Otázky z OSU 2011

Otázky z OSU (Operační systém Unix, vyučovaný na Pedagogické fakultě Technické univerzity v Liberci) slouží jako osnova předmětu a jako otázky ke zkoušce. Odkazy do internetové encyklopedie Wikipedia nemusí správně nebo úplně popisovat dané téma, poskytují jen vodítko při samostatném studiu a jako témata pro vypracování zápočtu.

Přednášky

1. Úvod do Unixu
   • AT&T, Multics, vznik Unixu, Ken Thompson, vývoj a hlavní větve (BSD, SysV)
   • standardizace (X Window System, POSIX, SUS, LSB), unixové války
   • další unixové systémy, otevřený systém, charakteristika a filozofie Unixu:
     • jednoduchý, víceúlohový, víceuživatelský, strom adresářů
     • vše je soubor, prostý text pro konfigurační soubory, vztahy mezi programy
2. Současné unixové systémy
   • unixové systémy, pokračovatelé BSD, MINIX
   • Linux, jádro Linuxu, Linus Torvalds, distribuce Linuxu, Live CD
   • open source software, free software, vývoj podle modelů katedrála a tržiště
   • projekt GNU, licence (GPL, LGPL, BSD), komerční využití open source
3. Uživatelské rozhraní
   • znakové rozhraní, řádkový terminál, řídící znaky, příkazový řádek, konzole
   • celoobrazovkový terminál, proměnná prostředí TERM, textové uživatelské rozhraní
   • unixový shell, zpracování příkazového řádku, žolíkové znaky, vložené příkazy, telnet, SSH
   • grafické rozhraní a jeho vývoj, widget, X Window System, X.Org, emulace terminálu
   • lokalizace programů (i10n, i18n, proměnné prostředí, PO soubory), příkaz locale
4. Uživatelé a skupiny
   • důvody pro zavedení, soubory /etc/passwd, /etc/shadow, /etc/group, /etc/gshadow
   • UID, GID, uživatel root, příkaz sudo a su, adresářové služby (NIS, LDAP)
   • bezpečnost (programátorská chyba, zranitelnost, exploit, elevace oprávnění)
   • aktualizace, zero day exploit, rootkit
   • doplňující zabezpečení (SELinux, AppArmor), chroot, sandbox
5. Přístupová oprávnění
   • tradiční unixová oprávnění (pro soubory a adresáře, uplatňování, zobrazování)
   • oktalový zápis oprávnění, příkaz chmod, používané kombinace, umask, ACL
   • speciální oprávnění (SUID, SGID, sticky bit, EUID, EGID), atributy, rozšířené atributy
6. Soubory a adresáře
   • soubor, konvence přípon, speciální soubory a jejich využití, adresář
   • kořenový adresář, cesta k souboru, pracovní adresář, proměnná PATH
   • příkaz lsof, vlastnictví (při vytvoření, kopírování, přejmenování, přesunu)
   • uchovávané časy, příkaz stat, struktura adresářů (FHS), linky (pevná, symbolická)
7. Deskriptory a proudy
   • deskriptor, systémové funkce pro práci se soubory (open, read, write, close, unlink)
   • offset v souboru, lseek, mazání otevřených souborů (důsledky, aktualizace souborů)
   • čtení adresáře (opendir, readdir, closedir, rewinddir) – viz dirent.h, lsof
   • standardní proudy, přesměrování v shellu bash, kolony, program jako filtr
8. Systém souborů
   • data a metadata, původ FS (média, pásky, diskety, pevné disky a jejich stavba)
   • MBR, GPT, diskový oddíl, blok, adresace bloků (CHS, LBA), alokační jednotka
   • struktura FAT, struktura a vlastnosti ext4, superblok, obsah i-uzlu, záznam v adresáři
   • správa FS: vytváření (mkfs), připojování (mount), soubor fstab, oprava (fsck)
   • fragmentace, žurnálování, děravé soubory, extenty, rozsáhlé adresáře
   • síťové systémy souborů (NFS, SMB, GFS, AFS)
9. Jádro systému
   • typy jader (monolitické, mikrojádro, hybridní), RTOS, ovladač
   • vztah procesu a jádra (kernel space, user space, syscall), syslog
   • unixový čas, tz databáze (časové zóny)
   • start počítače IBM PC (BIOS, setup, start z diskety a pevného disku), EFI
   • start unixového systému, kořenový systém souborů, proces init, runlevel, démon,
10. Procesy
    • algoritmus, program, proces, thread, spustitelný soubor, ELF
    • knihovna (statická, dynamická, sdílená, ldconfig), loader, dynamic loading, API, ABI
    • životní cyklus a stavy procesu (RSDTZ), nice, renice, priority, load
11. Správa procesů
    • hierarchie procesů, výpis procesů (pstree, ps, top), skupiny procesů
    • vznik procesu (fork, exec, exit, wait, POSIXové thready), vztah rodič – potomek
    • správa a plánování úloh (kill, fg, bg, jobs, nohup, cron, at), SMP
12. Komunikace mezi procesy
    • meziprocesová komunikace (IPC), souběh, atomická operace, zamykání, BKL
    • IPC: soubor, sdílená paměť, mapování souborů do paměti, signály, zasílání zpráv
    • roura (kolona), pojmenovaná roura, IPC socket, zamykání souborů, souborové zámky
13. Síťový subsystém
    • ARPANET, RFC, BSD socket API, Internet socket, TCP/IP stack a jeho otisk, nmap
    • adresy v IPv4 a IPv6, IP datagram, ICMP, UDP, TCP, síťový port
    • síťová karta a síťové rozhraní, příkaz ifconfig, DHCP
    • maska sítě, subnet, směrovací tabulka, route, DNS, resolver, resolv.conf
    • síťový démon (příklad, popis funkce), příkaz netstat, síťový superserver xinetd
    • postup ověřování funkce sítě (ping, nslookup, dig, telnet)
    • firewall nestavový a stavový, počítačový cluster
14. Grafický subsystém
    • vývoj zobrazování, grafické karty VGA, SVGA, VESA, ovladač grafické karty
    • vytvoření obrazu, VideoRAM, framebuffer, GPU, akcelerace (2D, 3D)
    • OpenGL, Mesa 3D, Direct3D, řešení GUI v jádře nebo jako aplikace
    • X Server, X protokol, správce oken, schéma komunikace, X Display Manager
    • Xlib, widget toolkit, GNOME, KDE, freedesktop.org

Cvičení

1. Textové prostředí
   • přepínání do textové konzole, její význam, runlevel, myš v textové konzoli
   • dokumentace (manuálové stránky, info, /usr/share/doc/, LDP)
   • vzdálené přihlašování (ssh, autorizace pomocí klíčů)
   • základní informace o systému (uname, uptime, df, free, ...)
2. Grafické prostředí
   • popis prostředí X Window system, X.org (window manager, GNOME, KDE, Xfce, ...)
   • aplikace v GUI (Firefox, OpenOffice, editor, správce souborů, domácí adresář, ...)
   • prostřední tlačítko myši, cut&paste, virtuální pracovní plochy
   • terminál v GUI, ssh, proměnná DISPLAY, tunelování X session, VNC
3. Příkazový řádek
   • ovládání příkazové řádky (TAB, šipky, historie)
   • ovládání terminálu (CTRL+c, q, s, z, a, e, d, w, h, j, k, l, p, n, ...)
   • formát příkazu, speciální znaky: " ' ; \ $ & ! * ? () {} [] < > ~
4. Uživatelské nástroje
   • komunikace (write, talk, mesg, mutt)
   • zálohování (tar, gzip, bzip2)
   • telnet, ssh, ftp (lftp), scp (WinSCP)
5. Shell BASH
   • zpracování příkazového řádku, přesměrování vstupu a výstupu, here document
   • konfigurační soubory shellu, aliasy, proměnné shellu
6. Správa souborů a adresářů
   • příkazy pro práci se soubory a adresáři, mc
   • žolíkové znaky, linky
7. Textové editory
   • editor mcedit, joe, nano
8. Textový editor vim
9. Práce se soubory
   • nástroje pro práci s textovými soubory, filtry, regulární výrazy
   • roury (kolony), vložené příkazy
10. Oprávnění v Unixu
    • výpis, nastavení, ACL
    • umask, speciální oprávnění
11. Procesy
    • výpis procesů, signály
    • procesy na popředí a na pozadí, jejich správa (&, fg, bg, jobs, nohup)
    • plánování úloh (cron, at)
12. Programování v shellu
    • základní programové konstrukce (if, for, while, ...), funkce
    • práce s proměnnými, zpracování parametrů z příkazového řádku, návratový kód
13. Nástroje pro zpracování textu
    • neinteraktivní stream editor sed
    • programovatelný filtr AWK
14. Rezerva

Materiály

• Slajdy pro výuku
• http://elearning.fm.tul.cz – Moodle + záznamy streamovaných přednášek
• Sylabus předmětu OSU (STAG)
• Sylabus předmětu OSU-P (STAG)
• Keršláger, M.: Dokumentace v Linuxu
• Keršláger, M.: Příkazy Unixu
• Keršláger, M.: Programování v shellu BASH
• Satrapa, P.: Regulární výrazy
• Satrapa, P.: Editor ViM
• Brandejs, M.: Programovatelný filtr AWK
• Brandejs, M.: Unix
• Kolář, P.: Unix
• Mgr. David Kmoch
• …a další Materiály ke studiu

Doporučená literatura

• Brandejs, M.: Unix - Linux - praktický průvodce. Praha: Grada Publishing, 1996. 341 s. ISBN 80-7169-170-4.
• Siever, E.: Linux v kostce. 1. vyd. Praha: Computer Press, 1999. 560 s. ISBN 80-7226-227-0.