La estructura de Unix se amolda a un típico modelo de capas, de

La estructura de Unix se amolda a un típico modelo de capas, de forma que cada capa
únicamente puede comunicarse con las capas que se hallan en los niveles inmediatamente
inferior y superior.
El núcleo (kernel) del sistema interactúa directamente con el hardware y proporciona una serie
de servicios comunes a los programas de las capas superiores, de forma que las peculiaridades
del hardware permanecen ocultas. Como los programas son independientes del hardware, es
fácil mover programas entre sistemas Unix que se ejecutan en hardware diferente.
KERNEL: es el núcleo del sistema, realiza funciones directamente relacionadas con el hardware.
No se relaciona con el usuario. Permanece oculto. Está formada por dos partes importantes:
Administración de procesos: asigna y administra los recursos de la computadora, controla la
ejecución de los procesos, planifica el tiempo de los procesos que corren a la vez y determina los
privilegios de cada uno.
Administración de dispositivos: supervisa la transferencia de datos entre la memoria principal
y los periféricos (discos, cintas, impresoras, terminales, etc.)
La ejecución de un proceso en UNIX se divide en dos niveles: nivel usuario y nivel kernel.
Cuando se produce una llamada al sistema se pasa del modo usuario al modo kernel. Éste
analiza la llamada, la ejecuta y devuelve el control a modo usuario. Esta diferenciación de modo
se produce porque los procesos en modo usuario pueden acceder a sus instrucciones y datos,
pero no a instrucciones y datos del kernel o de otros usuarios; mientras que el modo kernel
puede acceder a todos los datos e instrucciones del sistema. Hay instrucciones privilegiadas a las
que sólo se puede acceder en modo kernel, el cual reside permanentemente en memoria.
SHELL: es un utilitario del sistema (no forma parte del kernel). Es el intérprete de comandos. Su
tarea es tomar los comandos enviados por
el usuario, interpretarlos y llamar a las rutinas correspondientes. Existen distintas versiones del
SHELL:
sh (standard shell)
csh (c-shell)
vsh (visual shell)
rsh (restricted shell)
ksh (korn shell)
Cada usuario puede elegir su propio shell. Un shell muestra un indicador (prompt) para indicar al
usuario que está preparado para aceptar una orden o instrucción. Para introducir una orden
desde el teclado, se escribe el nombre de la orden junto con la información que esta requiera y
se pulsa la tecla retorno de carro. Esta línea tecleada se denomina línea de comandos u órdenes.
Cuando el shell lee una línea de comandos, extrae la primera palabra, asume que éste es el
nombre de un programa ejecutable, lo busca y lo ejecuta. El shell suspende su ejecución hasta
que el programa termina, tras lo cual intenta leer la siguiente línea de órdenes.
Comandos comunes del sistema de archivos
ls
listar los nombres de todos los archivos en el directorio actual
ls filenames
listar solo los archivos nombrados
ls –t
listar por orden de tiempo, primero el más reciente
ls –1
lista larga: más información; también ls –lt
ls –u
listar por tiempo el último en usarse; también ls –lu, ls –lut
ls – r
listar en orden inverso; también –rt; -rlt; etc
ed filenames
editar archivo nombrado
copiar file1 en file2, sustituir
el file2 anterior si existe
mv file1 file2
mover file1 en file2, sustituir el file2 anterior si existe
rm filenames
suprimir irrevocablemente los archivos nombrados
cat filenames
imprimir contenidos de los archivos nombrados
pr filenames
imprimir contenidos con encabezado, 66 lineas por página
pr – n filenames
imprimir en n columnas
pr – m filenames
imprimir lado a lado archivos nombrados (columnas múltiples)
wc filenames
contar renglones, palabras y caracteres en cada archivo
wc –1 filenames
contar renglones de cada archivo
grep pattern filenames
imprimir líneas que coincidan con pattern
grep –v pattern files
imprimir líneas que no coincidan con pattern
sort filenames
clasificar alfabéticamente los archivos por renglón
tail filename
imprimir los últimos 10 renglones de archivo
tail –n filename
imprimir los últimos n renglones del archivo
tail +n filename
comenzar a imprimir el archivo en el renglón n
cmp file1 file2
imprimir localización de la primera diferencia
diff file1 file2
imprimir todas las diferencias entre archivos
¿ POR QUE UN SHELL PROGRAMABLE?
El shell de Unix no es un caso típico dentro de los intérpretes de comandos: aunque permite al
usuario ejecutar comandos en la forma usual, por ser un lenguaje de programación, puede hacer
mucho más.
Al usar shell el usuario escribe siempre pequeños programas de una línea. El shell trabaja así: se
le programa constantemente, pero eso es tan fácil y natural que uno no lo considera como
programación.
El shell hace algunas cosas como iterar, redireccionar E/S con <y>, y expandir nombres de
archivos con *, por lo que ningún programa necesita hacer eso; y algo más importante: la
aplicación de estos recursos es uniforme en todos los programas.
OTROS UTILITARIOS: compilador “C”, procesador de texto y editores, utilitarios de matemática
(bc), utilitarios de comunicación y redes, etc.
Conceptos básicos
ARCHIVOS
Es una estructura de almacenamiento de información. Para Unix todo dispositivo de sistema es
un archivo. Se pueden distinguir tres tipos de archivos:
comunes (ordinary files): textos, programas fuente, objeto, ejecutables, etc. En este sistema
operativo los archivos son sólo una secuencia de bytes (no tiene en cuenta registros, ni índices,
ni reconoce marca de eof). La asignación de espacio es dinámica.
especiales (special files): dispositivos físicos (terminales, impresoras, cintas, etc) y otros
(named pipes por ejemplo).
directorios (directory files): son archivos que a su vez contiene referencias de archivos. Los
directorios se crean para mantener la información en forma ordenada, agrupan archivos con
alguna relación. A un directorio contenido dentro de otro directorio se le denomina subdirectorio
y el directorio que lo contiene se llama directorio padre.
FILESYSTEM
Es el sistema de archivos. En Unix dicho sistema está organizado con estructura de árbol
invertido, donde cada nodo es un archivo (ya sea un directorio o un archivo común). Todo
filesystem está asociado a un dispositivo físico direccionable (el cual lo contiene).
Cada sistema operativo tiene por lo menos un filesystem. Este es el root filesystem, es creado
en el momento de instalación. El proceso de inicialización del sistema monta automáticamente el
filesystem de root y luego se puede montar más filesystems sobre directorios vacíos.
PROCESOS
Un proceso es un programa en ejecución. Como sabemos, varios procesos se pueden ejecutar al
mismo tiempo pero la CPU sólo puede
atender uno a la vez. Mientras un proceso corre, los otros procesos activos esperan. Los
procesos son las únicas entidades activas en Unix. Ejecutan un único programa y tienen un único
flujo o hebra (thread) de control. Un proceso sólo puede iniciar su ejecución (nacer) si es creado
por otro proceso. El proceso más antiguo se denomina padre y el creado, hijo. Un proceso padre
puede engendrar varios hijos, pero un hijo únicamente puede tener un padre. Cuando un
proceso padre acaba su ejecución (muere), generalmente mueren con él todos sus hijos. Todo
proceso tiene una tabla de archivos abiertos por procesos; al crearse un proceso se generan
automáticamente tres entradas en dicha tabla:
standard input (por default es el teclado).
standard output (por default es la pantalla).
standard error (por default es la pantalla).
USUARIOS
No están asociados a un puesto de trabajo. Todo usuario puede estar conectado en el sistema en
más de un puesto de trabajo a la vez, cada usuario está asociado a su directorio de trabajo
(HOME).
Todo archivo tiene un dueño que debe ser el usuario del sistema. Hay distintos tipos de
usuarios:
superusuario
root
sysadmin
otros
comunes
especiales
sysinfo
bin
lp
Los usuarios pueden ser agrupados de acuerdo a la tarea que desarrollen. El grupo por default
es el group.
MANIPULACIÓN DE ARCHIVOS
En distintos directorios puede existir un archivo con el mismo nombre, sin que el sistema tenga
problemas en reconocerlo. Esto se debe a que no sólo tiene en cuenta su nombre local, sino que
toma el nombre completo considerando todos los directorios por los que debe pasar desde la raíz
“/” hasta llegar a él.
Al nombre completo se lo llama “pathname” del archivo ya que indica el camino en el árbol del
filesystem hasta llegar al archivo.
El formato es el siguiente:
/arch1/ arch2 / ......archn/ arch
Donde los arch i (1<= i <= n), son archivos directorios y arch puede ser un archivo directorio o
un archivo común.
La primer “/” indica la raíz del filesystem , y las restantes son sólo separadores de archivos.
Debido a esto es que un nombre de archivo no puede contener una “/”.
Todo archivo directorio en el filesystem es un nodo no terminal con una referencia a sí mismo
llamada „.‟, y una referencia al padre llamada „..‟.
Al referenciarse a un archivo en cualquier comando, se lo puede hacer con su pathname
completo, o sea indicando el camino en el filesystem desde root “/” o con su pathname relativo,
o sea a partir del directorio donde el usuario se encuentra posicionado.
Manejo de memoria
Dependiendo de la computadora en la que se ejecute, Unix utiliza dos técnicas de manejo de
memoria: swapping y memoria virtual. Lo estándar en Unix es un sistema de intercambio de
segmentos de un proceso entre memoria principal y memoria secundaria, llamado swapping lo
que significa que se debe mover la imagen de un proceso al disco si éste excede la capacidad de
la memoria principal, y copiar el proceso completo a memoria secundaria. Es decir, durante su
ejecución, los procesos son cambiados de y hacia memoria secundaria conforme se requiera.
Si un proceso necesita crecer, pide más memoria al sistema operativo y se le da una nueva
sección, lo suficientemente grande para acomodarlo. Entonces, se copia el contenido de la
sección usada al área nueva, se libera la sección antigua y se actualizan las tablas de
descriptores de procesos. Si no hay suficiente memoria en el momento de la expansión, el
proceso se bloquea temporalmente y se le asigna espacio en memoria secundaria. Se copia a
disco y, posteriormente, cuando se tiene el espacio adecuado - lo cual sucede normalmente en
algunos segundos - se devuelve a memoria principal.
Está claro que el proceso que se encarga de los intercambios entre memoria y disco (llamado
swapper) debe ser especial y jamás podrá perder su posición privilegiada en la memoria central.
El Kernel se encarga de que nadie intente siquiera interrumpir este proceso, del cual dependen
todos los demás. Este es el proceso 0. Cuando se decide traer a la memoria principal un proceso
en estado de "listo para ejecutar", se le asigna memoria y se copian allí sus segmentos.
Entonces, el proceso cargado compite por el procesador con todos los demás procesos cargados.
Si no hay suficiente memoria, el proceso de intercambio examina la tabla de procesos para
determinar cuál puede ser interrumpido y llevado al disco.
Hay una pregunta que surge entonces: ¿cuál de los posibles procesos que están cargados será
desactivado y cambiado a memoria secundaria? Los procesos que se eligen primero son aquellos
que están esperando operaciones lentas (E/S), o que llevan cierto tiempo sin haberse movido al
disco. La idea es tratar de repartir en forma equitativa las oportunidades de ejecución entre
todos los procesos, tomando en cuenta sus historias recientes y sus patrones de ejecución.
Otra pregunta es ¿cuál de todos los procesos que están en el disco será traído a memoria
principal?. La decisión se toma con base en el tiempo de residencia en memoria secundaria. El
proceso más antiguo es el que se llama primero, con una pequeña penalización para los
grandes.
Cuando Unix opera en máquinas más grandes, suele disponer de manejo de memoria de
paginación por demanda. En algunos sistemas el tamaño de la página en Unix es de 512 bytes;
en otros, de 1024. Para reemplazo se usa un algoritmo que mantiene en memoria las páginas
empleadas más recientemente.
Un sistema de paginación por demanda ofrece muchas ventajas en cuanto a flexibilidad y
agilidad en la atención concurrente de múltiples procesos y proporciona, además, memoria
virtual, es decir, la capacidad de trabajar con procesos mayores que el de la memoria central.
Estos esquemas son bastante complejos y requieren del apoyo de hardware especializado.
Llamadas al sistema
Las llamadas al sistema son un conjunto de instrucciones que constituyen una interfaz entre el
sistema operativo y los programas de usuario.
En Unix, las llamadas al sistema toman la forma de funciones del lenguaje C y tienen un formato
común.
La llamada devuelve un código de salida que indica si la llamada al sistema ha sido satisfactorio
o no. Un valor 0 indica que la llamada se ha llevado a cabo sin error y un valor –1 indica que la
llamada ha fallado. Si ha habido un fallo, en una variable global se coloca un código de error. Los
códigos de error tendrán un significado determinado dependiendo de la llamada al sistema que
los produzcan.
Protección
Cada archivo tiene un conjunto de permisos asociados con él, los que determinan qué puede
hacerse con el archivo y quién puede hacerlo. Lo que hacen es proteger a los archivos del uso
que le puedan dar los usuarios. Sin embargo, existe un usuario especial
llamado superusuario que es aquel que puede leer o modificar cualquier archivo en el sistema.
El usuario root posee privilegios de superusuario y es usado por los administradores del sistema.
Para impedir que cualquier persona se conecte con el nombre de un usuario y pueda tener
privilegios especiales sobre ciertos archivos, existe una palabra clave de acceso o password. Sólo
quien conozca la password de un usuario podrá conectarse como ese usuario.
El nombre del usuario es la identificación para iniciar la sesión, pero el sistema reconoce al
usuario por medio de un número llamado UID (user id). Por lo tanto, podemos encontrar que
diferentes nombres de usuario pueden tener el mismo identificador, haciéndolos indistinguibles
para el sistema. Además de un UID, se le asigna un identificador de grupo: es el GID (group id),
que lo coloca en cierta clase de usuarios.
DUEÑO, GRUPO Y PERMISOS DE UN ARCHIVO
Todo archivo tiene un dueño, distintos permisos de acceso para el dueño, para el grupo y para
otros usuarios. Los permisos pueden ser de lectura, de escritura o de ejecución.
Permisos para archivo común
Descripción
permiso_de_lectura_(r)
Se podrá abrir el archivo y ver el contenido de éste
permiso_de_escritura_(w)
Se podrá abrir el archivo y modificar el contenido de
éste. Este permiso no será necesario para eliminar
el archivo, pues lo que se modifica es el directorio.
permiso_de_ejecución_(x)
Se podrá ejecutar ese archivo.
Permisos para directorio
Descripción
permiso_de_lectura_(r)
Se podrá ver el contenido del directorio.
Se podrá modificar el contenido del
directorio, es
permiso_de_escritura_(w)
decir, se podrá eliminar o agregar archivos.
permiso_de_ejecución_(x)
Se podrá posicionar en ese directorio.
Procesos
STANDARD INPUT, STANDARD OUTPUT, STANDARD ERROR
Todo proceso tiene una tabla de archivos abiertos asociada.
Al crearse un proceso automáticamente se generan tres entradas en dicha tabla.
0 standard input (entrada standard, por default es el teclado)
1 standard output (salida standard, por default es la pantalla)
2 standard error (salida errónea standard, por default es la pantalla)
Unix proporciona un mecanismo sencillo para cambiar la entrada y salida estándar. Este
mecanismo se denomina redirección de E/S. También es posible encadenar varios órdenes de
forma que la salida estándar de una orden se dirija hacia la entrada estándar de la siguiente.
Esta característica se denomina interconexión por tubería (pipeline).
Modo de ejecución de los procesos
Los comandos que Unix utiliza pueden ser ejecutados en modo:
foreground: uno debe esperar a que termine la ejecución del comando para seguir trabajando
(primer plano).
background: mientras se ejecuta el comando se puede seguir trabajando pues el prompt es
devuelto en forma inmediata. El sistema devuelve un número que es el identificador de proceso
o PID (process-ID).
Comunicación entre procesos
Existen varios mecanismos por medio de los cuales los procesos se pueden comunicar. En primer
lugar, es posible crear canales unidireccionales para la comunicación entre dos procesos, de
forma que uno escribe una secuencia de bytes que es leída por otro. Estos canales se llaman
pipes (tuberías). El uso normal de los pipes es la comunicación entre un proceso padre y un
proceso hijo, de forma que uno escribe y el otro lee. Los procesos se pueden sincronizar
mediante pipes, ya que cuando un proceso intenta leer de un pipe vacío, permanece bloqueado
hasta que hay información disponible.
Señales
Las señales son un mecanismo que se usa para notificar a los procesos la ocurrencia de sucesos
asíncronos.
Estos sucesos pueden ser por ejemplo una división por cero, la muerte de un proceso hijo, etc.
Cuando se produce algún suceso de este tipo, el proceso en cuestión recibe una señal, lo que
causa la interrupción de la ejecución del proceso con el fin de que la señal pueda ser tratada. Las
señales pueden ser enviadas por otros procesos o por el sistema operativo. Existe un
identificador para cada tipo de señal. Esto identificadores varían de una versión de Unix a otra.
Los procesos pueden decirle al sistema la acción a tomar cuando reciban una determinada señal.
Las opciones son ignorar la señal, aceptar la señal o dejar que sea el sistema el que trate la
señal, que es la opción por defecto. Si la elección es aceptar la señal, debe especificar un
procedimiento para el tratamiento de la misma. Cuando la señal llega, el flujo de control del
proceso cambia a la rutina manejadora de la señal, y cuando ésta termina, devuelve el control al
proceso.
Entrada / salida
Para que los programas puedan acceder a los dispositivos físicos, Unix los integra dentro del
sistema de archivos mediante los archivos especiales, de forma que a cada dispositivo se le
asigna un archivo que se encuentra, normalmente, en el subdirectorio /dev.
Los archivos especiales son accedidos de la misma forma que los ordinarios. Es decir que se los
puede abrir, leer y escribir. De esta manera no es necesario ningún mecanismo adicional para
realizar la entrada / salida. Otra de las ventajas que posee es que las reglas de protección de
archivos se aplican a los dispositivos, lo que permite controlar los accesos.
Los archivos especiales se dividen en dos categorías: dispositivos de bloques y dispositivos de
caracteres. Los dispositivos de bloques consisten en una secuencia numerada de bloques, de
forma que cada bloque puede ser accedido de forma individual. Se usan para discos. Los
dispositivos de caracteres se usan normalmente para dispositivos que leen o escriben secuencias
de bytes, tales como terminales, impresoras, mouse, etc.
Ordenes de UNIX más comunes
A continuación se enumeran algunas de las órdenes más empleadas de UNIX. Los formatos de
las órdenes se corresponden con la versión de UNIX SunOS.
Ordenes para el manejo de directorios
pwd
Muestra por pantalla el nombre de camino completo del directorio actual
cd [directorio]
Cambia el directorio de trabajo. Si no especifica ningún parámetro, establece como directorio de
trabajo el directorio de conexión (directorio home) del usuario.
ls [-aAcCdfFgilLqrRstu1] [fichero(s)]
Muestra el contenido de un directorio. Algunas de las opciones más comunes son:
· F: Si el fichero es ejecutable o un directorio muestra un asterisco( *) o una barra ( /) detrás
del nombre, respectivamente.
· R: Listado recursivo. Lista ficheros y subdirectorios.
· a: Lista todas las entradas. Normalmente, los ficheros que empiezan por punto ( .) no se
muestran.
· l: Listado en formato largo. Muestra el modo, número de enlaces, propietario, tamaño en bytes
y tiempo de última modificación de cada fichero.
mkdir [-p] directorio
Crea un directorio. La opción -p permite que los directorios padres que falten sean creados.
rmdir directorio
Borra un directorio, siempre y cuando esté vacío.
Ordenes para el manejo de ficheros
cat [-benstuv] [fichero(s)]
Lee cada fichero especificado como parámetro y muestra sus contenidos por pantalla. Si no se
introduce ningún fichero como parámetro, lee de la entrada estándar.
cp [-ip] fichero1 fichero2
cp -rR [-ip] directorio1 directorio2
cp [-iprR] fichero(s) directorio
Copia el contenido de fichero1 en fichero2. El segundo modo permite copiar
recursivamente directorio1, junto con sus ficheros y subdirectorios, a directorio2. Si éste último
no existe, se crea. Si existe, se realiza una copia de directorio1 dentro dedirectorio2 (será un
subdirectorio). Con el tercer modo, cada fichero se copia en el directorio indicado. Las opciones r y - R indican comportamiento recursivo.
rm [-fir] fichero(s)
Borra ficheros y directorios. La opción -r indica comportamiento recursivo y se emplea para
borrar directorios.
mv [-fi] fichero1 fichero2
mv [-fi] directorio1 directorio2
mv [-fi] fichero(s) directorio
Mueve ficheros y directorios dentro del sistema de ficheros. Equivale a renombrar un fichero o
directorio.
ln [-fs] fichero [enlace]
ln [-fs] camino directorio
Crea una nombre adicional, llamado enlace, a un fichero. Un fichero puede tener varios enlaces.
find lista_de_directorios expresion_de_busqueda
Busca ficheros recursivamente a partir de los directorios señalados enlista_de_caminos,
buscando aquellos ficheros que safisfacen unaexpresión_de_búsqueda. No se siguen los enlaces
simbólicos hacia otros ficheros o directorios.
La expresión de búsqueda consta de una o más expresiones primarias, cada una de las cuales
describe una propiedad de un fichero, aunque algunas indican una acción a tomar. Las
expresiones primarias se pueden combinar mediante los operadores lógicos! (NOT), -a (AND,
que se asume por defecto) y –o (OR).
file [-f ffich] [-cL] [-m mfile] fichero ...
Determina el tipo de un fichero examinando su contenido.
du [-s] [-a] fichero ...
Muestra el número de bloques de disco usados por un conjunto de ficheros y directorios
df [-a] [-i] [-t type] [filesystem ...] [fichero ...]
Muestra el espacio libre en el sistema de ficheros
Ordenes para el control de procesos
ps [-acCegklnrStuvwxU]
Muestra el estado de los procesos del sistema. Sin argumentos, muestra información sobre los
procesos asociados a la sesión del usuario.
kill [-señal] pid ...
Envía una señal a un proceso. Por defecto, se envía la señal de terminación del proceso
(SIGTERM). Esta señal puede ser ignorada por el proceso, por lo que para eliminar de forma
segura un proceso es necesario enviarle la señal de terminación incondicional (señal 9).
nice [-numero] orden [argumentos]
Permite modificar la prioridad con la que se ejecutará un proceso. La prioridad del proceso se
aumentará en la cantidad señalada por numero. A mayor valor de numero, menor prioridad. Por
defecto, numero toma el valor de 10. Es posible aumentar la prioridad de un proceso
si numero es un valor negativo, pero en esta posibilidad únicamente puede ser usada por el
superusuario.
Ordenes para seguridad y protección
chmod [-fR] modo fichero ...
Cambia los permisos (modo) de uno o varios ficheros o directorios. Unicamente puede ser usado
por el propietario del fichero (o el superusuario). El modo del fichero se puede especificar de
forma absoluta o de forma simbólica. El modo absoluto es un número octal que indica los
permisos del fichero (ej.: chmod 444 datos). El modo simbólico es una cadena que tiene la
forma [quien] operador permiso [operador permiso] donde quien es una combinación de las
letras u (usuario), g (grupo) y o (otros) ó a (que equivale a ugo), operador es + (añade un
permiso), - (elimina un permiso) ó =(establece un permiso); y permiso es una combinación
de r, w ó x.
chown propietario fichero ...
Cambia el propietario de un fichero. Sólo puede ser empleada por el propietario del fichero o por
el superusuario. En la versión de UNIX SunOS, únicamente puede ser empleada por el
superusuario.
passwd
Permite cambiar la palabra de paso del usuario.
Ordenes varias
diff
Muestra las diferencias, línea por línea, entre dos ficheros
grep
Busca las líneas de un fichero que contienen una determinada cadena o expresión regular
head
Muestra las primeras líneas de un fichero
tail
Muestra las últimas líneas de un fichero
wc
Cuenta las líneas, palabras y caracteres de un fichero
who
Muestra los usuarios que se encuentran conectados al sistema
whoami
Muestra el nombre del usuario de la sesión activa.
man
Muestra las páginas del manual de referencia.