Linux机群基础培训

微机机群油藏数值模拟并行软件Linux机群基础培训中国科学院软件研究所并行软件研究开发中心(RDCPS)2002年9月本文档所有内容的昀终解释权归中国科学院软件研究所并行软件研究开发中心所有。昀新信息请访问网站：中国科学院软件研究所并行软件研究开发中心目录第一章：Linux简介3第二章:字符界面下使用Linux11第三章:图形界面下使用Linux66第四章:管理员须知101附录一:Linux常用指令110附录二:MPI消息传递用户界面介绍121-3-第一章：Linux简介第一节：什么是Linux第二节：为什么使用Linux第三节：Linux纵览第四节：Linux的特性第五节：Linux与其他操作系统的区别4中国科学院软件研究所并行软件研究开发中心第一节：什么是Linux简单地说，Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，它主要用于基于Intelx86系列CPU的计算机上。这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的Unix兼容产品。Linux的出现，昀早开始于一位名叫LinusTorvalds的计算机业余爱好者，当时他是芬兰赫尔辛基大学的学生。他的目的是想设计一个代替Minix（是由一位名叫AndrewTannebaum的计算机教授编写的一个操作系统示教程序）的操作系统，这个操作系统可用于386、486或奔腾处理器的个人计算机上，并且具有Unix操作系统的全部功能，因而开始了Linux雏形的设计。以后几年，其他的Linux爱好者根据自己的使用情况，综合现有的Unix标准和Unix系统中应用程序的特点，修改并增加了一些内容，使得Linux的功能更完善。Linux设计了与所有主要的窗口管理器的接口，提供了大量Internet工具，如FTP，TELNET和SLIP等。Linux提供比较完整的程序开发工具，昀常用的是C++编译器和调试器。尽管Linux拥有了Unix的全部功能和特点，但它却是昀小、昀稳定和昀快速的操作系统。在昀小配置下,它可以运行在仅4MB的内存上。Linux是在Internet开放环境中开发的,它由世界各地的程序员不断完善，而且免费供用户使用。尽管如此，它仍然遵循商业Unix版本的标准，因为前几十年里，Unix版本大量出现，电子电气工程协会（IEEE）开发了一个独立的Unix标准，这个新的ANSIUnix标准被称为计算机环境的可移植性操作系统界面（PSOIX）。这个标准限定了Unix系统如何进行操作，对系统调用也做了专门的论述。PSOIX限制所有Unix版本必须依赖大众标准，现有大部分Unix和流行版本都是遵循POSIX标准的，而Linux从一开始就遵循POSIX标准。Linux以它的高效性和灵活性著称。它能够在PC计算机上实现全部的Unix特性，具有多任务、多用户的能力。Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的，是一个符合POSIX标准的操作系统。Linux操作系统软件包不仅包括完整的Linux操作系统，而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows图形用户界面，如同我们使用WindowsNT一样，允许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。Linux之所以受到广大计算机爱好者的喜爱，主要原因有两个，一是它属于自由软件，用户不用支付任何费用就可以获得它和它的源代码，并且可以根据自己的需要对它进行必要的修改，无偿对它使用，无约束地继续传播。另一个原因是，它具有Unix的全部功能，任何使用Unix操作系统或想要学习Unix操作系统的人都可以从Linux中获益。-5-第二节：为什么使用Linux由于Linux是一套具有Unix全部功能的免费操作系统，它在众多的软件中占有很大的优势，为广大的计算机爱好者提供了学习、探索以及修改计算机操作系统内核的机会。操作系统是一台计算机必不可少的系统软件，是整个计算机系统的灵魂。一个操作系统是一个复杂的计算机程序集，它提供操作过程的协议或行为准则。没有操作系统，计算机就无法工作，就不能解释和执行用户输入的命令或运行简单的程序。大多数操作系统都是由一些主要的软件公司支持的商品化程序，用户只能有偿使用。如果用户购买了一个操作系统，他就必须满足供应商所要求的一切条件。因为操作系统是系统程序，用户不能擅自修改或试验操作系统的内核。这对于广大计算机爱好者来说无疑是一种束缚。要想发挥计算机的作用，仅有操作系统还不够，用户还必须要有各种应用程序的支持。应用程序是用于处理某些工作（如字处理）的软件包，通常它也只能有偿使用。每个应用程序的软件包都为特定的操作系统和机器编写。使用者无权修改这些应用程序。使用Linux，可以将操作系统变成一种操作环境。由于Linux是一套自由软件，用户可以无偿地得到它及其源代码，可以无偿地获得大量的应用程序，而且可以任意地修改和补充它们。这对用户学习、了解Unix操作系统的内核非常有益。学习和使用Linux，能为用户节省一笔可观的资金。Linux是目前唯一可免费获得的、为PC机平台上的多个用户提供多任务、多进程功能的操作系统，这是人们要使用它的主要原因。就PC机平台而言，Linux提供了比其他任何操作系统都要强大的功能，Linux还可以使用户远离各种商品化软件提供者促销广告的诱惑，再也不用承受每过一段时间就升级之苦，因此，可以节省大量用于购买或升级应用程序的资金。Linux不仅为用户提供了强大的操作系统功能，而且还提供了丰富的应用软件。用户不但可以从Internet上下载Linux及其源代码，而且还可以从Internet上下载许多Linux的应用程序。可以说，Linux本身包含的应用程序以及移植到Linux上的应用程序包罗万象，任何一位用户都能从有关Linux的网站上找到适合自己特殊需要的应用程序及其源代码，这样，用户就可以根据自己的需要下载源代码，以便修改和扩充操作系统或应用程序的功能。这对WindowsNT、Windows98、MS-DOS或OS／2等商品化操作系统来说是无法做到的。Linux为广大用户提供了一个在家里学习和使用Unix操作系统的机会。尽管Linux是由计算机爱好者们开发的，但是它在很多方面上是相当稳定的，从而为用户学习和使用目前世界上昀流行的Unix操作系统提供了廉价的机会。现在有许多CD-ROM供应商和软件公司（如RedHat和TurboLinux）支持Linux操作系统。Linux成为Unix系统在个人计算机上的一个代用品，并能用于替代那些较为昂贵的系统。因此，如果一个用户在公司上班的时候在Unix系统上编程，或者在工作中是一位Unix的系统管理员，他就可以在家里安装一套Unix的兼容系统，即Linux系统，在家中使用Linux就能够完成一些工作任务。6中国科学院软件研究所并行软件研究开发中心第三节：Linux纵览3.1Linux内核内核是系统的心脏，是运行程序和管理像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序。它从用户那里接受命令并把命令送给内核去执行。3.2LinuxShellShell是系统的用户界面，提供了用户与内核进行交互操作的一种接口。它接收用户输入的命令并把它送入内核去执行。实际上Shell是一个命令解释器，它解释由用户输入的命令并且把它们送到内核。不仅如此，Shell有自己的编程语言用于对命令的编辑，它允许用户编写由shell命令组成的程序。Shell编程语言具有普通编程语言的很多特点，比如它也有循环结构和分支控制结构等，用这种编程语言编写的Shell程序与其他应用程序具有同样的效果。Linux提供了像MicrosoftWindows那样的可视的命令输入界面--XWindow的图形用户界面（GUI）。它提供了很多窗口管理器，其操作就象Windows一样，有窗口、图标和菜单，所有的管理都是通过鼠标控制。现在比较流行的窗口管理器是KDE和GNOME。每个Linux系统的用户可以拥有他自己的用户界面或Shell，用以满足他们自己专门的Shell需要。同Linux本身一样，Shell也有多种不同的版本。目前主要有下列版本的Shell：BourneShell：是贝尔实验室开发的。BASH：是GNU的BourneAgainShell，是GNU操作系统上默认的shell。KornShell：是对BourneSHell的发展，在大部分内容上与BourneShell兼容。CShell：是SUN公司Shell的BSD版本。3.3Linux文件结构文件结构是文件存放在磁盘等存储设备上的组织方法。主要体现在对文件和目录的组织上。目录提供了管理文件的一个方便而有效的途径。我们能够从一个目录切换到另一个目录，而且可以设置目录和文件的权限，设置文件的共享程度。使用Linux，用户可以设置目录和文件的权限，以便允许或拒绝其他人对其进行访问。Linux目录采用多级树形结构，图1.1表示了这种树形等级结构。用户可以浏览整个系统，可以进入任何一个已授权进入的目录，访问那里的文件。文件结构的相互关联性使共享数据变得容易，几个用户可以访问同一个文件。Linux是一个多用户系统，操作系统本身的驻留程序存放在以根目录开始的专用目录中，有时被指定为系统目录。图1.1中那些根目录下的目录就是系统目录。-7-内核，Shell和文件结构一起形成了基本的操作系统结构。它们使得用户可以运行程序，管理文件以及使用系统。此外，Linux操作系统还有许多被称为实用工具的程序，辅助用户完成一些特定的任务。3.4Linux实用工具标准的Linux系统都有一套叫做实用工具的程序,它们是专门的程序，例如编辑器、执行标准的计算操作等。用户也可以产生自己的工具。实用工具可分三类:编辑器：用于编辑文件。过滤器：用于接收数据并过滤数据。交互程序：允许用户发送信息或接收来自其他用户的信息。Linux的编辑器主要有：Ed、Ex、Vi和Emacs。Ed和Ex是行编辑器，Vi和Emacs是全屏幕编辑器。Linux的过滤器（Filter）读取从用户文件或其他地方的输入，检查和处理数据，然后输出结果。从这个意义上说，它们过滤了经过它们的数据。Linux有不同类型的过滤器，一些过滤器用行编辑命令输出一个被编辑的文件。另外一些过滤器是按模式寻找文件并以这种模式输出部分数据。还有一些执行字处理操作，检测一个文件中的格式，输出一个格式化的文件。过滤器的输入可以是一个文件，也可以是用户从键盘键入的数据，还可以是另一个过滤器的输出。过滤器可以相互连接，因此，一个过滤器的输出可能是另一个过滤器的输入。在有些情况下，用户可以编写自己的过滤器程序。交互程序是用户与机器的信息接口。Linux是一个多用户系统，它必须和所有用户保持联系。信息可以由系统上的不同用户发送或接收。信息的发送有两种方式，一种方式是与其他用户一对一地链接进行对话，另一种是一个用户对多个用户同时链接进行通讯，即所谓广播式通讯。8中国科学院软件研究所并行软件研究开发中心第四节：Linux的特性Linux操作系统在短短的几年之内得到了非常迅猛的发展，这与Linux具有的良好特性是分不开的。Linux包含了Unix的全部功能和特性。简单的说，Linux具有以下主要特性：4.1开放性开放性是指系统遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。凡遵循国际标准所开发的硬件和软件，都能彼此兼容，可方便地实现互连。4.2多用户多用户是指系统资源可以被不同用户各自拥有使用，即每个用户对自己的资源（例如：文件、设备）有特定的权限，互不影响。Linux和Unix都具有多用户的特性。4.3多任务多任务是现代计算机的昀主要的一个特点。它是指计算机同时执行多个程序，而且各个程序的运行互相独立。Linux系统调度每一个进程平等地访问微处理器。由于CPU的处理速度非常快，其结果是，启动的应用程序看起来好像在并行运行。事实上，从处理器执行一个应用程序中的一组指令到Linux调度微处理器再次运行这个程序之间只有很短的时