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1 GNU/Linux 101 intro to system administration Manifatture KNOS 19 Gennaio 2015 This work is licensed under a Creative Commons by-nc-sa 4.0 International License by ALCA Società Cooperativa

2 Introduzione

3 Cos'e' un sistemista? colui che amministra il sistema

4 Cosa deve sapere un sistemista? conoscere il sistema e i meccanismi che lo governano

5 Di che sistema parliamo? un insieme di software distribuiti su diversi livelli di astrazione che alla fine espongono agli utenti e/o agli sviluppatori di applicazioni di alto livello l'ambiente in cui lavorare

6 ATTENZIONE il sistemista non e' un programmatore mancato sistemista e programmatore partono dalle stesse basi teoriche e pratiche l'uno e l'altro andranno poi a specializzarsi nello sviluppo e manutenzione rispettivamente di sistemi e applicazioni

7 "Computers are good at following instructions, but not at reading your mind" Donald E. Knuth

8 Basi teoriche comuni

9 architettura dei calcolatori elettronici distinzione tra hardware, firmware e software il significato delle misure di: frequenza del processore numero di core dimensione memorie cache il numero di bit dell'architettura

10 architettura dei moderni sistemi operativi distinzione tra kernel e user space micro-kernel e kernel monolitici driver, firmware applicazioni e librerie dinamiche

11 fondamenti di programmazione distinzione tra linguaggio di programmazione e paradigma di programmazione conoscenze base di strutture dati e algoritmi saper valutare la complessita' degli algoritmi

12 fondamenti di programmazione saper distinguere tra linguaggi compilati, interpretati e gli approcci misti distinzione tra linguaggi fortemente tipizzati, debolmente e dinamicamente tipizzati e non tipizzati linking dinamico e statico di librerie

13 Basi Pratiche Comuni

14 Setup Dev & Test Systems installazione e configurazione della propria postazione di sviluppo installazione e configurazione di ambienti di test (e.g. sistema server o embedded)

15 Testing & Debugging debugging di applicazione/sistema e dell'interazione tra i software che compongono l'applicazione/sistema saper leggere e interpretare la sintassi e i messaggi di errore dei linguaggi di programmazione utilizzati dalle componenti piu' importanti saper utilizzare strumenti di testing, debugging e tracing (e.g. test unit/functional/blackbox, gdb, strace/ltrace, ping/traceroute)

16 Scripting & Programming basi sui linguaggi di programmazione (e di scripting) piu' comuni: C/C++ Java Javascript PHP, Python, Ruby, Perl Shell Scripting

17 Scripting & Programming basi sui tool di sviluppo e building piu' comuni: Shell Scripting Makefiles autotools sistemi di revisione (e.g. git, hg, svn)

18 E tanto tanto altro ancora...

19 Non importa se sistemista o programmatore di sicuro... non avrai mai il tempo di annoiarti!

20 About Hardware and Software

21 Quale misteriosa alchimia... ha consentito ad un manipolo di hacker di darci modo di sostituire il sistema operativo fornito con i nostri dispositivi?

22

23

24 hardware Photo from cpu, gpu, banchi di ram e controller (usb, pci etc) a disposizione

25 firmware Photo from bios, device driver binary blobs

26 software Photo from bootloader, kernel, userspace libs, userspace apps

27 Your Computer is Booting...

28 BIOS Photo from risiede in una memoria EPROM e sovraintende alle operazioni minime di I/O si occupa dell'inizializzazione dell'hardware e del POST (Power-ON Self Test) infine carica il bootloader da uno dei device supportati

29 MBR Il Master Boot Record e' il primo settore di un disco di un PC compatibile, e' caratterizzato da una dimensione fissa di 512 byte contiene la tabella delle partizioni (ultimi 64 byte + un byte firma 0xAA55) contiene il boot loader, necessario all'avvio del sistema operativo (300 byte + 80 di messaggi di errore)

30 Partizioni Il disco viene di solito suddiviso in sezioni, dette partizioni. L'MBR, che contiene la tabella delle partizioni, e' una zona del disco estremamente piccola per questo motivo non era inizialmente possibile gestire piu' di 4 partizioni ogni record della tabella partizioni contiene le informazioni di tipo, primo cilindro e dimensione della partizione Le partizioni logiche consentono di superare il limite delle 4 partizioni

31 Bootloader caricamento ed esecuzione del kernel ed eventuali altri file a supporto

32 Kernel & User Spaces

33 Kernel & User Spaces

34 Kernel kernel booting process management memory management virtual file system networking drivers abstractions (dri/drm, alsa etc)

35 Userspace gestione dell'avvio e shutdown del sistema librerie ed applicazioni di sistema interfacce utente (testo o gui)

36 Ambiente di Esercitazione

37 Come esercitarsi e migliorare? Il miglior modo di imparare qualcosa e' Provare provare provare!!! Sbagliare ed impare dai propri errori Non accontertarsi del primo risultato

38 Possiamo imparare commettendo tutti gli errori che vogliamo senza rischiare di danneggiare il sistema che utilizziamo per lavorare o studiare grazie alle Macchine Virtuali

39 Virtual Machine e' un termine piuttosto abusato in informatica astrazione di un calcolatore elettronico, reale o ipotetico

40 Nell'ambito dei linguaggi di programmazione non compilati in linguaggio macchina: un interprete la componente che esegue il programma dal suo codice sorgente o mediante un proprio set di istruzioni macchina

41 In ambito sistemistico: una applicazione che emula un hardware su cui eseguire un'applicazione, di solito un sistema operativo completo

42 VirtualBox applicazione di virtualizzazione software & hardware x86/amd64 (cross-platform)

43 About Unix, GNU and Linux

44 Unix

45 Cenni storici

46 Unix e' un sistema operativo multitasking e multiutente nato durante gli anni 60 nei laboratori di ricerca AT&T All'inizio degli anni 60 MIT, AT&T Bell Labs e General Electric stavano sviluppanto un sistema operativo time sharing sperimentale: Multics Alla fine degli anni 60 Ken Thompson, Dennis Ritchie, M.D. McIlroy e J.G. Osanna decisero di ricreare il sistema interamente focalizzandosi su una scala minore Nel 1970, Peter Neumann conio' il nome UNICS

47 Nel 1972, Unix venne riscritto completamente in C (fino ad allora i kernel erano scritti in codice macchina)

48 Unix Design & Philosophy Durante gli anni 70 e 80 Unix influenzo' e porto' alla sua adozione da parte di molti circoli accademici e aziende commerciali.

49 Unix Philosophy Il suo design modulare sopravvive tuttora nelle numerose varianti di Unix che esistono oggi fornire un set di semplici tool, con funzioni limitate ben definite filesystem unificato e utilizzato come principale mezzo di comunicazione un shell in grado di intepretare i nostri comandi e di comporli in script

50 Caratteristiche tecniche gestione della memoria virtuale portabilita' grazie al linguaggio C aperto, attraverso la formalizzazione delle sue API di sistema (Standard POSIX) e dei protocolli di comunicazione (Standard IETF)

51 Presto le diverse varianti di divisero in due grandi famiglie: BSD System V Negli anni 90 alcuni sistemi Unix-like sviluppati collettivamente da gruppi di programmatori sviluppati in tutto il mondo crebbero in popolarita' ed adozione: Linux (Slackware, RedHat, Debian, Ubuntu, Gentoo, Fedora etc) BSD (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD)

52 NeXT, Apple e OSX Apple, dopo aver acquisito NeXT verso la meta' degli anni 90, rilascia Darwin, che divenne il core del sistema operativo OSX.

53 Unix e il Software Libero Nel 1983 Richard Stallman annucio' il progetto GNU L'obiettivo del progetto GNU e' la creazione di un sistema operativo Unix-like completamente libero

54 Le 4 liberta' del software libero Richard Stallman definisce anche quali sono le liberta' che devono essere garantite per poter definire un software libero: Chiunque riceva una copia del software deve avere anche la liberta' di usarlo, studiarlo, modificarlo e redistribuirlo

55 GNU / Linux All'inizio degli anni 90 GNU aveva gia' prodotto la suite di compilazione gcc, molte delle utility di sistema e l'editor emacs, ma...

56 - GNU / Linux... non aveva ancora un kernel abbastanza completo quando nel 1991 Linus Torvalds rilascio' la prima versione del kernel Linux sotto la licenza GNU General Public License

57 Distribuzioni GNU/Linux

58 Per Distribuzioni GNU/Linux intendiamo: un kernel Linux uno userland di sistema composto in larga parte di software GNU una selezione delle applicazioni piu' utilizzate negli ambiti di interesse della particolare distribuzione (server, desktop, networking embedded, mobile embedded)

59 Tra le distribuzioni Linux piu' diffuse in ambito desktop e server troviamo: Debian, Ubuntu, Mint Fedora, RedHat Enterprise, CentOS OpenSUSE, SUSE Enterprise Arch, Gentoo, Mandriva, Slackware

60 Multitasking

61 Sistemi operativi come l' MS-DOS erano in grado di eseguire una sola applicazione alla volta Sistemi di questo tipo vengono definiti single-task

62 Al contrario, i sistemi operativi multi-tasking sono in grado di eseguire piu' applicazioni (processi o task) contemporaneamente (almeno in maniera apparente) anche in presenza di un unico processore

63 Timesharing

64 Con time-sharing intendiamo la condivisione di una risorsa di calcolo tra piu' applicazioni Il sistema operativo suddivide l'attivita' della CPU in intervalli temporali assegnati ai singoli processi.

65 Multiutenza

66 Il sistema operativo identifica ed isola tra di loro i processi appartenenti ad utenti differenti del sistema

67 Scheduling dei processi

68 Il sistema operativo organizza i processi attivi in attesa di risorse (processore, disco, rete etc.) in una o piu' code di esecuzione, lo scheduler dei processi e' la componente che si occupa di creare e gestire tale struttura dati in spazio kernel e a effettuare il passaggio delle risorse ai processi correntemente attivi in spazio utente.

69 Filosofia UNIX

70 (Almost) Everything is a file una carattestistica chiave di Unix e' costituita dall'accesso in forma di stream di byte a molte delle risorse disponibili (file e cartelle, dati raw presenti negli storage, tastiere, mouse etc.) Il vantaggio di questo approccio e' quello di poter utilizzare lo stesso set di strumenti per accedere a risorse differenti

71 KISS (Keep it simple stupid) E' un principio di design che consiste nel contenere il piu' possibile la complessita', preferendo soluzioni semplici e con un obiettivo semplice e ben delineato.

72 Security based on users and groups Nei sistemi Unix sono presenti delle funzioni base di sicurezza basate sui concetti di: utenti e gruppi file permissions e system capabilities

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