第一章 概述

1.1 前言

本章讨论系统的概念，从硬件、操作系统角度更加深刻的理解计算机系统，并快速浏览Linux系统提供的服务。

1.2 系统组成

1.3 操作系统和应用程序

操作系统这个词语有二意性，有时候指内核，有时候指内核和系统工具软件的组合。

操作系统是管理系统硬件的软件。操作系统是直接运行在裸机之上。其他应用软件运行在操作系统之上。

操作系统本身提供操作接口，支持用户通过该接口来操作 系统，但是系统本身提供的功能，不足于完成用户需求时，则需要开发应用程序来拓展系统功能。

发行版：
不同的公司使用Linux内核，加上自己开发的系统工具软件，一起发布的Linux操作系统版本。

1.4 启动和登陆

配置文件：
/etc/profile：系统启动时被执行
~/.bashrc：用户登陆时会调用

1.5 文件

文件是一个重要的概念，一般定义为信息的集合。计算机做为信息处理的机器，文件是计算机处理的对象。

在Unix和Linux系统中，泛化了文件的概念，设备也被抽象成文件对象来进行操作。

数据的集合叫做文件。
IT行业处理信息：转换，传输，存储

1.6 程序、进程

1.7 错误处理

系统调用在一般情况下返回整数，并且0表示成功，小于0表示失败。当系统调用返回失败时，可以通过errno获得错误嘛，通过strerror获取错误解释，或者直接通过perror在标准错误文件中，输出错误信息。

1.8 用户、组、文件权限

Linux是多用户系统，支持多个用户同时登陆系统。
为了安全起见，需要对系统的权限加于规范。

1.9 信号

信号是进程通信的一种手段，某个进程收到信号，该信号可能来自内核、来自其它进程或者来自用户操作。例如：当用户按下ctrl+c时，其实是给前台进程发送了一个信号。

1.10 系统调用和库函数

学习Linux系统开发接口时，程序员也需要学习一般常用的第三方库，来拓展程序员的编程能力。

User Space和Kernel Space是操作系统编程中常用的概念，表示当前的代码在用户空间还是内核空间运行，对于不同的运行空间，CPU对内存的处理方式稍有不同，在讲进程虚拟地址空间时再涉及该概念。

系统调用指操作系统内核提供的功能，它提供了接口给用户空间代码调用。比如open/read/write/close等，都是属于Linux系统操作接口，而fopen/fread/fwrite/fclose是属于C标准提供的接口，在Linux下，fopen其实底层调用了open。

配置文件：
/etc/profile：系统启动时被执行
~/.bashrc：用户登陆时会调用

文件操作

头文件：sys/types.h  sys/stat.h  fcntl.h  例:int fd=open(“文件路径”,mode);  mode决定了对文件的操作方式   第三个参数可有可无，对文件权限进行处理，   因umask存在，创建文件权限要与上000 000 010的反，导致用户权限开始不能有写的权限

mode选项	解释
O_RDONLY	读方式打开（与后面俩个互斥）
O_WRONLY	写方式打开
O_RDWR	读写方式打开
O_CREAT	创建文件，如果文件存在，直接打开
O_TRUNC	截断
O_APPEND	追加
O_EXCL	和O_CREAT一起用，如果文件存在则失败

函数：

perror:对某种错误信息进行打印

open/creat：打开文件/创建文件
read：读文件
write：写文件
close：关闭文件
lseek：定位文件读写位置
fcntl：修改文件属性
sysconf：读取系统配置
dup/dup2：复制文件描述符
sync/fsync/fsyncdata：同步文件数据
mmap/munmap：文件映射
mkstemp：得到临时文件路径

命令

touch：修改文件的访问时间，创建文件
cat：访问文件内容
vim：编辑
ulimit：显示一些限制信息（文件描述符最大值、栈的空间尺寸）
umask：文件创建的权限掩码
getconf：对应sysconf

dd：可以拷贝块设备，但是要sudo权限  例  dd if=位置 of=文件名  bs=一次多少k cout=拷贝次数

Wc:计算文件的行数  单词个数 字节数

unlink:删除软链接

信号

是控制进程通信的一种方式，效率高，成本低

信号处理方式：掩盖、忽略、默认处理

掩码：延迟信号的处理  运用信号集合

掩盖不可靠信号，多次发送，只处理一次   掩盖：可靠信号  处理多次

进程

fork()创建

线程

鼠标键盘都是只读的字符文件夹设备，所以可以运用函数进行监控  一般在/dev/input/mic 文件下面  注意权限问题  鼠标键盘读取数据，是俩个进程，注意进程的阻塞问题  可以运用字进程和父进程进行处理

线程的创建 

pthread_created(1，2，3，4) //1：线程的id  2：线程的的属性  3：新线程的函数名字， 4：新线程的属性    要链接  -lpthread  库

注意子线程是依附主线程的，主线程结束，子线程无法运行     这个 pthread_exit(0)主线程结束，子线程没有退出例外

运用pthread_equal  判断线程是否相等，先等返回0  不相等返回非零值

pthread_jion(1,&ret)  阻塞调用 1：线程id  ret:线程返回值

pthread_t tid = pthread_self()  得到当前运行进程的id

进程和线程的区别：

进程：分配资源的单位  线程：调度的单位     多线程可以共享全局变量

锁

避免俩个线程同时操作全局变量，第一个线程运用了锁，后面的线程在外面等，等待解锁后，后面的线程在进来

死锁

连续俩次加锁，加锁后，没有解锁，又继续加锁，会导致死锁。 运用循环锁，可以重复加锁   通过定义锁的属性，变为循环锁  例：pthread_mutexattr_t attr;  pthread_mutexattr_init(&attr);  pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);pthread_mutex_init(&mutex,&attr)

加锁后，忘记解锁，也会出现死锁  C++中运用析构函数，可以避免忘记解锁，定义一个类

读写锁

pthread_rwlock_t mutex;

pthread_rwlock_init(&mutex, NULL);

读/写锁定pthread_rwlock_rd/wrlock(&mutex);

解锁：pthread_rwlock_unlock(&mutex);

守护进程

守护进程不和终端关联，注意此进程只能有一个，创建文件记录，判断此程序是否开启

编程规则：

设umask=0；

调用fork，让父进程退出。    让父进程变为init，  如果父进程不退出，用俩次fork()

调用setuid创建新会话  setsid

重设当前目录/根目录     chdir

关闭不需要的文件描述符    运用循环关闭所有文件描述符

高级IO

一个进程就是一段指令

IO复用技术

select的运用

运用文件描述符集合  运用fd_set创建文件描述符集合  文件接口相对较小，跨平台运用

FD_SET（1，2） 将文件描述符放入文件描述符集合  1：文件描述符  2：集合名字

epoll的运用

epollfd  创建文件描述符集合

epol_ctl将文件描述加入集合中

非阻塞IO

管道

一边读，一边写

匿名管道  pipe()创建管道

mmap  可以实现有亲子关系进程的文件共享  效率低，数据写入内存，在从内存中读取数据  运用shm_open实现文件共享也可以

文件内存共享，无法进行通信

通过锁，让进程共享内存进行通信  pthread_mutex_init  需要将锁放在共享内存中

fork  +  exec 让进程有不同的功能