é spesso usato per indicare il software che viene fornito con il computer prima che sia stata installata qualunque applicazione.

Il sistema operativo provvede che le altre applicazioni possano usare la memoria, i dispositivi di input/output e l'accesso al file system. Se molteplici applicazioni sono in esecuzione, il sistema operativo le gestisce in modo che tutte abbiano un tempo sufficiente di accesso al processore.

Esempi di Sistemi Operativi

  • Unix
  • Linux
  • Windows
  • MacOS
  • Solaris
Classificazione e Terminologia

Un sistema operativo é contettualmente diviso in due componenti, la shell e il kernel. Come il nome implica, la Shell (guscio, conchiglia) è un involucro esterno per il kernel che a sua volta dialoga direttamente con l'hardware.

Hardware <-> Kernel <-> Shell <-> Applicazioni

In alcuni sistemi operativi la shell e il kernel sono entità completamente separate, permettendo di avere diverse combinazioni di shell e kernel (es. Unix), in altri la loro separazione è solo concettuale (es. Windows).

Le ideologie di progettazione del kernel includono il kernel monolitico, il microkernel e l'exokernel. Tra i sistemi commerciali, come Unix e Windows, l'approccio monolitico è predominante, con alcune eccezioni (es. QNX). Il microkernel è più popolare nei sistemi operativi di ricerca. Molti sistemi operativi di tipo embedded usano exokernel ad-hoc.

1][t]0.8[Free OnLine Dic Of Computing [FOLDOC(), voce "Operating System"]]:

operating system:

The low-level software which handles the interface to peripheral hardware, schedules tasks, allocates storage, and presents a default interface to the user when no application program is running.

The OS may be split into a kernel which is always present and various system programs which use facilities provided by the kernel to perform higher-level house-keeping tasks, often acting as servers in a client-server relationship.

Some would include a graphical user interface and window system as part of the OS, others would not. The operating system loader, BIOS, or other firmware required at boot time or when installing the operating system would generally not be considered part of the operating system, though this distinction is unclear in the case of a rommable operating system such as RISC OS.

The facilities an operating system provides and its general design philosophy exert an extremely strong influence on programming style and on the technical cultures that grow up around the machines on which it runs.

Example operating systems include 386BSD, AIX, AOS, Amoeba, Angel, Artemis microkernel, BeOS,

Brazil, COS, CP/M, CTSS, Chorus, DACNOS, DOSEXEC 2, GCOS, GEORGE 3, GEOS, ITS, KAOS, Linux,

LynxOS, MPV, MS-DOS, MVS, Mach, Macintosh operating system, MINIX, Multics, Multipop-68, Novell NetWare,

OS-9, OS/2, Pick, Plan 9, QNX, RISC OS, STING, System V, System/360, TOPS-10, TOPS-20, TRUSIX, TWENEX,

TYMCOM-X, Thoth, Unix, VM/CMS, VMS, VRTX, VSTa, VxWorks, WAITS, Windows 3.1, Windows 95,

Windows 98, Windows NT.

Architettura a livelli del software

Il ruolo e la composizione del S.O. sono meglio compresi in una rappresentazione grafica a livelli. Nel grafico, in alto sta l'utente, in basso il computer. Ogni livello scambia dati solo con quello superiore e quello inferiore.

  1. Tutti conoscono la distinzione tra hardware (elettronica) e software (logica). Il punto fondamentale è che in un computer (ad es. un PC), a differenza di altre apparecchiature (come un telefonino o un elettrodomestico) hardware e software sono separati: su uno stesso hardware (HW) si possono installare differenti software (SW). Questo è molto utile.

    Figure 3.1: hardware e software

    \includegraphics[scale=0.5]{livelli-1}

  2. A sua volta, il SW è diviso in due parti: il Sistema Operativo (SO) e le Applicazioni (A) o programmi. Il SO è essenziale e serve a comandare tutto il computer, ma sopra il SO si possono installare tutte le A che si vuole. In quest'approssimazione, l'utente interagisce: o con il SO direttamente, o con un'A.

    1][t]0.7Notare bene la differenza tra S.O. e programmi applicativi. Ad es: OpenOffice.org è un programma applicativo che funziona sia sul S.O. Windows che sul S.O. GNU/Linux.

    Altro esempio: si può usare un calcolatore senza MS-Office, ma non senza MS-Windows (se questo è il S.O. installato)

    Figure 3.2: sistema operativo e applicazioni

    \includegraphics[scale=0.5]{livelli-2}

  3. Una rappresentazione migliore distingue ulteriormente le componenti del SO:

    Notare che le applicazioni A si inseriscono ``tra'' kernel e interfaccia utente, che quindi devono essere in grado di dialogare con tutte le A in modo unificato, l'una (K) dal lato hardware, l'altra (IU) dal lato utente.

    Figure 3.3: kernel, comandi, interfaccia utente

    \includegraphics[scale=0.5]{livelli-3}

  4. Infine, l'IU è di due tipi:

    L'utente si può rivolgere o all'IG o all'IT; ma può rivolgersi all'IT anche attraverso l'IG: cioè può aprire entro quest'ultima una finestra con un'interfaccia testuale o terminale

    Figure 3.4: interfacce utente

    \includegraphics[scale=0.5]{livelli-4}

L'importanza della struttura a livelli sta nell'indipendenza reciproca dei vari livelli. In alcuni sistemi operativi, come Windows, K+C+IG+IT appaiono come un unico blocco; invece in altri, come UNIX, ciascuna di queste componenti può essere sostituita lasciando invariate le altre. Per esempio su uno stesso K possono essere installati diversi sistemi di C; un utente può scegliere tra diversi tipi di IT (in particolare, di shell: vedi sotto); può usare alternativamente diverse interfacce grafiche (in particolare, diversi Desktop Manager: vedi sotto).

Tutte queste componenti possono essere realizzate indipendentemente, da soggetti diversi.

Anche se ciò che lo caratterizza è il kernel, spesso si usa il termine ``sistema operativo'' per riferirirsi ad un insieme di kernel, comandi, applicazioni di sistema e interfacce utente:

Figure 3.5: varie componenti del sistema operativo

\includegraphics[scale=0.5]{livelli-5}

In questo schema, l'unica parte di software che non fa parte del sistema operativo sono le applicazioni non di sistema. Anche se queste occupano nella figura uno spazio piccolo (la parte bianca del blocco A), possono essere una parte rilevante (p.es. in termini di spazio disco) del s/w installato sul calcolatore, e comunque dell'uso che l'utente fa del calcolatore.

Interfacce utente

L'interfaccia utente è il mezzo attraverso cui l'utente interagisce con il computer (ad es., per spostare un file da una directory all'altra o lanciare un programma). Ce ne sono due tipi:

interfaccia testuale (terminale):
ad ogni azione corrisponde una frase (comando) che l'utente scrive sulla tastiera e che compare in un'area dello schermo simile al foglio di una macchina da scrivere (terminale); eventuali risposte del computer sotto forma di testo sono stampate sullo stesso terminale.
interfaccia grafica (GUI):
per compiere operazioni sul sistema si opera, principalmente con il mouse, su elementi grafici come menù, icone, finestre. Quasi sempre l'intefaccia grafica contiene, tra i vari strumenti, anche un terminale. GUI sta per Graphical User Interface (Interfaccia Utente Grafica)
Ad esempio:

Le varie interfacce grafiche sono simili tra loro, e in sostanza simili a Windows o al sistema MacIntosh, e come tali abbastanza intuitive; ciò che caratterizza UNIX rispetto agli altri S.O. è invece l'interfaccia testuale, assai potente. Noi lavoreremo principalmente con quest'ultima (il terminale), all' interno di quella grafica.

vantaggi dell'interfaccia testuale

È evidente che l'interfaccia grafica è molto più intuitiva e pratica per eseguire i compiti più semplici. Ma quella testuale ha dei vantaggi.

Si può dire: l'interfaccia testuale sta a quella grafica come il linguaggio parlato (o quello matematico) sta a quello figurato o alla mimica.

Al confronto, è difficile legare tra loro operazioni compiute graficamente

Principali caratteristiche di un Sistema Operativo

numero di processi contemporanei

I sistemi operativi più rudimentali (es. MS-DOS) possono eseguire un solo processo alla volta.

Gli elaboratori centrali (mainframe) hanno invece sempre avuto la necessità di fare funzionare più processi contemporaneamente (ad. esempio, un programma per gestire la posta elettronica e molti accessi contemporanei ad un database).

I sistemi operativi che si trovano sui PC attuali sono tutti, in misura maggiore o minore, multi-processo (multi-tasking): per esempio, si può correggere un documento con un elaboratore di testi mentre si attende la visualizzazione di una pagina WWW.

numero di utenti

Si possono definire, sullo stesso sistema, più profili di accesso o utenti. Ciascun utente ha un suo identificativo (account) e quasi sempre una password.

Se il sistema è multi-processo e ci sono più terminali, gli utenti possono lavorare contemporaneamente.

Ogni utente può avere un suo ambiente di lavoro e delle sue prerogative. Tipicamente si distingue tra utenti di basso livello e utenti di alto livello, dove solo questi ultimi possono eseguire funzioni di gestione del sistema (es: aggiornare il software, aggiungere periferiche, etc).

Organizzazione dei dati su disco: file e directory (cartelle)

I dati su supporto fisso (disco fisso, dischetti, CD, etc.) sono organizzati in file e directory o cartelle (folder).

Un file è un insieme di dati visti dal sistema operativo come un'unità a sè stante. Ad esempio, un file può essere un documento di testo, un insieme omogeneo di dati, un programma. Il S.O. è in grado di creare e cancellare un file o metterlo a disposizione di un'applicazione. Un file in generale ha

Una directory o cartella (folder) è un contenitore di file. In genere, oltre ai file una directory può contenere anche sotto-directory; in questo modo i dati sono organizzati in un sistema gerarchico di directory e sottodirectory.

Figure 3.6: Esempio di struttura a cartelle in MS Windows.

\includegraphics[scale=0.8]{filesystem}

Il disco locale contiene ESRI\AV_GIS30\ARCVIEW\ARCPRESS\ETC\Fonts. La cartella Fonts contiene i file nella finestra di destra: a010013l...

Figure 3.7: Esempio di struttura a cartelle in UNIX/KDE

\includegraphics[scale=0.8]{fs-unix}

La directory /home/bidule contiene i file posta e sec.tar e la sottodirectory Desktop

le stesse informazioni in UNIX si possono ottenere con un semplice comando da terminale: 

# ls -l /home/bidule
total 544
drwxr-xr-x    3 bidule   bidule       4096 Oct 30  2001 Desktop
-rw-------    1 bidule   bidule        528 Jun 13 15:30 posta
-rw-rw-r--    1 bidule   bidule     542720 Sep 23  2002 sec.tar
#

UNIX come famiglia di sistemi operativi, liberi e non

Ci sono vari ``dialetti'' UNIX, catalogabili in due gruppi:

Note:

  1. UNIX è un marchio registrato

    "UNIX\textregistered is a registered trademark of The Open Group"
    però di fatto si è trasformato in uno standard; è proprietà di un'organizzazione più interessata agli standard industriali che alla proprietà intellettuale. Ci sono test passati i quali un S.O. può dirsi legalmente UNIX.

  2. Esistono standard veri e propri:

    1. POSIX (Portable Operating System Interface): Una collezione di standard IEEE (1003.x) scritti per permettere la portabilità di applicazioni tra diverse varianti di UNIX
    2. Single UNIX Specification (SUS), prodotto da Open Group. È derivato pesantemente da POSIX, ma si è diffuso più di quest'ultimo, principalmente perché i documenti sono più facili da ottenere. (!)
    3. SUS Version 3 = IEEE Std 1003.1-2001: ultima versione, comune, dei due precedenti. Comprende quattro ``volumi''

      1. definizioni e concetti generali (XBD)
      2. funzioni e subtroutine di sistema (es. gethostbyaddr) (XSH)
      3. shell e utility (es. cp) (XCU)
      4. altro (XRAT)
    Notare che questi standard (a differenza della Linux Standard Base, vedi avanti) non contengono alcuni elementi che vengono spesso percepiti come essenziali: alcune applicazioni come Emacs, e l'interfaccia grafica (X11 più Desktop)

    Ci sono poi standard che si riferiscono ad aspetti particolari del sistema operativo, tra cui:

    1. Filesystem Hierarchy Standard (FHS): sull'organizzazione del filesystem
    2. Executable and Linkable Format (ELF): sul formato dei file eseguibili

breve storia di UNIX

1969 Thompson (Bell Laboratories, NJ, USA)

Principali famiglie di discendenti (anni '80-'90):



SystemV (AT&T) commerciale, solida
BSD (Università Berkeley) non-commerciale, dinamica



BSD deriva da versioni date alle Università per scopi di studio, compreso il codice sorgente. Dal 1993 c'è versione (4.4BSD Lite) ripulita dal codice proprietario AT&T.

Da [Giacomini()]:

I primi utenti di UNIX sono state le università, a cui in particolare questo sistema operativo veniva fornito a costo contenuto, ma senza alcun tipo di supporto tecnico, né alcuna garanzia. Proprio questa assenza di sostegno da parte della casa che lo aveva prodotto, stimolava la cooperazione tra gli utenti competenti, in pratica tra le università.

Il maggior fermento intorno a UNIX si concentrò presso l'università della California a Berkeley, dove a partire dal 1978 si cominciò a distribuire una variante di questo sistema operativo: BSD (Berkeley Software Distribution).

Per difendere il software prodotto in questo modo, nacque una licenza d'uso che rimane il progenitore della filosofia del software libero: la licenza BSD.

Per molto tempo, la variante BSD di UNIX rimase relegata all'ambito universitario o a quello di aziende che avevano acquistato i diritti per utilizzare il codice sorgente dello UNIX originale. Ciò fino a quando si decise di ripulire lo Unix BSD dal codice proprietario.

Il risultato iniziale fu 386BSD, che venne rilasciato nel 1992 con la versione 0.1. [...] si svilupparono altri progetti indipendenti per ottenere, finalmente, un sistema BSD libero. Il primo di questi fu nominato NetBSD, al quale si aggiunse subito dopo FreeBSD; più tardi, apparve anche OpenBSD.

[...]

Allo stato attuale, le tre varianti *BSD sono tutte riconducibili a BSD 4.4-Lite, dove le differenze più importanti riguardano le piattaforme hardware in cui possono essere installate e l'origine della distribuzione. Infatti, il punto di forza della variante OpenBSD, sta nel fatto di essere realizzata in Canada, da dove possono essere distribuiti anche componenti per la comunicazione crittografica.
Negli anni '90 dal punto di vista del linguaggio le due famiglie (BSD e SysV) si sono avvicinate.

GNU

GNU è un sistema operativo tipo UNIX, completamente ``libero'', costruito dalla Free Software Foundation utilizzando:

Le componenti più caratterizzanti del sistema sono quelle più vicine all'utente (comandi, shell, applicazioni); il kernel (che si chiama Hurd) è stato sviluppato per ultimo (ca. 2001) e non è considerato altrettanto valido di altri kernel liberi, soprattutto di Linux. La combinazione del kernel Linux con il resto del sistema GNU è il sistema operativo tipo UNIX più diffuso sui PC, generalmente noto col semplice nome di ``Linux''. Il corretto nome è invece GNU/Linux.

Tra le più importanti componenti del sistema GNU ci sono il compilatore (gcc), la libreria C (glibc), l'editore Emacs e il Desktop GNOME.

In senso più generale, si definisce ``software GNU'' tutto il software coperto da licenza GPL, che può essere installato separatamente su sistemi operativi non-GNU.

Da [Giacomini()]:

Nel 1985, Richard Stallman ha fondato la FSF, Free Software Foundation, con lo scopo preciso di creare e diffondere la filosofia del «software libero». Libertà intesa come la possibilità data agli utenti di distribuire e modificare il software a seconda delle proprie esigenze e di poter distribuire anche le modifiche fatte.

Queste idee filosofiche si tradussero in pratica nella redazione di un contratto di licenza d'uso, la General Public License, studiato appositamente per proteggere il software libero in modo che non potesse essere accaparrato da chi poi avrebbe potuto impedirne la diffusione libera. Per questo motivo, oggi, il copyright di software protetto in questo modo, viene definito copyleft.

Il software libero richiede delle basi, prima di tutto il sistema operativo. In questo senso, l'obiettivo pratico che si prefiggeva Richard Stallman era quello di realizzare, con l'aiuto di volontari, un sistema operativo completo.

Nacque così il progetto GNU (Gnu's Not Unix), con il quale, dopo la realizzazione di un compilatore C, si volevano costruire una serie di programmi di servizio necessari nel momento in cui il cuore del sistema fosse stato completo.

Il progetto GNU diede vita così a una grande quantità di software utilizzabile sulla maggior parte delle piattaforme Unix, indirizzando implicitamente il software libero nella direzione dei sistemi di questo tipo.

Nel 1990 inizia lo sviluppo del kernel Hurd e intorno al 2000 inizia la distribuzione del sistema GNU/Hurd (sistema GNU basato su kernel Hurd).

GNU/Linux

Il Sistema Operativo della famiglia UNIX più diffuso sui PC è GNU/Linux, spesso chiamato semplicemente -ma erroneamente-``Linux'' (Linux è invece solo il kernel, v. sopra).

Il sistema GNU/Linux è ``libero'' in quanto distribuito con licenza GPL. Si può copiare legalmente: ad esempio, è possibile scaricarlo gratuitamente da WWW.

Esistono numerose versioni di GNU/Linux (più di 300 nel 2006), che si differenziano per la versione del kernel e per la scelta del software GNU da associargli. Una ``distribuzione Linux'' è l'unione di una versione GNU/Linux e (eventualmente) altro sofware non-GNU, ma generalmente libero, confezionata in modo compatto e con strumenti per l'installazione e la manutenzione.

Una distribuzione GNU/Linux in generale rispetta gli standard di tipo POSIX con vaste estensioni. Comprende anche software non incluso negli standard POSIX, tra cui soprattutto:

In effetti per i sistemi GNU/Linux esiste uno standard di fatto più esteso del POSIX: la Linux Standard Base.

Esempi di distribuzioni GNU/Linux:

Uso elementare di UNIX

In questa sezione e nella successiva si illustra l'uso di UNIX da interfaccia testuale, o terminale. L'uso dell'interfaccia grafica è molto intuitivo, e in compenso è molto meno uniforme tra versioni diverse del sistema operativo; perciò lo si illustra soltanto in laboratorio.

NOTA: i comandi che appaiono sottolineati, come less, non sono UNIX, ma estensioni GNU, o altre che comunque si trovano nella maggior parte delle distribuzioni di GNU/Linux

premessa: maiuscole e minuscole

In UNIX, maiuscole e minuscole sono lettere diverse! Ad esempio il file Mail è un'altra cosa dal file mail, oppure le password

sono tutte diverse tra loro.

sessione di lavoro

login, logout e exit su un terminale

Per lavorare su UNIX bisogna aprire una sessione, cioè qualificarsi come un certo utente riconosciuto dal sistema con certe sue caratteristiche. Alla fine della sessione si scollega l'utente, ma il sistema in generale resta acceso in attesa di nuove sessioni.

Come prima cosa, UNIX chiede di immettere il nome utente e la relativa password. Ad esempio, un terminale può presentare questa scritta:


1][t]0.75
AIX Version 4
(C) Copyright by IBM and others 1982,1994
login:


Una volta entrati, ci viene presentato un invito ai comandi (prompt). La nostra riga di comando viene interpretata dalla shell.

Alla fine del lavoro, si termina la sessione su terminale dando exit o logout4.1

Sessione grafica con apertura di un terminale

Quasi tutti i sistemi UNIX con cui si ha a che fare attualmente gestiscono una sessione grafica a finestre, all'interno della quale si può aprire una finestra a interfaccia testuale o terminale.

Da una sessione non-grafica si può far partire la sessione grafica con il comando startx o xinit. Si viene immessi in un Desktop con varie applicazioni; talvolta un terminale si apre automaticamente; altrimenti lo si può aprire usando il menù principale (che tipicamente si lancia con un bottone in basso a sinistra dello schermo).

Dal terminale si esce con exit. Per uscire dalla sessione grafica si usa un'opzione del menù principale del desktop, oppure si premono i tasti Ctrl-Alt-Backspace contemporaneamente.

In questo modo si ritorna alla maschera di login. Il sistema è ancora accesso, in attesa di nuovi login. Per spengere il sistema si premono i tasti Ctrl-Alt-Delete contemporaneamente.

Molto spesso la stessa maschera di login è grafica. In questo caso si può scegliere tra varie sessioni grafiche (che differiscono per il Desktop, etc.), nonché una sessione non-grafica (failsafe) da far partire. Dalla maschera di login grafica si può spengere il sistema scegliendo l'opzione Shutdown.

sintassi di un comando

1][t]0.5
date
date -u
banner ciao

banner -w80 ciao

grep Rossi elenco.txt
grep -i Rossi elenco.txt
tar --help

il comando passwd

Un comando importante è quello che permette di cambiare la propria password. In generale è

passwd
nel nostro caso invece è

yppasswd
Si deve immettere la vecchia password, poi la nuova due volte. Usare solo lettere, numeri e caratteri che si trovano su tutte le tastiere.

utenti e gruppi; who e finger

Esempi:

guide

Per avere informazioni sul funzionamento di un comando, spesso si può usare l'opzione -h o -help del comando stesso.

Es: 

gzip -h
tar --help

Altrimenti si possono usare altri comandi:

Es: 

man passwd
whatis ls
apropos calendar
info emacs


Table 4.1: Sessione, sintassi, utenti, guide


sintassi generale di un comando:

comando [opzioni] [argomento1 argomento2 ...] le opzioni cominciano sempre con una o due `` -''

comandi per sessione, utenti, manuali:

comando note
exit per uscire dalla shell e dall'interfaccia testuale
passwd o yppasswd per cambiare la propria password
finger per vedere chi è collegato
finger xxx informazioni sull'utente xxx (anche se non è collegato)
comando -h (solo in certi casi) visualizza la sintassi e una guida breve di comando
comando -help (solo in certi casi) visualizza la sintassi e una guida breve di comando
whatis comando visualizza la definizione di comando
man comando guida esauriente su comando (digitare q per uscire)
apropos parola ... elenco di comandi che hanno parola nella loro definizione
info argomento guida ipertestuale su argomento (digitare q per uscire)
info sommario ipertestuale dei vari argomenti visibili con info

navigazione nel filesystem e gestione elementare di file e directory

file e directory; directory corrente e directory superiore; ls, pwd e cd

percorso assoluto e relativo

In UNIX ogni oggetto (file o directory) può essere sempre identificato in tre modi:

  1. se si trova sulla directory corrente, con il semplice nome (es. pippo o gigi)
  2. se non si trova sulla directory corrente, facendo precedere il nome dal percorso da compiere (cioè la sequenza di directory da attraversare) per arrivare all'oggetto. Il percorso (path) può essere specificato in modo

    1. relativo: cioè a partire dalla directory corrente. In questo caso, il nome non comincia mai con la barra (/).

      es: se ci si trova sulla directory /home/tizio/, il primo file si chiama

      ese/pippo
    2. assoluto: a partire dalla radice (/). In questo caso, il nome comincia sempre con la barra.

      es: il percorso assoluto per i due file evidenziati è, rispettivamente:

      /home/tizio/ese/pippo

      /home/infochim/wrk/e3/gigi
Figure 4.1: esempio di percorsi
\includegraphics[clip,scale=0.85]{directory-tree}

Esempio: percorsi del file pippo (cfr. la figura precedente)



se la directory corrente è: il nome del file è:
(qualunque) /home/tizio/ese/pippo
/home/tizio/ese/ pippo
/home/tizio/ ese/pippo
/home/tizio/ese/ ./pippo
/home/caio ../tizio/ese/pippo

se l'utente è: il nome del file è:
tizio ~/ese/pippo
caio ~tizio/ese/pippo

le directory ''.'', ''..'' e ''~'' ;

Ci sono dei nomi speciali di directory:

.. la directory "superiore" (l'abbiamo già vista nel comando cd)
. la directory corrente
~ la mia home directory
~tizio la home directory dell'utente tizio

Notare che

permessi di lettura, scrittura ed esecuzione dei file; ls -l



Permesso utente gruppo altri
sì r w x r w x r w x
no - - - - - - - - -



Utente e gruppo di appartenenza, e permessi dei file, si possono visualizzare con il comando

ls -l

Es:

1][t]1
-rw-r--r-- 1 infochim chimica 6661 Nov 12 15:30 Mailbox

significa: leggibile e scrivibile, ma non eseguibile, dall'utente (infochim); solo leggibile dagli appartenti al gruppo (chimica); solo leggibile da tutti gli altri

Notare che la stringa dei permessi contiene 10 caratteri: il primo indica (fra l'altro) se si tratta di una directory, nel qual caso compare una d

Le altre informazioni che vengono stampate con questo comando (le ultime colonne prima del nome del file) sono la data e l'ora di ultima modifica del file.

nomi di file e directory; file e directory nascosti; ls -a

N.B. si possono combinare le opzioni -l e -a, in uno qualunque dei seguenti modi

ls -l -a

ls -a -l

ls -la

ls -al

lista di una directory diversa dalla directory corrente: ls dir

dà la lista dei file file1, file2, etc. Se non si dà l'opzione -l, sullo schermo compaiono (banalmente) soltanto i nomi dei file, se esistono. Con l'opzione -l si visualizzano anche tutte le informazioni. È una forma comoda per fare la lista dei file i cui nomi corrispondono ad un'espressione, ad es:

ls -l ~/doc/*.txt
dà la lista di tutti i file nella sottodirectory doc della nostra home directory i cui nomi finiscono in .txt.

comandi per gestire file: cp, mv, rm

  rm   
rimuove (cancella)
  cp   
copia
  mv   
sposta (rinomina)
Il comando rm ha uno o più argomenti, il (o i) file da cancellare:

rm file1

rm file1 file2 ...
I comandi cp e mv hanno due o più argomenti.

comando origine ... destinazione


uso di cp e mv per copiare e rinominare directory

Il primo argomento dei comandi cp e mv, l'origine, può anche essere una directory. In questo caso

riga di comando spiegazione note
cp -R dir1 dir2 crea una copia di dir1 col nome di dir2 dir2 non esiste
cp -R dir1 dir crea una copia di dir1 in dir (creando dir/dir1) dir esiste già
mv dir1 dir2 rinomina dir1 come dir2 dir2 non esiste
mv dir1 dir sposta dir1 in dir (creando dir/dir1) dir esiste già

comandi speciali per gestire directory: mkdir e rmdir

mkdir directory
rmdir directory

per poterla rimuovere, la directory deve essere vuota

vedere il contenuto di un file: cat, more, less


I parametri tra [] sono facoltativi

Table 4.2: Gestione essenziale di file e directory.
. la directory corrente
.. la directory ``superiore'' (che contiene la directory corrente)
~ la directory di partenza (home directory) di questo utente
~xxx la home directory dell'utente xxx
pwd visualizza la directory corrente
cd dir cambia la directory corrente a dir
ls visualizza la lista della directory corrente
ls -a visualizza la lista della dir. corr., compresi i file nascosti
ls -l visualizza la lista della dir. corr. in formato lungo
ls [opzioni] dir visualizza la lista della directory dir
ls [opzioni] file1 file2 ... visualizza la lista dei file file1 file2 ...
cp file1 file2 copia file1 in file2
cp file1 dir copia file1 nella directory dir (esistente), con lo stesso nome;
  ovvero, copia file1 in dir/file1
cp file1 file2 ... dir copia file1, file2, ... nella directory dir (esistente)
cp -R dir1 dir2 copia la directory dir1 in dir2 (non esistente)
cp -R dir1 dir copia dir1 nella directory dir (esistente), con lo stesso nome;
  ovvero, copia dir1 in dir/dir1
mv file1 file2 rinomina file1 in file2
mv file1 dir sposta file1 nella directory dir (esistente), con lo stesso nome;
  ovvero, rinomina file1 in dir/file1
mv file1 file2 ... dir sposta file1, file2, ... nella directory dir (esistente)
mv dir1 dir2 rinomina la directory dir1 in dir2 (non esistente)
mv dir1 dir sposta dir1 nella directory dir (esistente), con lo stesso nome;
  ovvero, rinomina dir1 in dir/dir1
rm file1 file2 ... rimuove (cancella) file1 file2 ...
mkdir dir crea la directory dir
rmdir dir cancella la directory vuota dir
cat file visualizza file
more file visualizza file, una schermata alla volta
less file visualizza file, con possibilità di scorrere indietro


editor di testo: vi, nano (pico) e emacs

differenza tra word processor e editor di testo

Un file, oltre alle lettere, ai numeri e agli altri caratteri usati per rappresentare un testo, può contenere caratteri o sequenze ``di controllo'' interpretati dai programmi che lo leggono. Alcuni programmi evoluti di creazione di documenti (word processor) usano queste sequenze per dare un formato al testo (ad es. grassetto, allineato, disposto in una tabella), secondo una codifica standard (es. HTML) o specifica del programma (MS-Word).

Un editor di testo, invece, come i comandi per la visualizzazione di file (cat, more, less), mostra invece tutti i caratteri contenuti in un file, compresi quelli di controllo. Gli editor di testo sono utili quando si vuole lavorare sul contenuto ``puro'' di un file, o quando si lavora su file non formattati: ad esempio, dati numerici, tabulati di programmi, etc. Un esempio in MS Windows è NotePad. In ambiente GNU/UNIX ci sono vi, nano (o pico ) e emacs.

Per editare un file si dà il comando seguito dal nome del file, ad es.:

pico file
Se dal prompt UNIX si dà solo il comando (senza nome di file), il programma parte con un'area vuota, spesso detta buffer, sulla quale si può caricare il contenuto di un file esistente, o nella quale si può scrivere e poi salvare su un file nuovo. Se si dà il nome di un file e il file esiste, se ne carica nel buffer il contenuto per editarlo; se il file non esiste, si crea un file nuovo con quel nome collegato al buffer vuoto.

Nei prossimi paragrafi si riportano degli schemi di apprendimento di vi e nano; l'illustrazione di emacs è rimandata al capitolo successivo

vi

(ottimo manuale: ``Using the vi editor'' in  [UHU])

concetti base

avviamento e apertura di file

salvare e uscire

inserimento di testo

muoversi

cancellare

cercare e sostituire

nano (pico)

Lanciando nano da terminale, si viene immessi nell'ambiente di lavoro dell'editor. Si può tornare al terminale solo uscendo dall'editor.

  1. aree dello schermo:

    1. testata: nome programma e file
    2. area di lavoro
    3. barra pro-memoria di comandi
  2. caricare un file: ^R, salvare ^O, uscire ^X

stampa

code di stampa

Il sistema di stampa più diffuso in UNIX è LPD/LPR: nel sistema operativo sono definite diverse code di stampa

Una coda di stampa è l'insieme di

stampa da un'applicazione

Se il file è caricato da un'applicazione, questa ha il suo menù di stampa, in cui in generale si può scegliere la coda di stampa a cui inviare il file

stampa da terminale

Da terminale (IT), il comando generico per stampare un file (senza ``aprirlo'' con un'applicazione) è

lpr -Pcoda file
se non si specifica la coda, il sistema stampa sulla coda di default.

Questo è il comando adatto per stampare un file che si trova già nel formato adatto alla coda di stampa: ad esempio un file solo-testo se la coda di stampa è in grado di stampare file di quel tipo, o un file in formato PostScript se la coda di stampa è PostScript.

stampa di file codificati: PostScript, filtri e driver, convertitori

Tutte (o quasi) le stampanti sono capaci di stampare un file carattere per carattere. Questo è quello che si vuole per un file solo-testo.

I file che rappresentano un oggetto di qualità grafica (testo formattato, figure) sono codificati in un formato compreso dalle applicazioni (HTML, JPEG, MS-Word, ...) e devono essere tradotti in un formato compreso dalla stampante.

Lo standard ``di fatto'' per stampe di qualità grafica in UNIX è il PostScript.

Per stampare un file PostScript:

Se il file non è PostScript, per stamparlo su una coda PostScript lo si deve prima convertire in PostScript con un opportuno comando. Ad es, per stampare il file locandina.pdf, in formato PDF, lo si deve prima convertire in PostScript e poi inviare ad una coda di stampa Postscript:

pdf2ps locandina.pdf locandina.ps

lpr -Pps locandina.ps
Ci sono due comandi GNU di conversione a PostScript: enscript e a2ps.

Entrambi, se non si specifica un file di output, inviano il file convertito direttamente alla coda di stampa. Quindi possono essere usati come comandi di stampa al posto di lpr per stampare file di qualunque formato su una coda di stampa PostScript.

stampa da applicazioni

Le applicazioni, attraverso il menù di stampa, spesso preparano un file temporaneo PostScript che inviano ad una coda di stampa PostScript. Così funziona ad esempio Mozilla.

schema riassuntivo della procedura di stampa

La procedura di stampa è quindi:

\includegraphics[scale=0.65]{coda_stampa}


Table 4.3: Comandi di stampa
lpr [-Pcoda] file stampa un file solo-testo su una coda solo-testo, o
un file PostScript su una coda PostScript
enscript [-Pcoda] file stampa un file solo-testo su una coda PostScript
a2ps [-Pcoda] file stampa qualunque file su una coda PostScript


proprietà delle shell

Queste sono proprietà per lo più comuni a tutte le shell

sostituzioni

nomi di file

Quando ci si riferisce a file (o directory) si possono usare caratteri ``jolly'':



carattere jolly significato
* un qualunque numero di caratteri (anche nessuno)
? un solo carattere
[abc] un solo carattere tra quelli citati tra parentesi



Esempi:



*.c tutti i file che finiscono per .c
/etc/* tutti i file della directory /etc
capitolo?.txt capitolo1.txt capitolo2.txt ... (ma non capitolo23.txt)
[ab]* tutti file che cominciano per a o per b



La shell verifica quali file corrispondono all'espressione indicata e li sostituisce pedissequamente nella riga di comando, che poi esegue

N.B. : questo comportamento è differente dal DOS!

Esempio: supponiamo che la directory corrente contenga i file

lettera.doc 
memo.txt 
riassunto.doc 
CV.doc
  1. Il comando

    cp *.doc ~/backup-dir
    si traduce nel comando

    cp lettera.doc riassunto.doc CV.doc ~/backup-dir
    che copia i tre file nella directory ~/backup-dir

  2. Attenzione! Il comando

    cp lettera.doc *.txt
diventa
cp lettera.doc memo.txt
che copia il primo file nel secondo, distruggendolo!

NOTA: in DOS, il comando

copy lettera.doc *.txt
significa invece

copy lettera.doc lettera.txt

altre sostituzioni

Oltre a quella dei caratteri jolly, la shell esegue una serie di sostituzioni sulla riga di comando. Ogni sostituzione è distinta da un carattere speciale.



caratteri sostituzione eseguita esempio di comando
~ directory di partenza (home directory) degli utenti ls ~tizio/tmp
$ variabili echo Terminale definito come $TERM
! cronologia (ultimi comandi dati) !!
`comando` output del comando comando echo "Ci sono `who | wc -l` utenti collegati"



Consideriamo in dettaglio soltanto il primo tipo di sostituzione. Un carattere ``tilde'' (~) all'inizio di un nome di file o directory, eventualmente seguito da una barra più altri caratteri, viene sostituito dal nome della home directory dell'utente attivo.

Se ~, all'inizio di un nome di file o directory, è seguito immediatamente, senza barre interposte, dal nome di un utente, viene sostituito il nome di quella della directory home di quell'utente. Es:

~ la home directory dell'utente attivo
~/xxx il file xxx sulla home directory dell'utente attivo
~xxx la home directory dell'utente xxx
~xxx/yyy il file yyy sulla home directory dell'utente xxx

proteggere da sostituzione

Quando si vuole usare un carattere speciale senza operare sostituzioni, lo si può proteggere:

\
protegge carattere successivo
''
protegge tutto il testo contenuto tra ' e '
""
protegge una frase, tranne $ ` e \ (che vengono interpretati)
Es:
 
$ cd /  
$ echo come va? 
come var 
$ echo come va\? 
come va? 
$ echo 'questo carattere si chiama tilde: ~'  
questo carattere si chiama tilde: ~ 
$ echo questo carattere si chiama tilde: ~ 
questo carattere si chiama tilde: /home/infochim

reindirizzamento di input e output, pipeline

In UNIX, i dati prodotti da un comando sono detti standard output e quelli forniti al comando sono detti standard input. Questi flussi di dati in generale sono associati a due dispositivi, tastiera e video:



standard input tastiera
standard output video



Si possono associare input e output a file con la seguente sintassi



comando $>$ file esegui comando e dirigi output su file
comando $<$ file esegui comando prendendo input da file
comando1 | comando2      l'output di comando1 diventa input di comando2
comando $>$$>$ file aggiungi output di comando in coda a file



Esempio di redirezionamento dell'output:

 

ls                              stampa la lista della directory corrente
ls > a.000                              mette il risultato nel file a.000
 

Esempio di redirezionamento dell'input. Il comando bc è una calcolatrice che accetta input da tastiera, e dà il risultato nello standard output :

$ bc                             
6.1*2                              si digita un'operazione
12.2                              risposta del sistema
...                              ulteriore input
<ctrl-D>                              per uscire dal comando bc
$                             
Possiamo scrivere l'input per bc su un file, bc.dat; ed utilizzare questo come input del comando bc:

$ echo "6.1*2" > bc.dat                             
$ bc < bc.dat  
12.2                              risposta del sistema
$                             
Altro esempio di reindirizzamento dell'input: il comando wc (con l'opzione -w) conta le parole contenute in un file

wc -w < a.000                              conta le parole nel file a.000
I comandi ls e wc -w possono essere combinati in una pipeline, senza passare attraverso il file a.000:

ls | wc -w                              conta le parole nell'output di ls
Nota: una pipeline può essere costituita da più di due comandi in fila:

comando1 | comando2 | ...
e si può ridirigere l'input del primo comando e l'output dell'ultimo:

comando1 < file1 | comando2 | ... > file

esecuzione di comandi in serie, parallelo e background

Quando si dà un comando dal prompt, non è possibile dare ulteriori comandi finché questo non è terminato. Dal prompt però si possono però dare due o più comandi per volta:

esecuzione in serie

Per eseguire due comandi in successione (o serie):

comando1 ; comando2 Il sistema esegue comando1, aspetta che sia terminato, poi esegue comando2
L'esecuzione in serie può essere applicata ripetutamente.

Esempio: 

$ date; sleep -1; date
mar dic  9 14:29:03 CET 2003 
mar dic  9 14:29:04 CET 2003
$

esecuzione in parallelo:

Per eseguire due comandi in contemporanea (o parallelo):

comando1 & comando2 Il sistema esegue comando1 e senza aspettare che sia terminato esegue comando2
Anche l'esecuzione in parallelo può essere applicata ripetutamente.

Esempio: 

$ date & sleep -1 & date
...

mar dic  9 14:29:03 CET 2003 
mar dic  9 14:29:03 CET 2003
...

$

esecuzione in background

Per eseguire un comando in sottofondo (background):

comando &

Il sistema esegue comando in sottofondo e presenta il prompt per nuovi comandi.

processi e loro interruzione

processi e job

Ogni comando che viene eseguito sulla macchina viene detto processo e ad esso è assegnato un numero d'ordine unico.

Per vedere tutti i processi, dare il comando ps. Esempio:

$ ps 
  PID TTY          TIME CMD 
17686 pts/3    00:00:00 tcsh 
18829 pts/3    00:00:00 ps
Una successione di uno o più processi lanciati con un unico comando (ad esempio, una pipeline) viene detta job. In particolare, se il job è eseguito in background ad esso è assegnato un numero d'ordine, che è unico per una sessione di shell (p. es. un terminale). Il numero del job viene scritto tra parentesi quadre sul terminale al momento che esso è lanciato. Es:

$ emacs &
[1] 10301
Il secondo numero che viene scritto è il numero di processo dell'ultimo processo del job.

Per vedere su terminale la lista di tutti i job, dare il comando jobs  

$ find /usr -mtime -7 | sort &
[2] 10334
$ jobs
[1]- Running       emacs
[2]+ Running       find /usr -mtime -7 | sort &

Il comando find /usr -mtime -7 cerca in /usr e nelle sue sottodirectory tutti i file modificati negli ultimi 7 giorni; l'output viene poi filtrato da sort, cioè i file sono ordinati in ordine alfabetico. L'esplorazione del disco in genere richiede un po' di tempo, perciò è utile mandare questa pipeline in background.

Notare che ad ogni comando del job 2 (find e sort) viene assegnato un distinto numero di processo: 

$ ps
10284 pts/0 00:00:00 bash
10301 pts/0 00:00:00 emacs
10333 pts/0 00:00:00 find
10334 pts/0 00:00:00 sort
10335 pts/0 00:00:00 ps

interruzione di processi e job

Ctrl-C
cancella (definitivamente) il comando che si sta eseguendo su questo terminale (in superficie)
Ctrl-Z
sospende temporaneamente il comando che si sta eseguendo e rende il prompt; per ripristinarlo:

Per cancellare definitivamente un processo o un job in background si usa il comando

kill %numero-job
oppure

kill numero-processo
Per sospendere un job che si sta eseguendo in sottofondo, lo si deve prima riportare in superficie: 

$ jobs
[1]- Running       emacs
[2]+ Running       find /usr -mtime -7 | sort &
$ fg %2
find /usr -mtime -7 | sort &
$ ^Z
[2]+ Stopped       find /usr -mtime -7 | sort &
$ bg %2
[2]+ find /usr -mtime -7 | sort &

esempi

  1. esaminare l'output di un comando una schermata alla volta



    last fa vedere tutte le ultime sessioni su questo computer
    last > a.0 scrive il risultato su a.0
    less < a.0                legge il risultato una schermata alla volta
    last | less combina i due comandi in uno solo



  2. selezionare nomi in un elenco telefonico



    grep Acciai telefonico.txt seleziona righe che contengono Acciai
    grep 'Acciai ' telefonico.txt elimina Acciaioli
    grep 'Acciai ' telefonico.txt > a.0                mette il risultato su a.0
    sort -k2 a.0 ordina le righe di a.0 secondo il nome (seconda parola)



    Lo stesso risultato si ottiene con l'unico comando

    grep 'Acciai ' telefonico.txt | sort -k2
  3. contare gli atomi di idrogeno in un file PDB compresso



    zcat -c a.pdb.Z                decomprime il file su standard output
    zcat -c a.pdb.Z > a.pdb        decomprime il file su a.pdb
    grep ' H ' a.pdb > idrogeni          seleziona le righe che contengono atomi di H, e le mette in un nuovo file
    wc -l idrogeni                       conta le righe di questo nuovo file



    Lo stesso risultato si ottiene con l'unico comando

    zcat -c a.pdb.Z | grep ' H ' | wc -l
  4. Uso di variabili

    odir=OpenOffice.org1.1.0 inizializza la variabile odir
    - NB: la sintassi in altre shell è diversa!
    cd $odir equivale a cd OpenOffice.org1.1.0

  5. Statistiche sugli utenti del sistema



    ypcat passwd > a.pw visualizza tutti gli utenti definiti sul sistema
    wc -l a.pw conta le righe di a.pw
    echo ci sono `ypcat passwd | wc -l` utenti          scrive quanti sono gli utenti definiti
    grep :2000: a.pw seleziona solo gli utenti di chimica (gruppo 2000)
    sort -t: -k3 a.pw ordina gli utenti secondo il numero utente (terzo campo)



  6. Ricerca di file



    find ~ -mtime +30 visualizza tutti i miei file non modificati negli ultimi 30 giorni
    mv `find ~ -mtime +30` /oldfiles/          li sposta nella directory oldfiles




input e output

Table 4.4: Proprietà della shell
comando > file dirigi output di comando su file
comando < file prendi input di comando da file
comando1 | comando2 l'output di comando1 diventa input di comando2 (pipeline)
comando » file aggiungi output di comando in coda a file


processi

comando1 ; comando2 esegui comando1 , aspetta che sia terminato, poi esegui comando2
comando1 & comando2 esegui comando1 , e senza aspettare che sia terminato esegui comando2
comando & esegui comando in background
Ctrl-C arresta definitivamente il processo in corso e rende il prompt
Ctrl-Z sospende il processo in corso
fg ripristina il processo sospeso, in foreground
bg ripristina il processo sospeso, in background
jobs visualizza lista dei job
ps visualizza lista dei processi
kill %j arresta definitivamente il job j
kill p arresta definitivamente il processo p

sostituzioni



espressione sostituzione eseguita
* nomi file: zero o più caratteri (tranne un . iniziale)
? nomi file: un solo carattere (tranne un . iniziale)
[abc] nomi file: un solo carattere tra quelli citati tra parentesi (idem)
~ (da solo) directory di partenza (home directory) di questo utente
~/ (all'inizio di un nome di file o dir) directory di partenza (home directory) di questo utente
~xxx(da solo) home directory dell'utente xxx
~xxx/ (all'inizio di un nome di file o dir) home directory dell'utente xxx
$var valore della variabile var
!! ultimo comando dato
`comando` risultato del comando comando
\ protegge da sostituzione il carattere successivo
'' protegge tutto il testo contenuto tra ' e '
"" protegge il testo tra "", tranne $ ` e \



altri comandi utili

Questa lista riporta l'output di whatis comando, in italiano se disponibile

file, directory, dischi

chmod                - cambia i permessi di accesso di un file  
chown                - cambia l'utente e il gruppo proprietari dei file  
find                 - cerca i file in una gerarchia di directory  
df                   - visualizza l'ammontare di spazio libero su disco  
du                   - visualizza la quantità  usata di spazio su disco

manipolazione di file

head                 - output the first part of files  
tail                 - output the last part of files 
grep                 - print lines matching a pattern 
sort                 - sort lines of text files 
wc                   - stampa il numero di byte, parole e righe nei file  
diff                 - trova differenze tra due file

manipolazione avanzata di file

sed             - a Stream EDitor

gawk [awk]      - linguaggio di ricerca ed elaborazione di configurazioni di testo

stampa e simile

lpq                  - programma di controllo della coda di stampa  
echo                 - mostra una riga di testo 

archiviazione e compressione

tar                  - La versione GNU del programma di utilità  tar  
compress             - comprime ed espande dati (versione 4.1)  
gzip                 - comprime e decomprime i file

utenti, processi

passwd               - cambia la password  
yppasswd             - change your password in the NIS database  
finger               - user information lookup program  
who                  - mostra chi è loggato  
w                    - Mostra chi è loggato e cosa stanno facendo  
ps                   - riporta lo stato dei processi  
kill                 - termina un processo

varie

bc (1)               - An arbitrary precision calculator language

Uso ``avanzato'' di UNIX

emacs

Emacs è un editor di testo molto potente. Al suo interno ospita anche applicazioni (posta elettronica, la shell UNIX, etc.) nelle quali si possono utilizzare molte delle funzionalità dell'editor (ad es. nella shell si può copiare un comando già dato e correggerlo prima di inviarlo).

Emacs può lavorare entro il terminale, o lanciare una finestra propria (in ambiente X-windows). Xemacs è una variazione di Emacs che sfrutta meglio la grafica.

La via migliore per imparare a usare emacs è leggere l'esercitazione guidata o tutorial (Da dentro emacs, battere: <Alt>-x help-with-tutorial).

aree dello schermo:

  1. barra menu

    contiene i classici menu ``File'',''Edit'', etc. con i principali comandi

  2. [barra degli strumenti]

    (nella nostra configurazione è disattivata)

  3. area di lavoro: il buffer

    è l'area in cui si può immettere testo, detta buffer; emacs può lavorare su più di un buffer, ciascuno dei quali è spesso (ma non sempre) associato ad un file

  4. riga di stato (Mode Line)

    dà informazioni sul buffer attivo

  5. minibuffer

    è una riga usata da emacs per dare messaggi, e dall'utente per inserire comandi

  6. barra verticale

    serve per scorrere sul buffer con il mouse ma soprattutto per segnalare visivamente quale porzione del buffer è visualizzata

menu, scorciatoie e comandi ``complessi''

Tutte le azioni che si fanno in emacs, ad esempio aprire un file, sono associate univocamente ad un comando cosiddetto ``complesso'' che si può eseguire digitando <Alt>-x seguito dal nome del comando, ad esempio find-file. I comandi più comuni però sono associati a scorciatoie che si possono immettere da tastiera (ad esempio <Ctrl>-x <Ctrl>-f) e/o ad una voce di menu (ad es. File/Open).

Qui di seguito, seguendo la convenzione adottata dentro emacs stesso, abbrevieremo <Ctrl>- con C- e <Alt>- con M-

help: Apropos, Key, Whereis (locate)

Si può conoscere il rapporto tra comandi, scorciatoie e menù con i seguenti comandi di Help:

Inoltre, accanto alle voci di menù è riportata la scorciatoia corrispondente, se esiste.

Con il comando apropos-command seguito da una parola chiave si ottiene una lista di comandi che sono in relazione con quella parola chiave.

Interruzione: C-g

battendo C-g durante l'esecuzione di un comando, lo si cancella.

Editare un file

Lo si fa con il comando

M-x find-file NOMEFILE <ENTER>

La scorciatoia ufficiale per M-x find-file è C-x C-f.

Dando questo comando, nel minibuffer emacs offre di aprire un file nella directory corrente.

Aggiornare il contenuto di un buffer

Se un file viene modificato da fuori emacs (da un programma o da un altro utente) mentre il buffer ad esso collegato è aperto in emacs, il contenuto del buffer non si aggiorna automaticamente con il nuovo contenuto. Per aggiornarlo, occorre caricare nuovamente il file con il comando consueto (M-x find-file NOMEFILE <ENTER>); se il contenuto è cambiato da quando lo si è caricato la prima volta, emacs lo segnala e chiede conferma che lo si voglia ricaricare (buttando via eventuali modifiche fatte da allora). Una scorciatoia comoda è:

C-x C-f <down-arrow> <ENTER>
con la freccia-giu (<down-arrow>) si inserisce nel minibuffer al posto del nome del file da caricare quello attuale.

``Editare'' una directory (dired)

Se al momento di aprire un file si dà invece il nome di una directory (senza la barra finale5.1), nel buffer viene caricata la lista (lunga) di quella directory, con possibilità di aprire un file direttamente dando invio sulla riga corrispondente

Regular Expression (espressioni regolari o formali)

Es: La RE /ranc/ corrisponde alla sequenza "ranc" contenuta sia nella stringa "Francesco" che nella stringa "melarancia"

Es: /or.o/ corrisponde sia a "orto" che a "orco", che a ...

Una RE è composta da:

 

elemento: corrisponde a:
c il carattere (non-speciale) c
\c il carattere speciale c, preso letteralmente. Caratteri speciali: .*\[]^$-'''
. qualsiasi carattere
[abc...] uno qualsiasi dei caratteri abc...
[v-z] = [vwxyz]
[^abc...] qualsiasi carattere eccetto abc...
[^v-z] = [^vwxyz]
^ inizio stringa
$ fine stringa
   

 

che si possono combinare nel modo seguente:

 

r1r2 l'espressione r1 seguita dall'espressione r2
r* l'espressione r ripetuta zero o più volte
r+ l'espressione r ripetuta una o più volte
   

 

Esempi:


\begin{sideways} \begin{tabular}{\vert p{35mm}\vert p{150pt}\vert p{35mm}\vert} ... ...{rdo''}& \parbox[t]{35mm}{ \texttt{ }\\ }\\ \hline \end{tabular}\end{sideways}

 

In generale, una RE corrisponde alla stringa più lunga possibile.

Es: 

nella stringa "tanto va la gatta al lardo", la RE /ta.*a/ corrisponde alla sottostringa "tanto va la gatta al la".

 

awk

caratteristiche generali

Es:

awk '{print $1}' /etc/hosts

manuali

sintassi del comando awk

Da man awk:

SINTASSI

      awk [ opzioni ] testo-del-programma file ...

      awk [ opzioni ] -f file-di-programma file ...

Cioè:

 

istruzioni di awk

Le istruzioni sono sempre del tipo

pattern {action}
che significa: se la riga contiene una stringa corrispondente a pattern, viene eseguita l'istruzione action.

Esempio:

awk '/polosci/ {print $1,$2}' /etc/hosts
Se pattern è assente, l'azione action viene sempre eseguita; se l'action è assente, si stampa l'intera riga

Campi

Ogni volta che awk legge un record lo spezza in campi, usando il valore della variabile FS (espressione regolare) come separatore di campo (default=sequenza di spazi o un tabulatore o un accapo). Se FS è un singolo carattere, i campi sono separati da quel carattere.

Es: il file /etc/passwd ha il formato user:password:userid:groupid:name:home:shell

xavier:x:1224:1000:Francesco:/home/xavier:/bin/bash
Ogni campo nel record in ingresso può essere individuato dalla sua posizione: $1, $2, e così via. $0 è l'intero record.

Variabili

Si possono definire ed utilizzare delle variabili:

r=25.

b="ciao"

crf=r*2*3.14

il riferimento alle variabili è fatto in modo diretto, senza il carattere "$" (differenza da shell!)

I loro valori sono numeri in virgola mobile, o stringhe, o entrambe le cose, a seconda di come sono usati.

AWK dispone di vettori monodimensionali (i vettori multidimensionali possono essere simulati):

x[i]=15
Al lancio del programma sono impostate parecchie variabili predefinite (es: FS)

Sequenze (pattern)

azioni

Le istruzioni possono essere assegnamenti o istruzioni condizionali o iterative o di I/O come si trovano nella maggior parte dei linguaggi.

Gli operatori, le  strutture di controllo e le istruzioni di input/output ricalcano le corrispondenti del linguaggio C

Operatori

+ - * / ^       etc.

Istruzioni di controllo

if (condizione) istruzione [ else istruzione ]

exit 

Istruzioni di I/O

print [expr-list]

next

Funzioni predefinite

un semplice esempio

Nel file ~infochim/wrk/esercitaz sono riportati i punteggi ottenuti nelle prime due esercitazioni dai vari studenti del corso. Il file contiene nell'ordine: nome account, turno, punteggio eserc.1, punteggio eserc. 2:

acciai       D 2 5

allegra      A 2 3

allegri      A 0 0

arturoni     A 2 5

...

La media dei punteggi della prima esercitazione si ottiene con il seguente programma awk:

                {s=s+$3;n=n+1}

END             {print "media= ",s/n}

Possiamo scrivere questo programma nel file media.awk e eseguire il comando

awk -f media.awk esercitaz
Sull'output viene riportata la risposta:

media= 1.54082
Se ora vogliamo il punteggio medio di chi appartiene al turno A, possiamo farlo introducendo un pattern nella prima istruzione:

/A/             {s=s+$3;n=n+1}
Questo sistema funziona solo se siamo sicuri che l'account è sempre in minuscolo, e che quindi la stringa "A" può essere presente solo nel campo del turno.

Un sistema più corretto e sicuro è richiedere che la A si trovi nel secondo campo. In questo caso il pattern deve essere non un'espressione regolare, ma un'espressione relazionale:

$2=="A"         {s=s+$3;n=n+1}
Se invece vogliamo stampare in fondo a ogni riga la somma dei due punteggi:

                {print $0, $3+$4}
Questa istruzione invece stampa solo le righe relative a studenti che hanno preso almeno 4 nella seconda esercitazione:

$4 > 3

APPLICAZIONI SU UNIX

gnuplot

uso

diagrammare un file di dati esistente

plot 'a.0' usa la prima colonna come x, la seconda come y
plot 'a.0' using 1:3     "  "  "   "    , la terza come y
plot 'a.0' using 1:($2/$3) diagramma il rapporto di seconda e terza colonna in funzione della prima
plot [1:10] 'a.0' nell'intervallo [x=1, x=10]
plot [1:10][-100:100] 'a.0' nell'intervallo [x=1, x=10] e [y=-100, y=100]
plot 'a.0' with lines formato del diagramma ('help plot with' per elenco di stili)

diagrammare una funzione

plot sin(x) 100 punti nell'intervallo [x=-10,x=10]

Si possono definire costanti e funzioni:

gnuplot> beta=.28

gnuplot> p(x)=exp(-beta*x)

gnuplot> plot [0:10] p(x)

Esempio: il pH di una soluzione per aggiunta di base forte.

Per diagrammare i punti sperimentali contenuti nel file ~infochim/wrk/titol e la curva teorica $pH(x)=14+\log_{10}(x)$ tra $x=0.01$ e $x=1$:

cd ~infochim/wrk

gnuplot

gnuplot> plot [0.01:1] 'titol', 14.+log(x)/log(10.)

ottimizzazione (fit) di una funzione per la riproduzione di un insieme di dati

gnuplot> p(x)=1./q*exp(-beta*x)

gnuplot> fit p(x) 'distrib.dat' u 0:1 via q,beta

gnuplot> plot 'distrib.dat' u 0:1, p(x)

registrare una sessione gnuplot

Il comando save registra sul file tutti i comandi dati durante la sessione

gnuplot> save 'session.gnu'
NB: non usare plot per salvare un grafico su file; per far questo si usano i comandi set term e set output (cfr. sotto)

Per ricaricare i comandi salvati con save:

gnuplot> load 'session.gnu'

registrare e stampare un grafico

Per registrare un grafico su file si deve

  1. definire il formato del file:

    gnuplot> set term postscript
  2. definire il nome del file

    gnuplot> set output 'figure.ps'
  3. dare un nuovo comando di stampa

    gnuplot> plot [0:10] p(x)
Per riottenere il grafico su schermo (X-window):

gnuplot> set term x11

gnuplot> set output

gnuplot> replot

Per stampare un grafico, conviene prima salvarlo su file e poi stampare questo file dalla shell. Si possono dare comandi di shell da dentro gnuplot facendoli precedere da un punto esclamativo:

gnuplot> !lpr -Pps figure.ps

grafica molecolare: jmol

Jmol è un programma ``libero'' per la semplice visualizzazione di molecole, cristalli ed altri aggregati atomici. L'input è un file di coordinate atomiche in formato XYZ, PDB, etc.

Si lancia con jmol [file-dati].

Si apre una finestra grafica con la figura della molecola. Attraverso i menu è possibile caricare nuovi file, muovere la molecola, ingrandirla, misurare angoli e distanze, etc.

Figure 6.1: la finestra di Jmol-8

\includegraphics{jmol}

esercizi

Note

nota: la tastiera

UNIX fa uso di alcuni caratteri che non sono presenti sulle tastiere italiane. Sui calcolatori dell'aula didattica (aula 40) questi caratteri si ottengono con le seguenti combinazioni:



Per scrivere: digitare:
~ AltGr í
{ AltGr 7
} AltGr =
` AltGr '



 

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Wikipedia.
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FOLDOC()
FOLDOC.
Free OnLine Dictionary Of Computing.
URL http://foldoc.doc.ic.ac.uk/foldoc.


Footnotes

...1
This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.5 License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/it/ or send a letter to Creative Commons, 543 Howard Street, 5th Floor, San Francisco, California, 94105, USA.
...logout4.1
exit č il comando generico di uscita dalla shell (funziona sempre); logout fa uscire solo da una shell di login.
... finale5.1
anche con barra finale, a partire da emacs 22