Primjena alata Xmpl za brzo pokretanje naredbi u podučavanju Linuxa

I. Krpan, I. Capan i M. Davidović Visoka škola za informacijske tehnologije, Zagreb, Hrvatska

ivan.krpan@vsite.hr, ivan.capan@vsite.hr, milan.davidovic@vsite.hr

Sažetak - Podučavanje alata otvorenog koda i Linux operacijskog sustava prate razni problemi. Rad u Linux ljusci bazira se na unošenju naredbi s više parametara i opcija. Njihova sintaksa je stroga i ne tolerira pogreške, a od korisnika se očekuje da te opcije znaju napamet. Iako postoji dokumentacija za svaku naredbu, to nisu kratke upute već treba potrošiti neko vrijeme za stjecanje početnih znanja. Upravo iz tih razloga pojavila se potreba da se razvije alat za nastavu. Njime bi se po upitu pronašla potrebna naredba i kratko objašnjenje s osnovnim opcijama i nužnim parametrima za pomoć u sistemskom programiranju. Tako je nastao slobodni edukacijski alat nazvan Xmpl koji kroz primjere naredbi i njihovo pronalaženje u bazi provjerenih primjera korisnicima rješava probleme različitog stupnja složenosti.

U radu su opisane funkcionalnosti tog alata i način kako se instalira i koristi, te o kojim alatima i platformi ovisi. Web izvedba omogućuje interaktivnu nastavu i cjeloživotno učenje.

Ključne riječi - Linux, nastava, Linux ljuska, naredbe

I. UVOD Linux i tehnologije otvorenog koda sve su prisutnije u

poslovnom i privatnom svijetu. Tvrtke takve sustave sve više koriste zbog njihove pouzdanosti, stabilnosti, niske cijene i sve većih mogućnosti. Linux je sve popularniji i kod privatnih korisnika jer se povećava baza aplikacija koje se mogu koristiti i u tipičnoj kućnoj primjeni (na primjer, multimedija i igre). Poslodavci slijedom toga sve više traže znanje Linuxa, pa se studenti i osobe koje traže posao prilagođavaju tome i žele dobiti ta specifična znanja i vještine. Organiziraju se tečajevi, predaje se kao poseban predmet u studijskim programima i koriste se drugi načini prijenosa znanja Linuxa.

Za operacijski sustav Linux mnogima je prva asocijacija "težak za korištenje". Budući da je nastao iz operacijskih sustava UNIX, koji su se pojavili ranih 70-tih godina kad nisu postojala grafička sučelja, računalni miš i slična pomagala, Linux je preuzeo njihovu praksu. Osnovna postavka UNIX-a i njemu pripadajućih alata je: “radi jednu stvar i radi ju dobro”. Tako dobivamo desetine i stotine alata koji pojedinačno rade samo jednu stvar. Primjerice, za kopiranje datoteka na sustavu koristi se naredba cp, a za njihovo premještanje naredba mv. U slučajevima kad se pokuša naredba reciklirati, dodaju se nove opcije. Za brisanje datoteka koristi se naredba rm, ali kad se briše direktorij, mora se dodati opcija r što znači rekurzivno, inače javlja nedovoljno intuitivnu grešku. Čak

i danas, iako je tehnologija jako napredovala, Linux se i dalje primarno koristi bez grafičkog sučelja jer je daleko češći na poslužiteljima kojima se pristupa udaljeno. Osnovni način komunikacije korisnika i Linuxa je redak za upisivanje tekstualnih naredbi koji se naziva ljuska (engl. shell). Najčešća se ljuska, odnosno softver koji ju pokreće, naziva Bash. Korisnik, kad se spoji na sustav, mora utipkavati razne naredbe da bi postigao čak i neku osnovnu funkcionalnost.

Krivulja učenja Linuxa je vrlo strma. Svaki novi zadatak je novi izazov upoznavanja nove naredbe sa svim njenim opcijama. Prethodno naučena naredba odnosno stečeno znanje ne pomaže kod idućih naredbi. Taj način korištenja zahtijeva strukturirani pristup stjecanju novih znanja, što je poseban izazov za predavače.

Pregledom raznih komercijalnih tečajeva na internetu može se ustvrditi da se uglavnom Linux podučava na način da se jednostavno daje popis naredbi koje treba memorirati. Interaktivnost je svedena na minimum, a nakon odrađenog primjera ide se dalje. Takva forma podučavanja nije optimalna za specifične situacije s brojnim naredbama u Linux sustavu. Iako za svaku naredbu postoje upute na samom sustavu (tzv. man stranice) [1] to je zapravo dokumentacija o pojedinoj naredbi, a ne brza pomoć za izbor najbolje opcije. Te upute, dakle, ne rješavaju problem popisa naredbi koje i dalje treba učiti napamet. Popis bitnih naredbi s kratkim opisom i samo s bitnim opcijama koji je stalno dostupan na sustavu rješenje je prethodno opisanih problema. Taj popis može biti u formi lokalne tekstualne datoteke, ali to ne daje nikakve napredne mogućnosti ili prednosti pred podsjetnikom sa istim sadržajem koji korisnik drži sa strane.

Alat Xmpl, čije ime je izvedeno iz engleske riječi example, nastao je i dalje se razvija kroz proces nastave kao program koji početnicima pruža pristup primjerima naredbi i olakšava njihovo izravno korištenje. Iskusnijim korisnicima pak omogućuje razvoj i testiranje prototipova programa i kreiranje vlastitih primjera naredbi kojih nema u bazi provjerenih primjera. Alat je detaljno opisan u završnom radu njegovog autora [2]. Kao podrška daljnjem razvoju alata i njegovom kontinuiranom poboljšavanju, nastala je i zajednica istog naziva [3]. Xmpl je još jedan primjer korištenja GitHuba kao platforme za razvoj kreativnosti i suradnje u podučavanju [4].

Xmpl se može i planira koristiti u podučavanju Linuxa, a njegova Web inačica i za nastavu na daljinu i

MIPRO 2020/CE 1105

cjeloživotno učenje kroz preuzimanje najbolje prakse i proaktivnu suradnju u rješavanju i najsloženijih problema.

II. XMPL ALAT Xmpl alat je izveden kao Bash skripta koja se može

koristiti bez potrebe za instalacijom ili prevođenjem (engl. compiling). Koristi GitHub API za dohvaćanje primjera Linux programa iz repozitorija na GitHubu.

Primarne funkcionalnosti Xmpl alata su pretraživanje svih dostupnih primjera u određenom repozitoriju i izvršavanje dohvaćenog programa na sustavu kroz Xmpl.

Za pretraživanje GitHub repozitorija koristi se code search API [5] i određeni filteri za dohvaćanja primjera iz repozitorija (na primjer, ekstenzija datoteka, lokacija unutar repozitorija ili naziv datoteke).

Xmpl repozitorij je baza primjera korištenja Unix alata za čuvanje i pretraživanje u GitHub repozitoriju. Strukturu baze čine ispravno organizirane *.repo , *.desc i *.xmpl datoteke. Svaka od njih opisuje i sadrži neke entitete baze, poput imenovanja paketa u bazi primjera, njihovih opisa ili pojmova za pretragu.

III. KORIŠTENJE XMPL ALATA

A. Pretraživanje Xmpl repozitorija Za pretragu po repozitoriju koriste se pojmovi kojima

se s Xmpl alatom dohvaća popis primjera koji odgovaraju proslijeđenom upitu, kao na slici 1.

Slika 1. Pretraživanje Xmpl repozitorija

B. Izvršavanje primjera Nakon pretrage i dohvaćanja, taj se primjer može i

izvršiti direktno iz alata. U primjeru na slici 2 se pretražuje postoji li naredba koja sadrži ključne riječi show my ip koja se potom i izvršava. Naredba se, kao što je vidljivo, zove ip addr show.

C. Priprema s korisničkim unosom Naredba za prikaz adrese iz prethodnog primjera nije

zahtijevala nikakve parametre. U slučaju da naredba traži

Slika 2. Izvršavanje primjera

Slika 3.Izvršavanje cjelovite naredbe

neki parametar, možemo i njega navesti interaktivno u sučelju. Konačni je rezultat pokretanje cjelovite naredbe prikazan na slici 3. U primjeru se može uočiti i višestruki rezultat pretraživanja te odabir rednog broja naredbe koja nam treba.

U sljedećem primjeru (slika 4) koristi se prethodno pripremljena naredba. Posljednje unesene parametre moguće je dohvatiti koristeći se strelicama gore/dolje. Parametri su uneseni unutar Xmpl alata i naredba se izravno izvodi bez dodatnih promjena.

Slika 4. Izvršavanje pripremljene naredbe

U posljednjem promjeru (slika 5) alat pozivamo tako da zadamo zadnje korištenu naredbu, ali joj samo mijenjamo prvi parametar. Njega zadajemo kod pozivanja alata Xmpl i tako se primjer odmah izvršava, a korisnika se naknadno ne pita unos varijable. Cjelovita dokumentacija može se naći na [6].

Slika 5. Prosljeđivanje parametara prilikom prosljeđivanja

IV. INSTALACIJA XMPL ALATA Alat Xmpl instalira se povlačenjem sa službenog

repozitorija na GitHubu korištenjem jasno dokumentiranih

1106 MIPRO 2020/CE

Slika 6. Instaliranje Xmpl alata i dodavanje repozitorija

procedura (slika 6). S alatom se instalira skripta i njeno zamjensko ime (alias) s kojim se skripta poziva. Tad se postavljaju pravila za prosljeđivanje određenih Xmpl varijabli kroz sudo naredbu, kako bi se povijest unosa mogla koristiti kroz sudo alat. Osim osnovne instalacije, alat nudi i mogućnost instalacije lokalnih repozitorija na računalu koji omogućuju način rada bez internet povezivosti, te privatnih repozitorija na GitHubu preko kojih je moguće uređivati i dodavati nove primjere u vlastiti ili službeni GitHub Xmpl repozitorij. Preporučljivo je, ali ne i nužno, imati GitHub korisnički račun kako bi se mogli dodavati novi primjeri ili poboljšavati postojeći.

Nakon završene instalacije, Xmpl alat je potpuno konfiguriran za korištenje i dostupan s bilo koje lokacije na sustavu pod nazivom xmpl. S instaliranom verzijom Xmpl alata mogu se koristiti dodatne funkcionalnosti poput manipulacije lokalnim repozitorijima i uređivanje ili dodavanje novih primjera.

Popis svih lokalno instaliranih repozitorija prikazuje se sa parametrom -R. Tako se može vidjeti da postoje main i dev repozitoriji. S istom naredbom moguće je promijeniti trenutni repozitorij iz main u dev. Cijela naredba glasi: xmpl -R dev. Po ovoj naredbi Xmpl alat koristi razvojni repozitorij koji je moguće i uređivati korištenjem Xmpl-a.

V. UREĐIVANJE PRIMJERA Za demonstraciju unosa primjera u repozitorij unosi se

novi paket. Dodat ćemo primjer izvođenja programa ngrep (nadzor mrežnog prometa). To je softver za prikaz svih POST i GET zahtjeva na HTTP protokolu. S naredbom xmpl -e ngrep započinje postupak dodavanja primjera (Slika 7). Nakon toga korisnika interaktivno sučelje traži dodatna pitanja: opis, ključne riječi za lakše pretraživanje, varijable koje treba ubaciti i slično.

Na primjeru korištenja (Slika 8) može se vidjeti kako se pokreće pretraživanje s općenitim ključnim riječima i testiranje novo dodanog primjera.

Slika 7. Dodavanje novog primjera

Slika 8. Testiranje novog primjera

Kako bi naš primjer mogli podijeliti sa zajednicom, moramo ga poslati na centralni repozitorij. Tako ćemo Xmpl alatom pokrenuti sinkronizaciju privatnog lokalnog repozitorija s vlastitim na GitHubu koji je kreiran kod instalacije Xmpl alata. Naredba za to je xmpl -S. Na udaljenom privatnom repozitoriju će se pojaviti nove .desc i .xmpl datoteke, kao što je već opisano ranije. Sljedeći je korak slanje zahtjeva za uključivanjem tog primjera u službeni repozitorij na GitHubu.

Glavni, odnosno službeni repozitorij dostupan je svim korisnicima kod instalacije i ažuriranja Xmpl alata. Bitno je da se tamo nalaze samo provjereni i relevantni primjeri. Alat je zamišljen kao kolaboracijski projekt i postoje autori sustava i zainteresirani administratori i nastavnici koji nadziru taj repozitorij. Netko će zahtjev za dodavanjem novog primjera zaprimiti, testirati, verificirati i propustiti u glavni repozitorij. Time se garantira da novi primjer nema nepotrebnih opcija, da je opis dobar i ključne riječi precizne te da korisnici ne ubacuju gluposti na popis. Nakon svih tih provjera će i taj primjer biti dostupan u Xmpl alatu svih ostalih korisnika, odnosno njegovom lokalnom repozitoriju nakon sinkronizacije. Sve ovo je nužno zbog kontrole kvalitete izvornog programa i

MIPRO 2020/CE 1107

njegove relevantnosti. GitHub također posjeduje i web sučelje te administrator može provjeravati novi primjer, bez Xmpl alata, pa čak i s mobilnog uređaja.

Dodavanje novog primjera od strane studenta bitno je u procesu učenja jer tako studenti prolaze kroz proces tzv. „igrifikacije“ [7] (engl. gamification). To je proces u kojem se neka radnja, zadatak ili rješenje problema nagrađuju ne materijalnim već nekim virtualnim bodovanjem, podizanjem statusa ili sličnim elementima preuzetim iz računalnih igara. U našem slučaju, dodavanje nekog primjera može biti popraćeno javnom pohvalom nakon što se primjer prihvati, objavom neke top-liste najboljih predlagatelja primjera ili davanjem virtualnih „znački“ (engl. badges). Ti studenti imat će na svom GitHub računu i pismeni trag suradnje s Xmpl alatom što bi moglo biti važno kod budućeg traženja posla. U raznim se oglasima za posao sve češće traži i adresa GitHub računa jer se tamo mogu vidjeti kandidatovi interesi, razina znanja i realizirani projekti. Naposlijetku, istraživanje [8] tvrdi da su studenti koji su sudjelovali u igrificiranim sustavima za učenje imali 14% bolje rezultate na testovima vještina, postigli 11% bolji rezultat na teorijskim testovima te imali 9% bolje usvajanje znanja, odnosno dugoročno pamćenje.

VI. PLANOVI ZA RAZVOJ Iako su već razvijene osnovne funkcionalnosti alata

Xmpl, moguća su daljnja poboljšanja i razvoj novih funkcionalnosti. Za korištenje u nastavi treba uvesti mogućnost ocjenjivanja te provjere znanja i ishoda učenja. Studenti bi izravno preko sučelja dobivali pitanja iz fonda postojećih primjera, a odgovarali bi s imenom naredbe, točnom sintaksom ili pak odabirom jednog od točnih odgovora. Nastavnik bi imao uvid u sve odgovore u stvarnom vremenu, preko GitHub sučelja ili nekog sličnog mehanizma za računanje točnih odgovora odnosno bodova. Osim praćenja ishoda učenja, potrebno je uključiti i istraživanja zadovoljstva studenata i nastavnika alatom Xmpl. Na temelju njihovih ocjena i prijedloga poboljšanja analiziralo bi se i ocijenilo u kojoj mjeri su studenti brže i bolje svladali Linux korištenjem tog alata.

Sadašnju verziju Xmpl-a je manji broj studenata ocijenio zanimljivim i korisnim za rad s Linuxom. Na besplatnim otvorenim radionicama polaznici će isprobati Xmpl i aktivno se uključiti u testiranje i razvoj alata te njegovog repozitorija primjera. Korisnost Xmpl-a u

podučavanju Linuxa ocijenila bi se anketiranjem studenata i nastavnika nakon održanih radionica.

VII. ZAKLJUČAK U ovom radu opisan je softver Xmpl i njegova

primjena u podučavanju studenata i raznih korisnika koji žele koristiti Linux i tehnologije otvorenog koda. Naglašeni su izazovi koje korisnici susreću pri učenju takvog gradiva i kako ih mogu premostiti uz ovaj alat. Cjeloživotno učenje je još jedna od primjena alata kojim se trebaju poslužiti i korisnici koji nisu dugo koristili znanje stečeno u akademskoj ustanovi.

Xmpl je alat koji je jednostavno postaviti i koristiti, a pokazano je da se i jednostavno može proširiti baza znanja i studenta i alata. Korištenje igrifikacije rezultira bržim stjecanjem vještina u sistemskom programiranju, boljim pamćenjem Linux naredbi i njihovih opcija te podupire rast posebno talentiranih studenata.

Cijeli ekosustav ovog alata se u radu oslanja na Github portal kao dokazano koristan kolaboracijski alat.

Za afirmaciju alata Xmpl u podučavanju Linuxa neophodno je provesti anketiranje nastavnika Linuxa i studenata i na temelju toga ocijeniti koliko primjena Xmpl-a pomaže u nastavi Linuxa.

LITERATURA [1] Man (engl. manual) stranice, https://linux.die.net/man/,

(pristupljeno 28. Svibnja 2020.) [2] Ivan Krpan: „Projekt otvorenog koda Xmpl“, završni rad, Visoka

škola za informacijske tehnologije, 2019. [3] Xmpl project - https://xmpl-tool.github.io/ (pristupljeno 20.

svibnja 2020.) [4] K. Blažeka, Razvoj kreativnosti i suradnje upotrebom GitHub

platforme u srednjoškolskom strukovnom obrazovanju, 42nd International Convention MIPRO 2019, Mipro Proceedings, Computers in Education, Opatija, 2019

[5] GitHub API documentation, https://developer.github.com/ /v3/search/#search-code (pristupljeno 20. svibnja 2020.)

[6] Xmpl tool documentation, https://xmpl-tool.github.io/usage.html (pristupljeno 20. svibnja 2020.)

[7] S.Lovrenčić et.al., Igrifikacija: prema sistematizaciji termina na hrvatskom jeziku, Računalne igre 2018., Zbornik radova, Varaždin, 2018.

[8] V.Bušelić, K.Župan, Metode gamifikacije u online sustavima učenja programiranja – osobno iskustvo, Polytechnic and Design, Vol. 6, No. 4, 2018

1108 MIPRO 2020/CE