Úvod do UNIXu

Aktuality

Sylabus předmětu

Stručné základní informace k nahlédnutí zde.

Organizace semestru

Výuka začíná pro všechny studenty přednáškou v úterý 17.2.2026 od 8:00 v posluchárně Trojanova T-201. Přijďte všichni, budete rozepisovaní do cvičení.
Další týden je také přednáška, cvičení začnou v týdnu začínajícím pondělkem 2.3.2026.

Celý plán výuky je následující:

Přednášky budou v posluchárně Trojanova T-101 v úterý od 8:00 ve dnech 17.2., 24.2., 10.3., 24.3. a 7.4.
Cvičení budou v učebně Trojanova Unix (T-125) v týdnech začínajících pondělky 2.3., 16.3., 30.3., 13.4., 20.4., 27.4., 4.5., 11.5. v termínech 1. Út 8:00, 2. Út 10:00, 3. St 10:00, 4. Pá 8:00 a 5. Pá 10:00.
Z důvodu tří státních svátků se budou páteční cvičení konat i v týdnech, kdy bude přednáška !

Konkrétní termíny cvičení

Skupina	1	2	3	4	5	6	7	8
Út 8:00	3.3.	17.3.	31.3.	14.4.	21.4.	28.4.	5.5.	12.5.
Út 10:00	3.3.	17.3.	31.3.	14.4.	21.4.	28.4.	5.5.	12.5.
St 12:00	4.3.	18.3.	1.4.	15.4.	22.4.	29.4.	6.5.	20.5.
Pá 8:00	6.3.	20.3.	27.3.	10.4.	17.4.	24.4.	15.5.	22.5.
Pá 10:00	6.3.	20.3.	27.3.	10.4.	17.4.	24.4.	15.5.	22.5.

English course schedule:
- Both lectures and exercises will take place on Wednesdays from 10:00 to 11:40 in the T-125 (UNIX) computer lab.
- Lectures: Feb 25, Mar 4, Mar 18, Apr 1, Apr 15. Exercises in the remaining weeks.

Rozpis studentů do cvičení

Předběžný rozpis studentů do cvičení je zde.
Kontakt na cvičící:
- Jan Vyhnánek - Út 8:00, Pá 8:00, Pá 10:00.
- Jan Vábek - Út 10:00, St 12:00.
- Afonso Custódio João Maria - English course, Wed 10:00.

Materiály k výuce

Výukové materiály na webu prof. Lisky.
L. Skočovský: UNIX, POXIS, PLAN9, 1998.
Tento web: kfe.fjfi.cvut.cz/~kucharik/edu/UNIX. Pozn.: informace zpracovány podle orig webu prof. Lisky, obrázky silně inspirovány výše zmíněnou knihou.
English version via Google translate.
M. Garrels: Introduction to Linux - poměrně dobře pokrývá obsah přednášek.

Materiály ke cvičením

Aktuální zadání domácích úkolů najdete zde.
Prezentace a poznámky v repozitáři Jana Vyhnánka.
Starší prezentace, videa a domácí úkoly na webu Lubomíra Hudce.
Starší prezentace, videa a domácí úkoly na webu Jana Nikla.

Kontakt

Milan Kuchařík
KFE, Trojanova, T-126B
milan.kucharik@fjfi.cvut.cz, tel. 778 532 252

Pravidla používání sítě ČVUT

Kompletní pravidla zde.
Síť je akademická a monitorovaná.
Heslo tajné, uživatel zodpovědný.
Cizí účty, hesla nebo vyšší práva - hlásit administrátorovi.
Žádné změny - nerozpojovat, neměnit konfiguraci.
Činnosti bránící využívat - např. nadměrné zatížení (výpočty - priorita).
Nelegální činnosti - software, kopírování a distribuování programů, autorský materiál, hackování.
Šíření materiálů v rozporu se zákonem - web, e-mail.
Obtěžování uživatelů - spam, řetězové e-maily, vulgarity.
Šíření informací poškozujících ČVUT.
Porušení - zákaz přístupu + další postihy.

Učebna UNIX

ČVUT username / heslo.
T-125 - Trojanka, KFE, chodba v 1. patře od schodů doprava.
Přístup kartou, přes katr všichni, do učebny také ?
Přístupy se logují.
Počítače vypínat, kromě těch, na kterých je řečeno, že mají běžet.
Přístup zvenčí - přes ssh (počítače kelvin a galileo). Příklad: ssh username@kelvin.fjfi.cvut.cz
Linux - AlmaLinux OS 9.5.
Standardní programy + Maple, Mathematica, Matlab a další.
Lze i zvenčí.

Hardware počítače

Základní schéma počítače
CPU = procesor

Výpočetní jednotka (ALU), provádí strojové instrukce. Často více (jádra procesoru).
Registry = malá rychlá paměť (desítky B).
Řadič (řídící jednotka) - řídí běh instrukcí a výměnu dat s RAM.
Cache (vyrovnávací paměť).

RAM = operační paměť, GB.
I/O - vstup a výstup, periferie

klávesnice, myš, touchpad
obrazovka, dotyková obrazovka
pevný disk, CD mechanika, SD čtečka
síťové karty, WiFi karty, modemy
kamera, mikrofon, reproduktory, sluchátka
tiskárna, scanner

BUS - sběrnice, přenáší data mezi komponentami, na desce

Procesor a program

Jednoduchý model
Strojový kód ve formátu:
instrukce 1, adresa 1
instrukce 2, adresa 2
instrukce 3, adresa 3
Příklad:
LOAD A 101
LOAD B 102
ADD A B
STORE A 103
Instrukce:
- práce s pamětí - LOAD, STORE
- aritmetika - ADD
- flow control - JMP
- I/O - IN, OUT

Druhy počítačů

Osobní počítače - desktop, laptop
Pracovní stanice
Superpočítače, clustery
Různá mobilní zařízení - tablety, mobily, ...

Operační systém

Základní programový prostředek.
Požadavky na operační systém:
- Více úloh, více uživatelů.
- Bezpečnost uživatelů, dat, úloh.
- Síťová podpora - sdílení zařízení jako jsou disky, tiskárny, CPU, ...
Kromě počítačů i řada dalších zařízení - televizory, mobily, routery, ...
Zabezpečuje obsluhu
- periferií
- uživatelů
- úloh
Vztah uživatel - aplikace - OS - hardware:
Různé operační systémy, různé zastoupení na různých strojích (Data z Wikipedie):
- Osobní počítače: Windows 68%, MacOS 21%, ChromeOS 4%, Linux 3%.
- Mobilní zařízení: Android 71%, iOS 29%.
- Superpočítače: v Top500 je Linux 100%.
- Web servery: Linux 77%, Windows 23%.

Historie Linuxu

1969 - první verze OS UNIX v AT&T and Bell - multiuser, multitasking.
Nejprve v ASM, později přepsán do C (stejní autoři).
Řada větví - výrobci hardware - komerční HP-UX, SunOS/Solaris, AIX, IRIX, ..., na nich založen MacOS a iOS.
Nekomerční (open source) - BSD (Berkeley) a GNU (UNIX-like - bez kódu originálního UNIXu).

Obrázek z Wikipedie.
1991 - Linus Torvalds napsal první verzi jádra Linuxu, od té doby řada větví a distribucí, open source.

Linuxové distribuce

Distribuce = jádro Linuxu + balíčkový systém + další software.
Většina volně šiřitelná, open source. Často komerční firmy nabízí podporu.
Historie distribucí:

Obrázek z článku zde.
Stovky aktivních distribucí, obecné i specializované (superpočítače, routery, multimédia, ...).
Např. Android používá jádro Linuxu, někdy také považován za distribuci.

Nejpopulárnější distribuce:

Ubuntu	Debian	Mint	CentOS	Fedora	openSuSE	Gentoo	Slackware
apt	apt	apt	rpm	rpm	rpm	ebuild	pkg

Live distribuce - většina distribucí má možnost nabootovat s FLASH disku a vyzkoušet ji bez instalace.
Programy obsažené v distribucích většinou jednoduché. Filozofie Unixu: "Pište takové programy, které dělají jen jednu věc a dělají ji dobře."

Dokumentace

Manuálové stránky: man jméno_příkazu
- name - jméno příkazu
- synopsis - syntaxe
- description - krátký popis, co příkaz dělá
- examples - několik příkladů
- options - volby ovlivňující chování
- environment - proměnné prostředí ovlivňující chování
- files - soubory, které příkaz používá
- see also - příkazy s podobnou tematikou
- bugs - známé chyby
Příklady: man man, man date, man ssh
xman - jednoduchý grafický prohlížeč manuálových stránek.
Soubory v /usr/doc nebo /usr/share/doc - dokumentace (HOWTO, FAQ, README, ...) k různým komponentám OS a nainstalovaným programům. Různé formáty.
info - info stránky k různým utilitám.
help - krátký popis vnitřních příkazů shellu bash.
TLDP - The Linux Documentation Project - souhrn různých návodů, dokumentace, FAQ, poznámek, ... Řada dokumentů vyšla knižně, hlavně pro administrátory, dnes není aktivní.
Weby jednotlivých distribucí, diskuzní fóra.

Jádro

Jádro zprostředkuje přístup k technickému vybavení, nelze přímo, jádro zaobalí hardware a odstíní uživatele.
Uživatelský přístup - volání jádra.
Např. uložení soubor v textovém editoru:
- Klik uživatele na ikonu.
- Program zavolá jádro a zadá mu příkaz na uložení souboru.
- Jádro zapisuje na HDD jednotlivé bloky dat.
Typy volání jádra:
- Práce se soubory: otevření, uzavření, čtení, zápis, smazání, ...
- To samé s adresáři: vytvoření, smazání, změna, ...
- Práce s periferiemi: vytvoření/zrušení speciálního souboru v /dev.
- Atributy: test, nastavení, změna.
- Přemístění na konkrétní pozici v souboru, zamčení souboru pro výlučný přístup.
- Práce s procesy: vytvoření, ukončení, změna řídícího programu.
- Komunikace mezi procesy: signály, roury, fronty zpráv, sdílená paměť, semafory, ...
- Zjišťování a nastavování atributů procesu.
- Změna priority.
- Práce s datovou pamětí, změna velikosti, zamykání, ...
- Další volání, např. zjištění procesorového času, ladění.
- Práce se systémovou keší.
- Identifikace operačního systému, verze, verze jádra, ...
Vstup do jádra - práce jádra až do doby dokončení požadavku nebo errno chyby.
Víceuživatelský a víceprocesový operační systém - dva (nebo) více procesů naráz současně volají jádro, to musí koordinovat - fronta.
Jádro v okamžiku volání jádra nepřerušitelné, ostatní volání později.
Příklad: Dva procesy volají jádro: fork a open:
Jádro je modulární - různé úkoly zpracovávají různé moduly:
Zvláštní moduly pro procesy a soubory.
Strojově závislá část - drivery, různé pro různá zařízení.

Procesy

Proces = kousek paměti:
- Textový segment - vlastní program.
- Datový segment - data programu.
- Zásobník - speciální paměť s informacemi o podprogramech - stav procesu, návratová adresa, ...
Stejný program spuštěný vícekrát - textový segment jen jednou, společný. Datový segment a zásobník se liší.
Proces vzniká na pokyn uživatele, např. příkazem.
Příklad: cat text - výpis souboru s názvem text.
Spustí se program cat (součást OS), jméno programu je stejné se jménem souboru (binárka /bin/cat). Spuštěním vznikne proces.
Další příklady:
- cat > text - přesměrování výstupu to souboru,
- ps - výpis procesů,
- ps -axu - výpis všech procesů s více informacemi.
Každý proces má svoje jedinečné číslo PID (process identification), vlastníka, prioritu, rodiče.
Na základě volání vytváří proces jádro:
- volání fork - vytvoří identický proces,
- volání exec - přepíše volající proces novým podprogramem,
- volání exit - proces se ukončí.
Shell v terminálu je taky proces. Při volání příkazu cat:
- nejprve fork - proces shell zkopíruje sám sebe,
- ten zavolá exec na cat, přepíše programový segment a stane se procesem cat.
- Ukončení procesu - volání exit.
Jádro spravuje tabulku procesů.
Stromová struktura procesů:
- Při bootu počítače - proces scheduler (swapper), PID=0. Spravuje swap pro procesy.
- Ten volá proces init (PID=1) - prapředek všech procesů.
- Podle /etc/inittab startuje další základní procesy
- Procesy pro práci s pamětí, ovladače hardwaru.
- Démony: obsluhuji nějakou akci nebo periodicky - cron, fronty (tiskárny, at, ...), inetd (síť), xdm (gdm), ...
- Vstup uživatele: getty - přihlášení uživatele, po ověření hesla (login) spouští jeho shell.
- Na konci různé uživatelské procesy.
Příklad: ps -axu | less

Komunikace mezi procesy - roura

Roura (pipe) - paměť (FIFO fronta) pro komunikaci mezi potomkem a rodičem.
Přesměrování výstupu procesu na vstup druhého procesu.
Jednosměrná, vytvoření pomocí znaku |.
Příklady:
- ps -axu | wc
- ps -axu | grep kuchamil
- ps -axu | grep kuchamil | wc
- w
- cat text /dev/pts/17, cat /dev/pts/17 > aaa
Struktura procesu: text (program), data procesu (mohou se alokovat za běhu), zásobník (návratové adresy z podprogramů, stavy procesů, ...)
Stavy procesu:
- běžící - uživatelská úroveň
- volání jádra - supervizorská úroveň
- přerušený
- spící
- odsunutý do swapu
- zombie

Odkládací prostor - swap

Swap = odkládací prostor, pokud nestačí RAM.
Paměť rozdělena na stránky, typicky 4kB.
Stránka se může nacházet:
- v RAM
- v odkládací oblasti
Některé stránky nemohou být do swapu odloženy (jádro, swapper).
Přesun stránek mezi RAM a swap obstarává swapper:
- nepostačuje RAM - některé stránky odloží na swap
- otázka výběru - priorita procesu, kdy naposledy přesunuta, ...
- běžící proces potřebuje stránku - její přesun do RAM
Velikost přibližně dvojnásobek velikosti RAM, nastavena při instalaci.
Buď speciální swap partition nebo soubor (univerzálnější, nemá pevnou velikost).
Další použití - do swapu se uloží obsah celé paměti při hibernaci počítače.

Komunikace mezi procesy - signály

Signály - generované systémem, většinou při chybě programu.
Krátký přehled nejdůležitějších:
- SIGTERM - žádost o ukončení
- SIGINT - žádost o ukončení procesu kontrolujícího terminálu
- SIGKILL - zabití (při vypínání počítače pošle OS všem procesům SIGTERM a po chvíli SIGKILL)
- SIGHUP - hangup = odříznutí od terminálu
- SIGILL - neplatná instrukce
- SIGSEGV - Segmentation Fault = sáhnutí do nepovolené paměti
- SIGFPE - aritmetická výjimka - dělení nulou, záporná odmocnina, přetečení, podtečení
- SIGSTOP - pozastavení procesu
- SIGCONT - pokračování
Signál lze poslat pomocí příkazu kill, případně killall.
Defaultní signál se SIGKILL, ale lze posílat všechny.
Příklady:
- xeyes + ctrlC - pošle SIGINT
- xeyes &, ps, kill -STOP 12559, kill -CONT 12559, kill -KILL 12559
Lze posílat jen svým procesům, ostatním jen root.
ps -axu | grep kuchamil | wc

Priority procesů

Jádro nechá běžet jeden proces maximálně dt času CPU (řád ms).
Pozastavení procesu:
- volání jádra - např. čtení,
- potřebuje odloženou stránku,
- přeruší ho jádro.
Přidělování času na základě dynamické priority procesu, ta vypočtena z uživatelské priority a spotřebovaného CPU času.
Uživatelská priorita v intervalu (0-39), menší hodnota znamená vyšší prioritu, standardní priorita 20.
Procesy:
- systémové mají prioritu ≤ 20,
- uživatelské mají prioritu ≥ 20.
Změna priority: nice příkaz - změna priority při spuštění, renice PID - už běžící proces.
Uživatel může prioritu jen zvyšovat, tj. proces poběží pomaleji. Snižovat prioritu může jen root.
Příklady:
- top - seřazené podle vytížení procesoru, priority
- nice -n 10 xeyes
- xeyes; renice +1 12555
- renice -1 12555 - OS nepovolí

Stav procesů

Příkaz ps - zjišťuje stav běžících procesů.
Bez voleb - jen procesy spuštěné z daného shellu.
Volby:
- -a (all) - i procesy jiných uživatelů;
- -x - i procesy, které nekontroluje žádný terminál;
- -u (user) - uživatelský výpis;
- -l (long) - dlouhý výpis.
Zobrazené informace:
- USER - uživatelské jméno;
- PID - identifikační číslo procesu;
- PPID - PID rodiče;
- %CPU - podíl výkonu 1 procesoru;
- %MEM - podíl paměti;
- START - kdy byl proces spuštěn;
- TIME - spotřebovaný CPU čas;
- COMMAND - příkaz, který proces spustil;
- PRI - priorita;
- NI - hodnota nice;
- STAT - v jakém stavu se proces nachází (S-sleep, R-running, I-jádro, ...);
- VSZ - celková velikost paměti RAM;
- RSS - aktuální velikost paměti RAM.

Zatížení počítače

Příkaz top - dynamicky zobrazuje procesy, které nejvíce užívají procesor.
w - informace, kdo je k počítači připojen, jeho zatížení (LOAD: 0-0.5 - malé, 1 - jeden proces plně vytěžující procesor, 2 - dva procesy, ...).
xload - grafické znázornění LOADu. Defaultně sampluje po 10 sekundách.
Příklad: xload -update 1
xosview - více různých informací (LOAD, zatížení CPU, volná paměť, čtení z disku, využití sítě, ...).

Spouštění procesů v daný čas

at čas - poté zadám příkazy a ukončím pomocí Ctrl-d.
Čas je např. 1530.
Případně at čas < file, když máme příkazy v souboru file.

Struktura souborového systému

Systém adresářů, oddělovačem je /.
Jediná struktura, připojeny do ní i další fyzické disky, kořenový adresář /.

/
 bin
 boot
 dev
 etc
 home
 lib
 tmp
 mnt/
     usr2
     usr3
     pl/
        usr4
        usr5
 usr/
     bin
     etc
     include
     lib
     local
     var

Adresáře, soubory, atributy

pwd - aktuální adresář
cd - změna adresáře
Speciální adresáře:
- . - aktuální adresář,
- .. - adresář o úroveň níže,
ls - výpis obsahu adresáře
- -l - výpis atributů
- -a - výpis všech souborů (jinak se nevypisují soubory začínající tečkou - často různá nastavení)
- -t - seřazení podle času

ls -alt vypíše něco jako

-rw-------  1 kuchamil kuchamil 3052 zář 20 17:18 .bash_history
drwx------ 16 kuchamil kuchamil 4096 zář 20 15:22 .config/
drwxr-xr-x  2 kuchamil kuchamil 4096 zář 19 19:44 Plocha/
drwxr-xr-x 23 kuchamil kuchamil 4096 srp 24 08:25 ./
-rw-r--r--  1 kuchamil kuchamil 4325 dub  5  2023 .emacs
drwxrwxr-x  2 kuchamil kuchamil 4096 bře 27  2023 bin/
drwxr-xr-x  2 kuchamil kuchamil 4096 bře 27  2023 Stažené/
drwxr-xr-x  4 root     root     4096 bře 27  2023 ../

První znak atributů - typ souboru
- - - obyčejný soubor,
- d - adresář,
- jiné znaky - speciální soubory
Následující 3 trojice znaků - přístupová práva
- první trojice - práva vlastníka (u)
- druhá trojice - práva skupiny (g)
- třetí trojice - práva ostatních (o)
Mohou nabývat hodnot:
- r - právo na čtení,
- w - právo na zápis,
- x - právo na spuštění (pro adresáře čtení obsahu adresáře),
- - - právo nemá.
Příklad - jeden řádek z výpisu:
```
-rw-r--r--  1 kuchamil kuchamil 4325 dub  5  2023 .emacs
```
- První znak - - obyčejný soubor.
- První trojice rw- - vlastník souboru (kuchamil) může soubor číst a zapisovat do něj, nemůže jej spouštět.
- Druhá a třetí trojice r-- - ostatní uživatelé jej mohou číst, ale ne zapisovat ani spouštět.
Další informace:
- číslo - počet odkazů na soubor,
- uživatel - vlastník souboru,
- skupina - skupina souboru,
- číslo - velikost souboru v bytech,
- datum - poslední modifikace souboru,
- jméno - název souboru.

Práce se soubory a adresáři

chmod - mění atributy povolující přístup k souborům
- Použití: chmod mode soubor - měníme práva souboru
- mode - změna práv ve tvaru KATEGORIE OPERÁTOR PRÁVO
- KATEGORIE - u, g, o
- OPERÁTOR - = (nastavení), + (přidání), - (odebrání)
- PRÁVO - r, w, x
- Příklad: chmod -r abc
- Příklad: chmod +r abc
- Příklad: chmod go-r abc
chown - změna vlastníka
chgrp - změna skupiny
newgrp - změna skupiny v níž uživatel pracuje
cp - kopírování (copy) souboru, vždy dva argumenty
- cp file1 file2 - kopie souboru file1 do file2
- cp file dirname - kopie souboru file do adresáře dirname
mv - přemístění (move) souboru, resp. změna jeho jména
- mv file1 file2 - přejmenování souboru file1 na file2
- mv file dirname - přemístění souboru file do adresáře dirname
ln - vytvoření nového odkazu (link) na soubor
- Jeden soubor může mít více jmen nebo být ve více adresářích.
- Nelze pro adresáře a soubory na různých discích.
- Volba -s - symbolický link, lze i pro adresáře a pro soubory na různých discích.
rm - mazání souboru (remove)

-f - mazání bez potvrzení,
-i - interaktivní mazání - ptá se na potvrzení,
-r - rekurzivní mazání celého podstromu včetně podadresářů a souborů v nich.

cat - výpis obsahu souboru
tail - výpis obsahu konce souboru
head - výpis obsahu začátku souboru
more - výpis obsahu dlouhého souboru po stránkách
less - podobné, interaktivnější
quota - vypíše maximální přidělené místo na disku a maximální počet souborů
du - obsazené místo na disku (velikost adresáře)

Struktura inodů

Adresář je typ souboru, obsahuje odkaz na jiné místo na disku.
Projení adresářů:
Inode (index-node = index uzlu) - místo na disku s informacemi o souboru:
- typ,
- počet odkazů,
- vlastník,
- skupina vlastníka,
- přístupová práva,
- velikost v bytech,
- adresy datových bloků,
- čas posledního přístupu,
- čas poslední změny,
- čas poslední změny inodu.
- Dále adresy dat na disku - buď přímý odkaz na data (10) nebo na další inode (3).
Zjištění inodu: ls -i
Struktura dat na disku:
Link (hardlink) - jiný název souboru odkazující na stejný inode, zvyšuje číslo linků v atributech.
Symbolický link (symlink) - zvláštní speciální inode, svoje atributy, v datech cesta k původnímu souboru.
Velký rozdíl - hardlink jen na stejném disku, stejný uživatel, kdežto symlink kamkoli.
Příklad:
cat > text, ln text hard, ln -s text symb

cat text, cat hard, cat symb
ls -l, ls -i
rm text, ls -l, cat hard, cat symb
Speciální soubory v /dev - obecně umožňují pracovat se zařízením stejně jako se souborem, obsluhuje jádro:
- c (character) - znaková zařízení, komunikace po znacích, např. /dev/tty?? (HW terminály), /dev/null, /dev/snd/pcm?????, ...
- b (block) - bloková zařízení, komunikace po celých blocích dat, např. /dev/sda (disk), /dev/sda1 (partition), ...
Ukázka: ps - najít číslo pts, v jiném terminálu cat /dev/pts/cislo, cat > /dev/pts/cislo
Vyrovnávací paměť - v RAM mimo jádro.
Zápis do všech souborů přes vyrovnávací paměť.
sync - jednou za čas zavolá systém, sesynchronizuje. Může volat ručně uživatel nebo program.

Externí filesystémy

Všechny soubory a adresáře v jednom stromu, i z externích zařízení - FLASH, CD, síťové disky, ...

df - vypíše všechna připojená zařízení:

Souborový systém                    1K bloků      Užito      Volné Uži% Připojeno do
devtmpfs                             1005808          0    1005808   0% /dev
tmpfs                                1023072     107780     915292  11% /run
/dev/mapper/centos_newton-root      52403200   15253884   37149316  30% /
/dev/sda1                            1038336     345084     693252  34% /boot
/dev/mapper/centos_newton-mnt_usr  920728320      33040  920695280   1% /mnt/usr
planck:/mnt/pl/usr1/locals         906317824  282937344  623380480  32% /mnt/pl/usr1/locals
planck:/mnt/pl/usr2               3845578752  641677312 3008534528  18% /mnt/pl/usr2

Typicky permanentně připojená zařízení v /mnt, přenosná v /media.
Síťová zařízení - přes NFS.

Na serveru /etc/exports, zpřístupnění adresářů pomocí exportfs:

/mnt/pl/usr1/locals      pascal(ro) newton(ro) watt(ro) ...
/mnt/pl/usr2             pascal(rw) newton(rw) watt(rw) ...

Na klientu /etc/fstab, specifikuje připojení externích zařízení při bootu:

/dev/mapper/centos_newton-root		  /             xfs     defaults        0 0
UUID=8f01c39e-6184-4184-b2ab-34d40d25a432 /boot         xfs     defaults        0 0
/dev/mapper/centos_newton-swap 		  swap   	swap    defaults        0 0
/dev/mapper/centos_newton-mnt_usr 	  /mnt/usr      xfs     defaults        0 0
planck:/mnt/pl/usr1/locals  /mnt/pl/usr1/locals  nfs  exec,dev,suid,rw,bg,nolock,hard,intr 1 2
planck:/mnt/pl/usr2         /mnt/pl/usr2         nfs  exec,dev,suid,rw,bg,nolock,hard,intr,vers=3 1 1

Ruční připojení mount nebo odpojení umount.
Přenosná zařízení - dnes většinou připojí automaticky po zasunutí.
Odpojení - nezbytné (sync) ! Buď přes různé aplikace nebo ručně pomocí umount nebo eject.

Počítačová síť

Počítačová síť - spojení dvou nebo více počítačů, aby mohly vzájemně komunikovat.
Základní služby:
- sdílení technických zařízení - disky, tiskárny, ...
- vzdálený přístup na ostatní počítače - ssh
- přenos zpráv - e-mail, ...
- přenos souborů - NFS, ftp, www, scp
- správa sítě - DNS
Typy sítí:
- lokální počítačové sítě (LAN)
- rozlehlé počítačové sítě (WAN), propojují různé LAN, např. internet nebo různé soukromé, armádní, ...
- virtuální počítačové sítě (VPN) - nad veřejnou WAN, silné šifrování, tváří se jako lokální
Vzorová malá síť
Aktivní prvky (síťové karty, routery, switche) a kabeláž.
Nejčastěji - hardwarová vrstva: Ethernet, softwarová vrstva: TCP/IP.
Tři typy adres:
- hardwarová adresa (00:1b:fc:d4:e4:67)
- IP adresa (147.32.6.9)
- doménová adresa (newton.fjfi.cvut.cz)

Vrstvy TCP/IP

TCP = Transmission Control Protocol, IP = Internet Protocol - protokoly komunikace.
Nejníže vrstva hardware - převod elektrických signálů na bity.
Čtyři softwarové vrstvy - paket, různá délka, zapouzdření, na každé vrstvě hlavička.
L1 - vrstva síťového rozhraní:
- Ethernet - 10 Gb/s, 1 Gb/s, 100 Mb/s (dnes základ).
- Rychlé sítě - skleněná vlákna.
- Pomalejší - nejčastěji metalické kabely (kroucená dvojlinka).
- Bezdrátový Ethernet - WiFi, mobilní.
- Kontrolní součet (CRC) jen na této vrstvě, v hlavičce MAC adresa.
L2 - internetová vrstva:
- Hlavně se stará o adresování a směrování + přenos datagramů, v hlavičce IP adresa.
- IP (Internet Protocol) - nespojovaný přenos datagramů.
- ARP (Address Resolution Protocol) - získání hardwarové adresy z IP.
- RARP (Reserse Address Resolution Protocol) - získání IP adresy z hardwarové.
- ICMP (Internet Control Message Protocol) - chybové a řídící zprávy routerů.
L3 - transportní vrstva:
- Hlavně se stará o kontrolu dat a doručení dat k aplikaci.
- TCP (Transmission Control Protocol) - spojovaná (potvrzovaná) služba.
- UDP (User Datagram Protocol) - nespojovaná služba.
L4 - aplikační vrstva:
- Každá aplikace jinak, píše programátor aplikace.
- ssh (Secure Shell) - přístup ke vzdáleným počítačům.
- smtp (Simple Mail Transfer Protocol) - e-mail.
- ftp (File Transfer Protocol) - nešifrovaný přenos souborů.
- nfs (Network File System) - sdílení disků.
- http, https (Hypertext Transfer Protocol) - přístup k webu.
- dns (Domain Name System) - mapování doménových a IP adres.
- bootpc (Bootstrap Protocol) - získání síťové konfigurace při zavádění OS (DHCP).
- ntp (Network Time Protocol) - synchronizace času.
- ipp (Internet Printing Protocol) - vzdálený tisk.
- ...
Zapouzdřená struktura dat v TCP/IP:
Hlavička IP paketu:
Hodnota TTL (Time to Live) se zmenšuje o 1 při průchodu paketu každým routerem. Typicky nastaven na 64, pokud klesne na 0 - paket je zahozen.
Kontrolní součet hlavičky se přepočítává při průchodu každým routerem.
Typy paketů:
- unicast - pro jednu IP adresu,
- broadcast - pro všechny IP adresy v podsíti,
- multicast - pro skupinu IP adres.

Alternativně - OSI (Open System Interconnection Reference Model) model, má 7 vrstev (L1 - L7) - pozor, stejná jména

vrstva	TCP/IP	OSI
aplikační	L4	L5,L6,L7
transportní	L3	L4
internetová	L2	L3
síťová	L1	L1,L2

Protokoly popsány v RFC (Request For Comments) dokumentech - detailní technické popisy protokolů, např. RFC2821 SMTP. http://www.faqs.org

Ethernet

Nejčastější síťové rozhraní (1 Mb/s - 100 Gb/s, nejčastěji 100 Mb-s).
Topologie: větvená (strom), dříve i lineární (sběrnice).
Kabeláž:
- dříve koaxiální kabel;
- kroucená dvojlinka - 100BaseT, 1000BaseT, TP (Twisted Pair) konektory, spojí 2 body;
- optické vlákno, také 2 body, několik km;
- bezdrátový přenos.
Aktivní prvky:
- hub (repeater, opakovač) - hardwarová vrstva - přijde paket a hub jej rozešle na všechny porty;
- switch (přepínač) - vrstva síťového rozhraní (L1) - zjistí HW adresu příjemce uvnitř paketu, pošle na port, ke kterému je připojený;
- router (směrovač) - internetová vrstva (L2) - podle směrovací tabulky IP pošle na správný port, použití na hranici sítí.
- Často router + switch dohromady, např. klasický WiFi router.
Ethernet pracuje na bázi sběrnice, k ní připojena vysílací a přijímací karta.
Každá síťová karta má jedinečnou HW adresu (na světě !):
- Hexadecimální číslo s 12 ciframi, např. 00:00:c0:0f:30:40.
- Jinak též MAC (Media Access Control) adresa.
- Celkem tedy 16¹² = 2⁴⁸ > 2*10¹⁴, tedy asi 10 tisíc na člověka.
Přenos dat v paketech - základní jednotka pro přenos informace (hlavička, data, CRC).
Duplex:
- half duplex - komunikace v jedno okamžiku jen v jednom směru, mohou nastat kolize;
- full duplex - komunikace může jít najednou oběma směry, nemohou být kolize.

IP adresy

IP adresa se používá v IP a TCP hlavičkách.
Každé síťové rozhraní má svoji IP adresu.
IPv4 adresa je čtveřice celých čísel z (0,255), oddělená tečkami.
Tedy 4 byty = 4*8 = 32 bitů.
Celkem tedy 256⁴=2³²>4*10⁹, tedy méně než 1 na člověka. Dnes již vyčerpány.
Lze rozšířit přes NAT (Network Address Translation) - lokální množina privátních IP adres a jejich překlad na veřejnou IP adresu.
Privátní adresy:
- 10.0.0.0/8
- 192.168.0.0/16
- 172.16.0.0/12
Privátní adresy se používají jen v lokální síti, neměly by se používat venku.
Router komunikuje pod jednou IP adresou ven, na něm se NAT stará o překlad privátních/veřejných adres.
Speciální IP adresy:
- 127.0.0.8 - localhost loopback
- 169.254.0.0/16 - autokonfigurace

IPv6

Rozšíření: protokol IPv6 - podstatně více adres.
Adresy jsou dlouhé 128 bit = 16 bytů, 8 skupin po 4 hexa číslech (16 bitů) oddělených dvojtečkou, např. 2001:718:2:1901:0:1:f6a2:cc33.
To odpovídá 3*10³⁸ adres, prakticky nekonečno (vs. 4 miliardy v IPv4).
Integrovaný IPsec (bezpečnost) - šifrování dat + ověření odesílatele a příjemce paketů.
Používá se zápis podsítí pomocí CIDR adresa/prefix.
Jednodušší návrh, např. hlavička neobsahuje kontrolní součet - netřeba přepočítávat v každém routeru - rychlejší přenos.
Další vylepšení.

Podsítě

Počítačová síť se skládá z řady podsítí.
Maska podsítě - speciální IP adresa, která má (v binární soustavě) n jedniček a 32-n nul.
Např. maska: 11111111.11111111.11111111.00000000, což je dekadicky 255.255.255.0.
Podsíť (subnet) je popsána IP adresou a maskou, ve tvaru IP/maska, např. 147.32.6.0/255.255.255.0.
Alternativně - CIDR (Classless Inter-Domain Routing) IP/n, kde n značí počet jedniček v masce.
Příklad: 147.32.6.0/255.255.255.0 je v CIDR notaci 147.32.6.0/24 a zahrnuje IP adresy 147.32.6.0 - 147.32.6.255.
Na převod řada nástrojů na webu, např. http://subnet-calculator.samuraj-cz.com/index.php.

Aktivní síťové komponenty

Switch komunikuje na vrstvě síťového rozhraní L1 (Ethernet)
Nesmí být žádné smyčky na ethernetové vrstvě - nebezpečí broadcastových bouří.
Router komunikuje na internetové vrstvě L2
Router z každého příchozího ethernetového rámce odstraní ethernetovou hlavičku a při odesílání vytvoří novou
Router slouží k oddělení podsítí a směrování paketů.
Každá podsíť má 1 bránu (gateway) - router, přes který jde komunikace ven z podsítě.
Většina internetové komunikace jde přes několik routerů
Routery v uzlech sítě třídí pakety podle IP adresy adresáta, routery mají svoji IP adresu, každý router má alespoň dvě síťová rozhraní.
Nejjednodušší router má jedno rozhraní připojené do lokální podsítě a druhé napojeno na internet. Zná množinu lokálních IP adres a všechny pakety, které mají jiného IP adresáta, směřuje na druhé rozhraní.
Složitější routery - u každého rozhraní (kromě posledního) mají seznam IP adres, které na toto rozhraní mohou posílat, vše ostatní posílají na poslední rozhraní.
Ve spojení routerů mohou být smyčky.

Doménové adresy

Každý počítač má svoji doménovou adresu (jednu nebo více), např. newton.fjfi.cvut.cz.
Každé doménové adrese odpovídá jedna IP adresa, např. 147.32.6.9.
Každý počítač má nejčastěji jednu IP adresu (nebo více, pokud má více síťových rozhraní).
Hierarchická organizace domén, decentralizovaná.
Názvy domén první (nejnižší) úrovně:
- V USA podle typu organizace (edu, gov, com, org) - historické důvody (předchůdcem Internetu byla armádní síť ARPA vybudovaná v USA).
- Jinde podle státu (cz, de, fr, uk, it).
Každé doméně druhé a vyšší úrovně přísluší jistá množina IP adres, např. doméně fjfi.cvut.cz přísluší IP třídy typu C 147.32.5.*,147.32.6.*, 147.32.7.*, 147.32.8.*, ....
Množiny IP adres se přidělují podle fyzické polohy LAN, např. 147.32.5.* je Břehová, 147.32.6.* a 147.32.8.* je Trojanova, 147.32.25.* je Troja.
Každé doméně přísluší nameserver DNS (Domain Name Server), který zprostředkovává konverze mezi doménovou adresou a IP adresou.
Autoritativní NS - ten, kdo má doménu na starosti. Ostatní jen kopie.
V čele hierarchie - kořenové NS (13, všechny v USA, spravují je různé univerzity, poskytovatelé a instituce).
Převod doménové adresy na IP adresu a obráceně - nslookup, dig.
Převod doménové nebo IP adresy na ethernetovou MAC adresu - arp.
- nslookup - newton.fjfi.cvut.cz, www.fjfi.cvut.cz, www.cvut.cz, www.google.com - neautoritativní.
- dig - to samé, více informací.
- arp - HW adresy v lokální síti.

Síťová konfigurace počítače

Dynamické přidělení IP adresy:
- Na routeru běží DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) server, přiděluje adresy + všechny další informace.
- Může přidělovat podle tabulky MAC adres.
Fixní (statická) IP adres:
- Je třeba veškeré informace nastavit ručně.
- Lokální IP adresa, např. 147.32.6.9
- Lokální doménová adresa, např. newton.fjfi.cvut.cz
- IP adresa lokální sítě, např. 147.32.6.0
- Doménová adresa lokální sítě, např. fjfi.cvut.cz
- IP adresa pro netmask, např. 255.255.255.0
- IP adresa pro broadcast, např. 147.32.6.255
- IP adresa pro lokální bránu (gateway), např. 147.32.6.1
- IP adresa name serveru (DNS, primární, sekundární), např. 147.32.6.4

Porty služeb

Každá služba na serveru běží ne nějakém portu; číslo portu je celé číslo z (0 až 65535), např. http://www.priklad.com:8000/pokusnastranka

Vybrané známé porty:

Port	Protokol	Popis
21, 20	FTP, FTP-data	Nešifrovaný přenos souborů
22	ssh	Secure shell - šifrovaný vzdálený přístup
25	SMTP	Simple Mail Transfer Protocol - přenos elektronické pošty
53	DNS	Domain Name System - překlad doménových a IP adres
80	HTTP	Hyper Text Transfer Protocol - přenos WWW stránek a jiných dat
110	POP3	Post Office Protocol - stahování e-mailu
143	IMAP	Internet Message Access Protocol - vzdálená správa e-mailové schránky
443	HTTPS	Šifrovaný přenos HTTP protokolu

Rozděleny do tří skupin:
- dobře známé porty - v rozsahu 0 až 1023 - vyhrazené pro nejběžnější služby,
- registrované porty - v rozsahu 1024 až 49151, použití portu by se mělo registrovat,
- dynamické a soukromé porty - v rozsahu 49152 až 65535, volné použití.
Seznam portů je v souboru /etc/services.
cat /etc/services

Síťové služby

ifconfig - vypíše síťovou konfiguraci počítače.
ping - kontrola síťového spojení:
- ping adresa - opakovaně vysílá pakety a měří za jak dlouho se vrátí.
- Počítá počet ztracených paketů.
- Ukončení Ctrl-c.
- Několik příkladů (např. z počítače newton):
  - ping newton.fjfi.cvut.cz - stejný počítač,
  - ping pascal.fjfi.cvut.cz - stejná místnost,
  - ping kmlinux.fjfi.cvut.cz - stejná budova,
  - ping www.cvut.cz - Dejvice, stejná síť
  - ping www.cuni.cz - jiná síť, Praha
  - ping www.muni.cz - Brno
  - ping stuba.sk - Bratislava
  - ping www.ic.ac.uk - Anglie
  - ping www.duke.edu - Californie
traceroute adresa - vypisuje všechny routery a počítače na cestě ke vzdálenému počítači, zkusit třeba na www.uc.edu, www.lanl.gov, www.duke.edu (cesnet - česká akademická síť, geant - evropská vědecká síť, es.net - americká vědecká síť propojená i přes oceán)
nslookup - prostřednictvím komunikace s name serverem (DNS) umožňuje převádět doménovou adresu na IP adresu a naopak, ukončí se Ctrl-d.
arp - vypisuje obsah lokální ARP tabulky - obsahuje doménové/IP adresy a jim odpovídající ethernetové MAC adresy pro známé uzly.
ssh - bezpečné vzdálené připojení (secure shell), nahrazuje telnet a rlogin, které spojení nekódují
- ssh počítač - připojení pod stejným uživatelským jménem,
- ssh uživatel@počítač - připojení pod jiným uživatelským jménem.
- Připojování v rámci učebny bez hesla:
  - Instalace:
```
ssh-keygen -t dsa
cd ~/.ssh
cp id_dsa.pub authorized_keys
ssh-add
```
  - ssh-keygen se zeptá na passphrase - heslo pro tuto službu a vygeneruje veřejný klíč do ~/.ssh/id_dsa.pub a soukromý klíč do ~/.ssh/id_dsa,
  - do souboru ~/.ssh/authorized_keys dám veřejný klíč,
  - ssh-add se zeptá na passphrase, které ověří a ověřené klíče předá démonu ssh-agent, který poté již obstará připojení přes ssh bez hesla.
  - Při příštím připojení mohu ručně zavolat zase ssh-add nebo si nastavím spouštění ssh-add při každém přilogování (v menu, nastavení, programy při přihlášení).
  - Potom při přihlášení zadávám nejdříve heslo a potom passphrase.
  - Připojení přes ssh na další počítače již potom funguje bez hesla.
- Při přístupu přes ssh může být přenos X (grafika) defaultně blokován, povolíme pomocí ssh -X počítač.
- Příklad: ssh newton, xeyes versus ssh -X newton, xeyes.
scp - bezpečný (šifrovaný) přenos souborů, nahrazuje ftp
- scp soubor uživatel@počítač:umístění - přenese soubor na vzdálený počítač, ptá se na heslo na vzdáleném počítači,
- scp uživatel@počítač:soubor . - přenese soubor ze vzdáleného počítače do aktuálního adresáře, ptá se na heslo na vzdáleném počítači.
mail - jednoduchý klient elektronické pošty:
- Posílání zpráv: mail user@computer
- Vyplním Subject (název e-mailu), případně CC (Carbon Copy), poté text zprávy. Zprávu ukončím a odešlu "." jako jediným znakem na řádku.
- Zprávu ukončím a zruším Ctrl-c Ctrl-c.
- Čtení zpráv: mail - vypíše seznam hlaviček zpráv, zprávy jsou očíslovány.
- Jednoduché příkazy na práci se zprávami, např.
  - 7 - čte zprávu číslo 7 (libovolné číslo),
  - x - exit, ukončí mail, nezmění mailbox,
  - q - quit, ukončí mail, z mailbox odstraní smazané zprávy, standardně přesune z mailbox přečtené zprávy do souboru mbox (lze změnit),
  - d - delete, maže aktuální zprávu,
  - d7 - maže zprávu č. 7,
  - r - reply, odpoví na aktuální zprávu,
  - ...
- Automatické přesměrování pošty (forward) - do souboru .forward v home adresáři uložíme adresu, kam se má pošta přeposílat.
- Dnes už se mail příliš nevyužívá, často odesílání e-mailů blokováno, povoleno jen definovaným mail serverům (spam).
- Stále využíván pro lokální (v rámci počítače) automatické chybové emaily administrátorovi.

Programování síťových aplikací

Nejjednodušší přes socket.
Po otevření na konkrétním portu se čte a píše jako do souboru.
Na webu řada příkladů (C, Python, ...)

Další čtení k sítím

Pěkné základy počítačových síti napsal Petr Bouška aka Samuraj.
Obsáhlejší a detailnější popis od stejného autora.
Kniha o IPv6 od Pavla Satrapy.

Práce s Shellem

Shell = ulita, je to interpretr příkazů:
- sh - Bourne shell, nejstarší a nejjednodušší,
- bash - Bourne again shell, dnes asi nejpoužívanější,
- csh - C shell, také rozšířený,
- tcsh - vylepšený C shell
- ksh - Korn shell, zsh - Z-shell, ...
Formát příkazu v příkazové řádce: příkaz [arg1] [arg2] ... [argn].
Volby (options) - argumenty začínající -, nejdříve.
Opravy na příkazové řádce pomocí šipek do stran umožňuje bash, tcsh a další pokročilejší, obecně složité.
Doplňování jmen souborů tabelátorem, podporuje bash a tcsh.
Historie - pamatuje si předchozí příkazy, pomocí šipek nahoru a dolu pohyb v historii.
history - vypíše předchozí příkazy.
Příkaz může být:
- příkaz shellu - každý shell má trošku jiné zabudované příkazy,
- binární program uložený v souboru, např. v /bin - nový proces,
- skript - textový soubor s příkazy v jazyku shellu - nový shell, který skript vykoná.
which příkaz - který program se spouští. Příklady:
- which echo
- which ps
- which ll
- which suma
V bash příkaz type příkaz - rozlišuje vnitřní příkazy shellu, aliasy, atd.
Shell je prostředníkem mezi standardním vstupem a výstupem: std. vstup -> program -> std. a err. výstup.
V základním režimu je std. vstup, std. výstup i err. výstup směřován na terminál, lze přesměrovat.
Přesměrování (redirekce):
- příkaz [argumenty] > soubor - výstup přesměrován do souboru - pozor, přepíše !
- příkaz [argumenty] >> soubor - výstup přesměrován do souboru, připojen na konec.
- příkaz1 [argumenty] | příkaz2 [argumenty] - výstup z příkazu 1 přesměrován na vstup příkazu 2.
- příkaz [argumenty] < soubor - obsah souboru na vstup příkazu.
- příkaz [argumenty] < vstupni_soubor > vystupni_soubor
Příklady:
- cat > soub
- cat < soub > soub2
- cat soub soub2 > soub3
- date > log; who > log; cat log - přepíše
- date > log; who >> log; cat log - doplní na konec
- cat /etc/services
- cat /etc/services | more - lepší s less
- ps -axu | less
- ps -axu | grep kucharik | wc - lze řetězit
Roura - výsledek program1 | program2 je ekvivalentní program1 > temp; program2 < temp; rm temp. Rozdíl je v průběhu - při rouře se neukládá na disk a běží oba programy najednou.
Program lze spustit na pozadí pomocí & před Enterem - běží v shellu, ale my můžeme dále pracovat.
Příklady:
- xeyes
- xeyes &
- xeyes ; xload -update 1; xosview
- xeyes & xload -update 1 & xosview &
Ukončení programu na popředí - Ctrl-c.
Ukončení programu na pozadí - ps, najít PID procesu, kill PID. Lze i v jiném shellu.

Bash - proměnné

Přiřazení proměnná=hodnota - bez mezer okolo = !
Použití proměnné - $proměnná.
Proměnné definované jen v daném shellu. Zpřístupnění pro potomky - export proměnná.
Speciální proměnné:
- $$ - PID shellu,
- $? - návratová hodnota posledního procesu, 0 pokud dopadl dobře,
- $USER - uživatelské jméno,
- $HOME - domovský adresář,
- $LANG - používaný jazyk,
- $PATH - seznam adresářů (cest) prohledávaný shellem pro příkazy,
- $PWD - aktuální adresář,
- $PS1 - formát promptu,
- $n - argumenty skriptu, $0 je jméno vyhodnocovaného skriptu, $1 je první argument, $* všechny argumenty, $# počet argumentů, $n n-tý argument,
- ...
Uživatelské proměnné.
set - seznam všech proměnných.
Obrácené apostrofy: `příkaz` - vyhodnotí příkaz a vrátí jeho stdout. Příklad: pocitac=`hostname`; echo $pocitac

Aliasy v bashi

alias = substituce dlouhého příkazu kratším.
Pouze v interaktivním shellu - ne ve skriptech.
alias identifikátor=řetězec, poté můžeme používat příkaz identifikátor.
Příklad: alias ll="ls -l".
Lze i řetězit: alias lla="ll -a".
Rušení aliasu: unalias lla.
Místo aliasu lze využít funkce shellu - obecnější, argumenty, ...

Speciální znaky v bashi

Funguje stejně v tcsh.
Zvláštní význam
Seznam:
- " " - whitespace, mezera, tab, nl, cr - oddělovač slov
- $ - expanze, např. proměnné
- '' - jednoduché quote, apostrofy - co je uvnitř, není interpretováno shellem
- "" - dvojité quote, uvozovky - co je uvnitř není rozloženo na slova, udělá se substituce
- \ - backslash - před speciálním znakem
- # - komentář
- ; - oddělovač příkazů
- {} - skupina příkazů
- (()) - aritmetický příkaz
- $(()) - vrací aritmetický příkaz
- ~ - domovský adresář
- ! - negace
- <> - redirekce
- | - roura
Zástupné znaky - vzory:
- ? - libovolný znak, např. ls /dev/loop?
- * - libovolná posloupnost znaků, např. ls /dev/loop*
- [] - libovolný znak z množiny, např. ls /dev/loop1[6-8]
Lze využít pro několik příkazů na jednom řádku:
- a | b | c - roura
- a& b& c - a,b na pozadí, c na popředí
- a& b& c& - všechny na pozadí
- a; b; c - všechny postupně na popředí
- (a; b)& c - a,b postupně na pozadí, c na popředí
- (a; b)& (c;d)& - a,b postupně na pozadí, zároveň c,d postupně na pozadí
Přesměrování chybového výstupu: příkaz 2> errfile.

Řízení úloh v bashi

Funguje stejně v tcsh.
Úloha v shellu = job. Jeden nebo více příkazů, např. ls nebo ps axu | grep root | wc.
Každá úloha běží na popředí, běží na pozadí nebo je pozastavená.
Na popředí může běžet jen jedna úloha (vazba std. vstupu a výstupu na terminál).
Ovládání úloh:
- ctrl-z - pozastaví úlohu na popředí
- ctrl-c - ukončí úlohu na popředí
- fg [%n] (foreground) - převede [úlohu č. n] na popředí
- bg [%n] (background) - převede [úlohu č. n] na pozadí
- jobs - vypíše seznam úloh daného shellu s jejich čísly
- kill %n - ukončí úlohu č. n
- kill n - ukončí proces s PID n (ten nemusí být úlohou daného shellu)
- xkill - kill grafické aplikace
Příklad:
- xeyes
- ctrl-z, bg
- xload -update 1 &
- jobs
- xosview &
- jobs
- fg %2, ctrl-c
- v jiném terminálu: ps axu | grep xosview, kill PID
- kill %1
- xeyes &, xkill

Řídící příkazy bash

Podmíněné příkazy:

if podmínka
  then příkazy
fi

if podmínka
  then příkazy
  else příkazy
fi

if podmínka
  then příkazy
elif podmínka
  then příkazy
else příkazy
fi

Cykly:

for identifikátor in seznam argumentů
  do
    příkazy
  done

while podmínka
  do
    příkazy
  done

until podmínka
  do
    příkazy
  done

Přerušení cyklu:
- break - cyklus ukončí,
- continue - skočí na done a pokračuje v další iteraci.

Příklad:

for i in *
  do
    echo $i  
  done

Výběr z více možností:

case výraz in
  hodnota1)
    příkazy1
    ;;

  hodnota2)
    příkazy2
    ;;

  *)
    příkazy2
    ;;
esac

Skripty v bashi

Skript = textový soubor s posloupností příkazů, které shell jeden po druhém provádí.
Umožní řadu věcí zautomatizovat, velice efektivní.
Skript musí být uložen v adresáři, který je v proměnné $path.

Příklad 1 - suma - součet od jedné do n:

#!/bin/bash
# Skript suma
n=$1
i=1
sum=0
while [ $i -le $n ]; do
  sum=$((sum + $i))
  i=$((i + 1))
done
echo 'Soucet je '$sum

Příklad 2 - lsdir - výpis adresáře:

#!/bin/bash
# Skript lsdir
for i in *; do
  echo $i
done

Příklad 3 - lsubdir - výpis adresáře a všech podadresářů:

#!/bin/bash
# Skript lsubdir
for i in *; do
  if [ -d "$i" ]; then
    echo 'Directory ' $i
    cd $i
    lsubdir
    echo 'End of Directory ' $i
    cd ..
  else
   echo $i
  fi
done

Příklad 4 - nsubdir - počet souborů v adresáři a všech podadresářích:

#!/bin/bash
# Skript nsubdir - number of files in dir/subdirs
num=`lsdir | wc -l`
echo 'Directory ' `pwd` ' has ' $num ' files'
for i in *; do
  if [ -d "$i" ]; then
    cd $i
    nsubdir
    cd ..
  fi
done

Příklad 5 - check_comp - ověření běhu počítačů

#!/bin/bash
# check if defined computers respond
comps=("newton" "pascal" "nobel4" "www.cvut.cz" "www.ucla.edu")
for comp in "${comps[@]}"; do
  ping -c 1 $comp > /dev/null
  if [ $? -eq 0 ]
  then
    echo "$comp is on."
  else
    echo "$comp is off."
  fi
done

Speciální soubory v bashi

~/.bashrc - načítá se při každém startu bash,
~/.bash_profile - načítá se při každém přihlášení.

Další informace k bash

Jan Fuchs, BASH (česky).
Machtelt Garrels, Bash Guide for Beginners (anglicky).
Zaira Hira, Bash Scripting Tutorial (anglicky).

Historie v tcsh

Historie - pamatuje si předchozí příkazy, příkaz history vypíše předchozí příkazy, jejich počet je dán proměnnou $history.
Každý příkaz má své pořadové číslo.
Znovuspuštění příkazů shellu:
- !! - předchozí příkaz,
- !5 - příkaz č. 5,
- !p - poslední příkaz začínající na p,
- !ls - poslední příkaz začínající na ls.
Šipkami nahoru a dolu pohyb v historii, možnost opravování.

Aliasy v tcsh

Aliasy - substituce řetězců ve jménu příkazu na příkazové řádce, jsou lokální v daném shellu (ve skriptu platí jen ty, které jsou v něm definovány).
Použití: alias identifikátor řetězec, v dalších příkazech je identifikátor na místě jména příkazu nahrazen řetězcem.
Příklad: alias ll ls -l.
Náhrada je prováděna opakovaně, tedy lze řetězit: alias lla ll -a.
Seznam aliasů: alias.
Zrušení aliasu: unalias lla.

Proměnné v tcsh

Deklarace proměnné jen v daném shellu: set, i v potomcích: setenv.
Příklady: set name=fred, setenv name1 john.
Odkaz na proměnnou - $name, výpis echo $name.
Seznam proměnných: set - lokální, env - dostupné i v potomcích (environment).
Zrušení proměnné: unset name, unsetenv name1.

Pole proměnných - závorkami:

set colors = (red green blue)
echo $colors
echo $colors[2]
echo $colors[2-3]
set colors[3] = black
echo $colors

Číselné proměnné - příkaz @, syntaxe převzatá z jazyka C:
```
@ count = (5 + 2)
echo $count
@ count++
echo $count 
	  
```
Speciální tvary proměnných:
- $#proměnná - počet prvků pole, echo $#name, echo $#colors.
- $?proměnná - 1 pokud proměnná existuje, jinak 0, echo $?name, echo $?name2.
Speciální proměnné v tcsh:
- $argv - argumenty příkazu, který spustil shell,
- $argv[0] - jméno programu, který byl volán,
- $argv[1] - první argument volání,
- $#argv - počet prvků argv,
- $history - počet příkazů v historii,
- $home - cesta domovského adresáře,
- $path - cesty k adresářům, které se prohledávají po zadání příkazu:
  - echo $path
  - aktuální adresář se neprohledává pokud v $path není .
  - set path = (. $path ~/bin)
- $prompt - nastavení promptu,
- $shell - cesta k shellu, který byl spuštěn,
- $status - výstupní status posledního příkazu,
- $$ - PID číslo daného shellu,
- $user - jméno uživatele,
- ...

Speciální soubory v tcsh

.login - vyhodnocuje se při přihlášení, env. proměnné.
.tcshrc (resp. .cshrc v csh) - vyhodnocuje se při spuštění tcsh (csh), proměnné, aliasy.

Řídící příkazy v tcsh

Podmínky:

if (podmínka) jednoduchý příkaz

if (podmínka) then
  příkazy
endif

if (podmínka) then
  příkazy
else
  příkazy
endif

if (podmínka) then
  příkazy
else if (podmínka) then
  příkazy
...
else
  příkazy
endif

switch (testovací řetězec)
  case vzor:
    příkazy
    breaksw
    ...
  default:
    příkazy
    breaksw
endsw

Cykly:

foreach indentifikátor (seznam argumentů)
  příkazy
end

while (podmínka)
  příkazy
end

Skripty v tcsh

Příklad 1 - suma - součet od jedné do n:

#!/bin/tcsh
# Skript suma
set n = $argv[1]
set i = 1
set sum = 0
while ($i <= $n)
  @ sum += $i
  @ i++
end
echo 'Soucet je '$sum

Příklad 2 - lsdir - výpis adresáře:

#!/bin/tcsh
# Skript lsdir
foreach i (*)
  echo $i
end

Příklad 3 - lsubdir - výpis adresáře a všech podadresářů:

#!/bin/tcsh
# Skript lsubdir
foreach i (*)
  if (-d $i) then
    echo 'Directory ' $i
    cd $i
    lsubdir
    cd ..
  else
    echo $i
  endif
end

Příklad 4 - nsubdir - počet souborů v adresáři a všech podadresářích:

#!/bin/tcsh
# Skript nsubdir - number of files in dir/subdirs
set num = `lsdir | wc -l`
echo 'Directory ' `pwd` ' has ' $num ' files'
foreach i (*)
  if (-d $i) then
    cd $i
    nsubdir
    cd ..
  endif
end

Příklad 5 - check_comp - ověření běhu počítačů

#!/bin/tcsh
# check if defined computers respond
set comps = ("newton" "pascal" "nobel4" "www.cvut.cz" "www.ucla.edu")
foreach comp ($comps)
  ping -c 1 $comp > /dev/null
  if ($? == "0") then
    echo "$comp is on."
  else
    echo "$comp is off."
  endif
end

Editor vi

Je dostupný v každém UNIXu, i na začátku instalace.
Následník editorů ed a ex, jeho následníkem je vim.
Tři módy činnosti:
- příkazový - defaultní, znaky jsou interpretovány jako příkazy,
- vkládací - vkládání textu, na poslední řádce INSERT:
  - do něho pomocí příkazů i,a,c,o,s,A,C,I,O,R,S,
  - z něho zpět do příkazového Esc,
- rozšířený příkazový (ex mód) - do něj příkazem :, dvojtečka se vypíše na posledním řádku, pak se vloží rozšířený příkaz ukončený Enter a návrat do příkazového módu.
Spuštění vi pokus.
Ukončení:
- ZZ - s uložením opravovaného souboru,
- :q - bez uložení souboru,
- :q! - bez uložení u změněného souboru,
- :w pokus2 - uložení souboru pod jiným jménem.
Pohyb kurzoru v textu:
- šipkami - normálně fungují,
- pokud nefungují (např. různá exotická zařízení) - znaky h (doleva), j (dolu), k (nahoru), l (doprava),
- w (word) - na začátek následujícího slova,
- b (back) - na začátek předchozího slova,
- 0 - na začátek řádky,
- $ - na konec řádky,
- H (Home) - na začátek první řádky obrazovky,
- M (Middle) - na začátek prostřední řádky obrazovky,
- L (Low) - na začátek poslední řádky obrazovky,
- Ctrl-f (forward) = Page Down,
- Ctrl-b (backward) = Page Up,
- G (goto) - skok na poslední řádku souboru,
- 28G - skok na 28. řádku.
Vkládání a změny v souboru - přepnutí do vkládacího módu:
- i (insert) - psaný text se vkládá před kurzor,
- a (append) - psaný text se vkládá za kurzor,
- I (Insert) - psaný text se vkládá před první znak řádky,
- A (Append) - psaný text se vkládá za poslední znak řádky,
- R (Replace) - psaný text přepisuje od pozice kurzoru,
- r (replace) - přepíše jeden znak,
- s (substitute) - přepíše jeden znak a přepne se do vkládacího módu,
- u (undo) - zruší poslední změnu,
- Enter - ve vkládacím módu přejde na novou řádku,
- Esc - ukončí vkládání textu a přejde do příkazového módu.
Dělení a spojování řádek:
- i Enter Esc - rozdělí řádek v místě kurzoru,
- J (Join) - připojí další řádek k aktuální řádce,
- 5J - spojí 5 řádků.
Mazání textu:
- x - maže znak pod kurzorem,
- X - maže znak před kurzorem,
- dd - maže aktuální řádek,
- 5dd - maže 5 řádek,
- D - maže vše od kurzoru do konce řádky,
- p (paste) - vloží naposled smazaný text.
Vyhledávání a záměna řetězců:
- /jana - hledá následující výskyt řetězce "jana",
- ?josef - hledá předcházející výskyt řetězce "josef",
- n (next) - opakuje poslední hledání,
- N (Next) - opakuje poslední hledání v opačném směru,
- :/josef/pepa/ (substitute) - nahradí první výskyt na aktuální řádce,
- :/josef/pepa/g (global) - nahradí všechny výskyty na aktuální řádce,
- :/josef/pepa/gc (confirm) - nahradí všechny výskyty na aktuální řádce s potvrzením, y Enter nahradí a Enter přeskočí,
- :%s/josef/pepa/g - nahradí všechny výskyty v celém souboru,
- :5,18s/josef/pepa/g - nahradí všechny výskyty na řádcích 5-18.
Kopírování a přesouvání:
- Přes nepojmenovanou paměť (jen v rámci jednoho souboru):
  - yy nebo >Y (yank) - uloží aktuální řádek do paměti,
  - 5yy - uloží 5 řádek,
  - dd - uloží aktuální řádku a vymaže ji,
  - 5dd - uloží 5 řádek a vymaže je,
  - p (put) - vloží text z paměti za aktuální řádku,
  - P (Put) - vloží text z paměti před aktuální řádku.
- Přes pojmenované paměti a-z:
  - "ayy - uloží aktuální řádku do paměti a,
  - "b7yy - uloží 7 řádek do paměti b,
  - "c5dd - uloží 5 řádek do paměti c a vymaže je,
  - "bp - vloží text z paměti b.
Práce z více soubory:
- :e pokus3 - opravujeme další soubor,
- :e# - návrat na předcházející soubor,
- :r pokus4 - vložení souboru za aktuální řádek,
- :w pokus5 - uložení pod jiným jménem.
Příkazy UNIXu:
- :cd adresář - změna adresáře,
- :sh - spuštění shellu, ukončení Ctrl-d.

Editor emacs

Editor, GNU projekt.
Konfigurační soubor ~/.emacs.
Formátování podle typu souboru *.c, *.f, *.tex, *.html, *.m, ...
Definování maker, funkcí, napsán v jazyku Lisp, možnost doprogramovat v Lispu.
Velice mocný nástroj.
Základní ovládání:
- Spuštění emacs [file], v textovém režimu emacs -nw [file] (no window).
- C-char znamená Ctrl-char, M-char znamená Alt-char nebo Esc-char.
- Komunikace na posledním stavovém řádku, minibuffer, echo area.
- Jméno souboru a další informace na předposledním řádku (posledním řádku okna), mode line.
- Kompletace jmen souborů, adresářů, funkcí pomocí Tab.
- Standardní editor, co se píše se opravuje, příkazy editoru přes C- nebo M-.
- Opravený (a neuložený) soubor označen ** vlevo na druhém řádku odspodu.
- Buffer je jeden opravovaný soubor nebo i něco jiného.
- C-x C-f soubor (find file) - otevřít a editovat další soubor.
- C-x C-s (save) - uložit aktuální buffer.
- C-x s (save) - uložit všechny buffery, ptá se.
- C-x C-c - ukončení editoru emacs.
- C-g (quit) - ukončení, zrušení příkazu.
Pohyb kurzoru:
- Standardně pomocí šipek, Page Up, ...
- C-v = Page Down.
- M-v = Page Up.
- C-e (end) - kurzor na konec řádku.
- C-a - začátek řádku.
- M-< - začátek bufferu.
- M-> - konec bufferu.
- C-l - místo, kde je kurzor, se přesune na prostřední řádek okna.
Okna:
- Rámec (frame) = celé okno emacsu.
- Okno (Window) = jedna část rámce.
- C-x 2 - rozdělení aktuálního okna na 2 okna horizontálně.
- C-x 1 - zvětšení aktuálního okna na celý rámec, zrušení ostatních oken.
- C-x o (other) - přepnutí kurzoru do dalšího okna.
- C-x 0 - uzavření aktuálního okna.
- C-x 4 f soubor - otevřít a editovat soubor v druhém okně.
- C-x 4 d adresář - dired adresáře v druhém okně.
- C-x 5 f soubor - otevřít a editovat soubor v dalším rámci.
Mazání:
- Standardní: Backspace - před kurzorem, Del pod kurzorem.
- C-k (kill) - maže od kurzoru do konce řádku.
- C-y (yank) - vkládá naposledy vymazané na místo kurzoru.
Undo: C-x u nebo C-_.
Hledání
- C-s řetězec (search) - přírůstkové hledání, hledá s tím, jak píšu řetězec.
- C-s C-s - opakování předchozího hledání.
- C-r (reverse search) - přírůstkové hledání od kurzoru k začátku souboru.
- M-% řetězec1 řetězec2 (query replace) - nahrazování s dotazem, odpověď y, n, Esc nebo ! (nahraď všechny další výskyty).
Buffery:
- C-x C-b (buffers) - seznam bufferů v druhém okně.
- C-x b buffer (buffer) - přepnutí okna do bufferu buffer.
- C-x k (kill) - zruší aktuální buffer.
Dired - file manager: zapnutí příkazem C-x d adresář, výpis souborů a manipulace s nimi:
- f (file) - zobraz soubor nebo adresář (dired) v tomto okně,
- o (other) - zobraz soubor nebo adresář v druhém okně,
- d (delete) - označ soubor pro vymazání,
- x (execute) - proveď vymazání označených souborů, ptá se na mazání souborů, odpověď yes nebo no,
- m (mark) - označení souboru,
- u (unmark) - odoznačení souboru,
- C (copy) - kopírování souboru nebo označených souborů,
- R (rename) - přejmenování nebo přesun souboru/ů,
- M (mode) - změna přístupových práv,
- L (link) - vytvoření linku.

Další editory

Celá řada dalších editorů, hodí se na editaci konfiguračních souborů, programování, ..., textové i grafické.
Nano
- Velice jednoduchý, user-friendly, textový.
- Vhodný k rychlému a efektivnímu editování textu.
- Jednoduché klávesové zkratky, nastavitelné.
- Možnost undo a redo.
- Zvýraznění syntaxe pro řadu formátů.
- Okamžitá nápověda zkratek v dolních dvou řádcích.
- Základy např.: Marin Todorov, A Beginner’s Guide on How to Use Nano Text Editor in Linux.
Gedit
- Grafický, jednoduchý, široké použití.
- Defaultní editor v grafickém prostředí GNOME.
- Všechno, co bychom od editoru čekali - opravy, undo/redo, hledání, replace, clipboard, ...
- Zvýrazňování syntaxe, fonty, barvy.
- Spell-checking.
- Možnost prohlížeče souborů v postranním panelu.
- Řada pluginů - statistika dokumentu, konzole Pythonu, Git, ...
- Přehled např. na webu geditu.

Překladač C

Informace k překladačům a ladění např. v Gough, Stallman: An Introduction to GCC.
Ve Windows - většinou celé prostředí s editorem, překladačem, debuggerem, ..., v Linuxu většinou jednotlivé nástroje.
Standardní překladač - cc, GNU překladač - gcc (většinou je cc dnes link na gcc).
Použití: gcc [volby] soubory.
Stejný překladač dělá překlad i linkování, několik fází.
Typy (přípony) souborů:
- *.c - zdrojáky v C,
- *.h - hlavičkové (header) soubory,
- *.o - přeložený objekt modul,
- *.s - zdroják v assembleru (případně kód přeložený do assembleru),
- *.a - statická knihovna,
- *.so - dynamická knihovna (shared object),
- *.f - zdroják ve Fortranu.
Překlad (ze zdrojáků objektové soubory):
- *.c -> *.o
- *.c -> *.s -> *.o
- *.s -> *.o
Linkování (z objektových souborů a knihoven spustitelná binárka):
- *.o -> binárka
- *.o, *.a, *.so -> binárka
Vytvoření knihovny (sloučení několika hlavičkových souborů do jedné knihovny):
- *.o -> *.a
- *.o, *.a -> *.so
Standardní jména souboru:
- a.out - defaultní název přeložené binárky,
- core - obraz paměti po přerušení některým ze signálů (např. přetečení, dělení nulou, segmentation fault).
Volby gcc:
- -c (compile) - jen překlad, ne linkování,
- -o název(output) - výstup pod jiným názvem, ne v a.out,
- -O (optimize) - optimalizace,
- -g (debug) - překlad pro ladění,
- -S (assembler) - překlad jen do assembleru,
- -larg (library) - při linkování použít knihovnu libarg, jména knihoven lib*.a, lib*.so,
- -L cesta (library) - cesta do adresáře, kde jsou knihovny, standardní cesty ke knihovnám prohledává i bez této volby,
- -I cesta (include) - cesta do adresáře, kde jsou soubory s hlavičkami *.h,
- -C - generuje kód pro kontrolu indexů polí během běhu programu.

Příklad kódu (decr.c):

#include <stdio.h>
#include <math.h>

int main()
{
  long int n,i;
  double a,b;
  
  n = 1000000000;
  a = n;
  
  printf("Starting the run\n");
  for (i=0; i<n; i++)
    {
      b = pow(i,0);
      a = a - sin( asin( b ) ); /* subtracting 1 */
    }
  printf("End of the run, a=%f\n",a);
}

Jeho překlad:
- gcc decr.c -lm
- gcc -o decr decr.c -lm
- gcc -O -o decr decr.c -lm
- gcc -c -O -o decr.o decr.c; gcc -O -o decr decr.o

Překladač Fortranu

Standardní překladač Fortranu 77: f77.
GNU: g77.
Fortran 90: gfortran.
Standardně dnes vše linky na gfortran.
Volby stejné jako u gcc.
Stále hojně používaný pro numeriku, rozsáhlé knihovny, překladače pro superpočítače.

Příklad kódu (decr.f90):

program decr

  implicit none
  integer*8 n,i
  double precision a,b

  n = 1000000000
  a = n

  write(*,*) 'Starting the run'
  do i=1,n
     b = i**0
     a = a - sin( asin( b ) )
  end do
  write(*,*) 'End of the run, a=',a

end program decr

Ladění kódu

Ladění = debugging - zkoumání běhu programu, hledání chyb.
Standardní debugger dbx, GNU gdb.
Použití: gdb [volby] soubor argumenty, zde soubor je binárka přeložená s volbou -g.
Pokud existuje soubor core (obraz paměti spadlého běhu programu), načte se do paměti a debugger se nastaví jako by program běžel pod ním.
Příkazy:
- r (run) - spustí program,
- n (next) - vykoná další řádek programu (nevstupuje do procedur),
- s (step) - vykoná další řádek programu (vstupuje do procedur),
- p x (print) - vypíše hodnotu proměnné x,
- l (list) - vypíše část programu,
- c (continue) - pokračuj ve vyhodnocování,
- where - vypíše seznam volaných procedur,
- b (break) - nastaví breakpoint (místo, kde se běh zastaví).
Možnosti zastavení běhu:
- breakpoint - zastaví při každém průchodu,
- trasování proměnných - zastaví při každé změně proměnných,
- trasování procedur - zastaví se při každém vstupu do dané procedury,
- zastavení při signálech,
- zastavení při splnění zadaných podmínek.
Grafická nadstavba: ddd (Data Display Debugger).
gprof - profiler, sleduje, kde se v kódu stráví nejvíce času:
- Kód musí být přeložen s volbou -pg.
- Při běhu vznikne program gmon.out - nasamplované pozice v daném kódu v jednotlivých okamžicích.
- Poté spuštění gprof binárka - vypíše statistiku, kde se strávilo kolik času.
- Má smysl pro analýzu, kam se zaměřit při optimalizaci kódu.
valgrind - nástroj pro hledání problémů s memory managementem.
- Použití: valgrind binárka, binárka musí být přeložena s volbou -g.
- Systémová volání práce s pamětí (alokace, dealokace, čtení, zápis, ...) nahradí svými funkcemi, které si o každém sáhnutí do paměti udělají záznam.
- Na konci běhu vypíše informace o problémech - nedealokovaná paměť, čtení z nenainicializované paměti, ...
- Běh je výrazně pomalejší, než bez valgrindu - je třeba testovat na malých problémech.
- Příklad - val.c:
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
  int n,i;
  int* arr;

  n = 10;

  /* uninitialized value */
  arr = malloc(n*sizeof(int));
  for (i=0; i<n-1; i++) arr[i] = i;
  for (i=0; i<n; i++) printf("arr[%i]=%d\n",i,arr[i]);

  printf("**********\n");

  /* memory leak - rewriting pointer */
  arr = malloc(n*sizeof(int));
  for (i=0; i<n; i++) arr[i] = i;
  for (i=0; i<n; i++) printf("arr[%i]=%d\n",i,arr[i]);
  free(arr);

  printf("**********\n");

/* accessing unallocated memory */
  arr = malloc(n*sizeof(int));
  for (i=0; i<n; i++) arr[i] = i;
  for (i=0; i<n+1; i++) printf("arr[%i]=%d\n",i,arr[i]);
  free(arr);
}
	      
```
- Překlad gcc -g val.c, spuštění ./a.out, kód běží, nepadá, vypadá OK.
- 3 typy chyb, zjistíme postupně použitím valgrind ./a.out.

Make

Utilita pro překlad velkých balíků rozdělených do více souborů.
Při opravě pouze jednoho souboru překládá jen tento soubor.
Příkazy pro make uloženy v souboru makefile nebo Makefile.

Syntaxe makefile - bloky závislostí a příkazů:

soubor: soubory na kterých závisí
příkazy které soubor vytvoří

Před příkazy musí být tabelátor !
Dovoluje definovat proměnné:
```
proměnná = hodnota
	  
```
Odkaz na lokální proměnnou: $(proměnná), na proměnnou prostředí: ${proměnná}.
# uvozuje komentář, standardně buduje první target (často all).
Spouštění: make nebo make soubor.
Využívá utilitu touch.

Příklad (všechny soubory zde):

main.c:

#include <stdio.h>
#include "prumer.h"
#include "odchylka.h"

int main()
{
  int n;
  double data[] = {2.0, 2.5, 2.1, 2.3, 1.9, 2.6, 2.3, 2.3, 2.1, 2.4};
  double p,o;
  
  n = 10;

  p = prumer(data,n);
  o = odchylka(data,n);
  printf("Prumer: %f, odchylka %f\n",p,o);
}

prumer.h:

double prumer(double arr[], int n);

prumer.c:

#include "prumer.h"

double prumer(double arr[], int n)
{
  double pru;
  int i;
  
  pru = 0.0;
  for (i=0; i<n; i++) pru += arr[i];
  return pru/(1.0*n);
}

odchylka.h:

double odchylka(double arr[], int n);

odchylka.c:

#include <math.h>
#include "odchylka.h"
#include "prumer.h"

double odchylka(double arr[], int n)
{
  double pru,odch;
  int i;
  
  pru  = prumer(arr,n);
  odch = 0.0;
  for (i=0; i<n; i++) odch += pow((pru - arr[i]),2);
  return sqrt(odch);
}

Makefile:

all:	statistika

CC = gcc
CFLAGS = -g

prumer.o:	prumer.h prumer.c
	$(CC) -c -o prumer.o $(CFLAGS) prumer.c

odchylka.o:	odchylka.h odchylka.c prumer.h
	$(CC) -c -o odchylka.o $(CFLAGS) odchylka.c

main.o:	main.c prumer.h odchylka.h
	$(CC) -c -o main.o $(CFLAGS) main.c

statistika:	main.o prumer.o odchylka.o
	$(CC) -o statistika $(CFLAGS) main.o prumer.o odchylka.o -lm

clean:
	rm -f *.o statistika

Knihovny

Související funkce/podprogramy mohou být zahrnuty do knihovny.
Statické knihovny: *.a, zahrnuty do binárky v okamžiku překladu.
Dynamické knihovny: *.so, většinou někde v systémovém adresáři, nejsou v binárce, nahrají se do paměti při volání příslušné funkce.
Vybudování statické knihovny: ar -r libnázev.a soubory.o.
Volby příkazu ar:
- -r (replace) nahradí,
- -t (type) vypíše obsah knihovny,
- -x (extract) vytvoří soubor *.o z knihovny,
- -d (delete) vymaže soubor z knihovny.

Příklad - u minulém případu můžeme funkce průměr a odchylka zahrnut do knihovny:

all:	statistika

CC = gcc
CFLAGS = -g

prumer.o:	prumer.h prumer.c
	$(CC) -c -o prumer.o $(CFLAGS) prumer.c

odchylka.o:	odchylka.h odchylka.c prumer.h
	$(CC) -c -o odchylka.o $(CFLAGS) odchylka.c

libstat.a:	prumer.o odchylka.o	
	ar -r libstat.a prumer.o odchylka.o

main.o:	main.c libstat.a
	$(CC) -c -o main.o $(CFLAGS) main.c

statistika:	main.o libstat.a
	$(CC) -o statistika $(CFLAGS) main.o -lstat -lm -L.

clean:
	rm -f *.o

Tím se zjednoduší finální linkování, zvláště u rozsáhlých balíků mnohem přehlednější.
Dynamická knihovna - přímo překladačem:
- překlad jednotlivých objektů gcc -c -fPIC *.c jako fixed point independent,
- poté vytvoření knihovny gcc -shared -o libnázev.so *.o.
Poté je potřeba nakopírovat do adresáře obsaženého v $LD_LIBRARY_PATH, případně do této proměnné přidat cestu k naší knihovně, aby ji binárky našly.

Archivy, komprese

Archivace více souborů/adresářů do jednoho souboru.
Typicky zdrojový kód (tarball), ale lze použít na cokoli. Zachovává vlastníka, atributy, ...
Tape archiver tar [volby] soubory.
Volby:
- -c (create) vytvoření archivu,
- -x (extract) rozbalení archivu,
- -t (list) vypsání obsahu archivu,
- -f (file) specifikace jména souboru,
- -z, -j, -Z volba komprimační metody.
Komprimační nástroje pro bezeztrátovou kompresi:
- compress/uncompress -- .Z, dnes zastaralý
- gzip/gunzip -- .gz nebo .tgz, standardní nástroj, nejčastější
- bzip2 -- .bz nebo .bz2, více technik naráz, efektivní
Příklady:
- Vytvoření archivu: tar -cf archiv.tar adresář
- Vytvoření komprimovaného archivu: tar -czf archiv.tgz adresář
- Vypsání obsahu: tar -tf archiv.tar
- Rozbalení archivu: tar -xzf archiv.tgz
- Komprimace souboru: gzip soubor
- Dekomprimace souboru: gunzip soubor.gz

Systém Latex

Latex = systém pro tiskovou sazbu, slovní procesor, vhodný pro technické publikace.
Je nadstavbou systému Tex, který napsal Donald E. Knuth.
Vstupem je ASCII soubor, který obsahuje příslušný text a všechny příkazy pro jeho formátování.
Je to tedy v podstatě programovací jazyk pro přípravu dokumentů.
Vstupní soubor *.tex se přeloží do binárního souboru *.dvi (device independent), jehož zobrazením na obrazovce nebo tiskárně teprve získáme konečnou podobu dokumentu.
Základní možnosti: libovolné formátování textu, části, tabulky, matematické vzorečky, obrázky (eps), obsah, index, citace (bibtex), styl stránky a dokumentu.
Profesionální kvalita, přístupný a kompatibilní na mnoha platformách.
Mnoho informací na webu, např.
- T. Oetiker et al.: The Not So Short Introduction to LATEX,
- M. Downes: Short Math Guide for LATEX.

Základy Latexu

Běžný text je vysázen jako text.
Příkazy začínají na backslash \, za ním je jméno příkazu, za ním případné volby v [], za nimi případné argumenty v {}, tedy \příkaz[volby]{argumenty}.
Prostředí: mezi příkazy
```
\begin{prostředí}
...
\end{prostředí}
	  
```
např. itemize, ﬁgure, tabular, equation, ...

Nejjednodušší dokument:

\documentclass{article}
\begin{document}

Text dokumentu.

\end{document}

Volný formát zápisu textu.
Odstavce se oddělují prázdnou řádkou.
Jednotlivé části/kapitoly/podkapitoly dokumentu se uvodí příkazy
```
\section{Název části}
\subsection{Název podčásti}
\subsubsection{Název pod-podčásti}
	  
```
u jiných stylů dokumentů např. i \part, \chapter, ...

Zpracování dokumentu

Vstupní soubor: soubor.tex, editace v libovolném editoru.
Překlad: latex soubor - vytvoří soubor.dvi a některé další pomocné soubory soubor.*.
Může se zastavit na chybě, pak příkaz "x" ukončí překlad.
Zobrazení dokumentu pod X-windows: xdvi soubor.dvi.
Překlad dvi souboru do PostScriptu: dvips soubor.dvi, vytvoří soubor.ps.
Jeho prohlédnutí v GhostView: gv soubor.ps nebo v modernějším Evince: evince soubor.ps.
Konverze do pdf: ps2pdf soubor.ps, poté můžeme prohlédnout v Acrobat Readeru acroread soubor.pdf nebo opět v Evince evince soubor.pdf.
Alternativně možný přímý překlad do pdf: pdflatex soubor - trošku jiné chování - předpokládá obrázky v pdf, pstricks jen v latexu, některé pokročilejší věci (např. videa) jen v pdflatexu.
Existují i WYSIWIG editory, např. Lyx.
Dnes populární online nástroje, např. Overleaf. Hlavní výhoda: může na jednom dokumentu pracovat více lidí naráz, práce v browseru.

Styly dokumentů

Různé styly dokumentů: article, report, book, foils, a0poster, ...
Základní volby: 11pt, 12pt, twoside, twocolumn, ...
Rozšiřující moduly: před začátkem dokumentu vložení pomocí \usepackage{modul}, např.:
- color
- amsmath, amssymb
- graphicx
- ...
Čeština v Latexu:
- \usepackage[utf8]{inputenc} - nastavení kódování na UTF,
- \usepackage[czech]{babel} - české názvy (Kapitola místo Chapter, atd.).

Příprava vstupního souboru

Speciální znaky: #, $, %, &, ^, _, ~, \, {, } se užívají jen jako součást příkazů, vysázení pomocí backslash: \#, \$, ...
Zvýraznění textu - různé styly písma, např.
- {\bf tučně}
- {\sf sans serif}
- {\rm roman}
- {\it italic}
- {\sl slanted}
- {\sc Small Caps}
- {\tt typewriter}
Změna velikosti:
- \tiny
- \scriptsize
- \footnotesize
- \small
- \normalsize
- \large
- \Large
- \LARGE
- \huge
- \Huge
Poznámky pod čarou: \footnote{poznámka}.
Komentáře jsou vše na řádku za %.

Seznamy

Obyčejný nečíslovaný seznam - prostředí itemize:

\begin{itemize}
  \item První položka
  \item Druhá položka
  \item Následovat bude zanořený seznam:
    \begin{itemize}
      \item První podpoložka
      \item Druhá podpoložka
    \end{itemize}
  \item Ještě položka
\end{itemize}

Číslované položky - prostředí enumerate:

\begin{enumerate}
  \item První položka
  \item Druhá položka
  \item Následovat bude zanořený seznam:
    \begin{enumerate}
      \item První podpoložka
      \item Druhá podpoložka
    \end{enumerate}
  \item Ještě položka
\end{enumerate}

Vysvětlení pojmů - prostředí description:

\begin{description}
  \item[První pojem] jeho vysvětlení
  \item[Druhý pojem] jeho vysvětlení
\end{description}

Sazba matematických vzorců

Jednoduchý vzorec v textu - mezi $: a = x^2 - 5x + 3.

Větší vzorec - na mezi řádky - prostředí displaymath (ekvivalentní \[...\]). Příklad:

\begin{displaymath}
  f(x) = \frac{x^2 - 2x + 3}{x^3 - 3x^2 + 5x + 1}
\end{displaymath}

Číslované rovnice - prostředí equation. Do rovnice můžeme dát \label{odkaz}, poté se na ni odkázat v textu pomocí (\ref{odkaz}) nebo lépe \eqref{odkaz} z AMS balíku. Příklad:
```
\begin{equation}
  A = \int e^{-x^2} dx
  \label{integral}
\end{equation}
V rovnici \eqref{integral} je ukázáno ...
	  
```
Je třeba vícekrát překompilovat latexem.
Různá užitečná zarovnání vzorců dostupná v AMS:
- prostředí split - rozdělí dlouhou rovnici, zarovná podle &,
- prostředí multline - srovná automaticky podle délky jednotlivých řádek,
- prostředí align - zarovná několik rovnic pod sebe.
Indexy nahoře a dole - znaky ^ a _. Příklad: $u^{n+1}_{i+1,j+1} - u^n_{i,j}$ .
Odmocnina: $\sqrt{x+y} - \sqrt[3]{2}$ .
Řecká písmena - jejich anglické názvy, např. $\alpha + \beta - \Delta$ . Některá více variant, např. \epsilon,\varepsilon.
Integrál \int, minimum \min, maximum \max, suma \sum, produkt \prod, ...
Spousta dalších symbolů: \nabla, \infty, \partial, \times, ... a relací: =, <, \leq, \approx, \equiv, \in, \cup, \cap, \rightarrow, \Rightarrow, ...
Různě velké závorky: {\bigl(, \Bigl[, \Biggl\{, lze i volit velikost automaticky podle obsahu závorky pomocí \left, \right: \left( a+(c+d)^2 \right) = \left[ c^2 + \frac{(a+b)^2+f}{2+k} \right].

Matice - pomocí \array nebo \tabular:

begin{equation}
  A = \left\lvert
  \begin{tabular}{cc}
    1 & 2 \\
    3 & 4
  \end{tabular}
  \right\rvert
\end{equation}

Tabulky

Prostředí table - včetně popisku, uvnitř vlastní tabulka pomocí tabular.

Příklad:

\begin{table}[htb]
  \centering
  \begin{tabular}{|l|rc|}
    \hline
    jméno    & výška & známka \\
    \hline
    Lojza    & 190   & 1 \\
    Pepa     & 97    & 4 \\
    Franta   & 123   & 2 \\
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{Tabulka s výškou $[cm]$ a známkou.}
  \label{tabulka_vyska_vaha}
\end{table}

V hranatých závorkách - pořadí písmen znamená naši prioritu na umístění tabulky na stránce:
- h (here) - co nejblíže umístění v .tex dokumentu,
- t (top) - vršek stránky,
- b (bottom) - spodek stránky,
- p (page) - na samostatné stránce.
Složené závorky za tabular - zarovnání textu v daném sloupci, | - svislá čára.
\hline - vodorovná čára.
\caption - popisek tabulky.
\centering - vycentruje tabulku na stránce.

Obrázky

Obrázky analogické jako tabulky, prostředí figure.
Vložení souboru s obrázkem příkazem \includegraphics.

Příklad:

\begin{figure}[htb]
  \centering
  \includegraphics[width=10cm]{init}
  \put(-250,72){$\longleftarrow$ Poznámka: $h=0$}
  \caption{Obrázek šikmého vrhu.}
  \label{obr_vrh}
\end{figure}

Je možné doplnit latexový text příkazem \put -- stejný font a velikost.
Formáty: preferovat vektorové (eps, pdf), zvládá i bitmapové (jpg, png).

Bibliografie

Klasicky prostředí thebibliography a vysázení jednotlivých publikací pomocí \bibitem[label]{Článek}.
Citace potom v textu pomocí \cite{label}.

Příklad:

Tady v textu cituji bakalářku \cite{bakalarka} a tady diplomku \cite{diplomka}.

\begin{thebibliography}{99}                                                                                                       
  \bibitem{bakalarka} A. Novák: Název bakalářské práce, FJFI ČVUT v Praze, 2018.
  \bibitem{diplomka} A. Novák: Název diplomové práce, FJFI ČVUT v Praze, 2020.
\end{thebibliography}

Nevýhoda - v každém dokumentu musím tvořit všechny nové bibitem, často v jiném formátu.
Pohodlnější použít bibtex - odděluje bibliografii od jejího formátování.

Databáze publikací v .bib souboru - textový soubor, obsahuje specifikaci publikací v jednotlivých záznamech, např.

@ARTICLE{Benson-92,
  author = {D. J. Benson},
  title = {Computational Methods in {Lagrangian} and {Eulerian} Hydrocodes},
  journal = {Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering},
  year = {1992},
  volume = {99},
  pages = {235-394},
  number = {2-3}
}

Citace pak opět pomocí \cite{Benson-92}.

Vysázení bibliografie:

  \section{References}
  \bibliographystyle{plain}
  \bibliography{moje_databaze.bib}

Styly:
- unsrt - seřadí podle pořadí citací,
- plain - podle prvního autora,
- alpha - zkratka místo jen čísla v textu,
- ...
Různé typy dokumentů - article, book, inproceedings, techreport, ...
Překlad:
```
latex
bibtex
latex
latex
	  
```
Příklad dokumentu se vzorci, obrázky, referencemi atd. ke stažení zde.

Administrace uživatelů

Uživatelé definováni v souboru /etc/passwd, každý řádek jeden uživatel.
Struktura řádku - položky oddělené dvojtečkami:
- uživatelské jméno
- zakódované heslo (nic - uživatel bez hesla, * - uživatel nemá přístup, x - zašifrované heslo je v souboru /etc/shadows)
- UID - číslo uživatele
- GID - číslo skupiny
- úplné jméno uživatele
- domovský adresář
- shell

Příklad: grep kuchamil /etc/passwd

kuchamil:x:1001:1001:Milan Kucharik - vyuka,,,:/home/kuchamil:/bin/bash

Dnes téměř výhradně /etc/shadows - není otevřený ke čtení pro standardní uživatele, tedy neumožní možné crackování hesel.
Vytvoření nového uživatele:
- Vytvořit nový řádek v /etc/passwd a /etc/shadows.
- Vytvořit jeho domovský adresář a dát mu ho.
- Zkopírovat mu základní konfigurační soubory jako je .cshrc, .login a dát mu je.
- Přidělit místo na discích, na které má přístup pro psaní - quota.
- Připojit se pod novým jménem a pomocí passwd zadat počáteční heslo.
Toto vše je zautomatizováno přes specializované nástroje - textový adduser nebo graficky v nastavení systému.
Síťoví uživatelé - typicky přes NIS - network information service (starý název yellow pages - YP). Klientské počítače přebírají autentizační údaje z NIS serveru.
Změna hesla - yppasswd
Novější a bezpečnější možnost - Lightweight Directory Access Protocol (LDAP).

Skupiny uživatelů

Soubor /etc/group
Každý řádek definuje jednu skupinu.
Umožňuje lépe organizovat přístup k různým diskům, zařízením, ...

Údržba systému

Logy - systém zaznamenává řadu aktivit do souborů v adresáři /var/log/.
Na každém systému trošku jiné, např.
- /var/log/dmesg - zprávy od bootu, většinou od různých zařízení.
- /var/log/syslog nebo /var/log/messages - obecné informace systému.
- /var/log/auth.log nebo /var/log/secure - informace o úspěšných i neúspěšných přihlášeních se k systému.
- Spousta specializovaných logů - /var/log/maillog, /var/log/httpd, /var/log/mysql.log, ...
Kontrola disku: fsck - file system check. Kontrola inodů a dat, případná oprava.
Po určité době se spouští automaticky při bootu, lze pustit ručně. Může trvat dlouho.
Řada úkolů lze zautomatizovat přes cron, crontab - pravidelná údržba jednou denně, týdně, ...
Příklad: zálohování, mazání core souborů, mazání cache browseru, ...