《Unix环境高级编程》Note——第一章基础知识

文章目录

第一章 Unix基础知识
- 1.引言
- 2.Unix体系结构
- 3.登录
- 4.文件和目录
- 5.输入和输出
- 6.程序和进程
- 7.出错处理
- 8.用户标识
- 9.信号
- 10.时间值
- 11.系统调用和库函数

第一章 Unix基础知识

1.引言

操作系统为应用软件提供服务，包括调度进程，管理内存，文件系统，网络协议栈，设备驱动等等。

2.Unix体系结构

内核 -> 系统调用 -> shell & 公用函数库(e.g. glibc) -> 应用程序
内核 -> 系统调用 -> 应用程序

补充：执行应用程序时处于用户态，进行系统调用后进入内核态

3.登录

1.登录文件：/etc/passwd 文件
2.命令行解释器shell：Bourne shell，Korn shell和Bourne-again shell，dash(Debian Almquist shell)

4.文件和目录

1.文件系统：目录和文件的一种层次结构
2.文件名
3.路径名：遍历路径下文件ls实现，dirent.h头文件、opendir函数、readdir函数
4.工作目录：进程具有自己的工作目录，可以用chdir函数更改进程的工作目录
5.起始目录：被加载为启动时的工作目录

5.输入和输出

1.文件描述符
2.标准输入、标准输出和标准错误：标准输入输出的文件描述符 STDIN_FILENO 和 STDOUT_FILENO
3.不带缓冲的IO： open、read、write、lseek和close，都使用文件描述符对文件操作
4.标准IO：如gets，为不带缓冲的IO提供了一个缓冲(有块缓冲、行缓冲和无缓冲)
补充：标准IO属于公共函数库的范畴，而不带缓冲的IO属于系统调用的范畴

6.程序和进程

1.程序：未被加载的代码，被内核exec
2.进程和进程ID：程序的执行实例为进程，每个进程有自己的进程ID
3.进程控制：fork，exec和waitpid
4.线程和线程ID：线程是某一时刻执行的一组机器指令，通常一个进程只有一个控制线程，多控制线程可以利用多核能力
思考：进程用于调度不同程序？(内存)，线程用于用于调度不同CPU核？(执行)

7.出错处理

1.errno值：当Unix的系统(内核与系统调用)函数出错时，通常该函数会返回一个负值，且(该进程或线程？)事先定义的一个整型变量errno将会被设置为一个具有特定信息的值。
如open函数出错时会返回-1，且此时errno会被赋值为15种不同errno值(如权限不够、文件不存在)之一。
可以使用strerror(int errnum)函数或者perror(const char *msg)函数将errno的值转换为其对应的字符串信息。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>    //  exit函数头文件
#include <string.h>    //  strerror函数头文件
#include <errno.h>     //  errno变量int main(int argc,char *argv[] )
{// EACCES 是一个errno的可能的取值之一，在errno.h中定义fprintf(stderr,"EACCES:%s\n",strerror(EACCES) );// errno变量，在每一个进程/线程中由内核为其创建，在errno.h中声明errno = ENOENT;   // ENOENT 是一个errno的可能的取值之一，在errno.h中定义// perrno函数会自动将进程中的errno变量读取并转换为字符串信息perror(argv[0] );exit(0);
}

输出如下：

EACCES:Permission denied
FIle: No such file or directory

2.出错恢复：致命性出错一般只能打印后退出；非致命性错误如资源短缺可以延迟后再重试，资源相关的非致命性错误包括EAGAIN、ENFILE、ENOBUFS、ENOLCK、ENOSPC、EWOULDBLOCK等

8.用户标识

1.用户ID：用于让系统标识不同的用户，root用户的用户ID为0( 或用户ID为0的用户为根用户或超级用户)，用户ID是口令文件登录项的一个属性
2.组ID：也是口令文件登录项的一个属性，同组用户可以通过修改权限设置共享文件，用户ID和用户组ID是为了让磁盘上的文件不需要存储ASCII登录名及组名，而只需要4个字节存储ID就可以了，用户ID与用户登录名、组ID与组名的映射关系存在于口令文件和组文件中，组文件通常是/etc/group
3.附属组ID：一个用户可以存在于多个附属组中

9.信号

信号用于通知进程发生了某种情况，进程对于信号可以有三种处理方式：忽略信号、按系统默认方式处理或者提供一个函数以备信号发生时调用，即捕捉信号

10.时间值

1.Unix的时间包括日历时间和进程时间，日历时间即自UTC(70年1月1日00:00:00)以来的时间，用类型time_t保存；进程时间是度量进程使用的中央处理器资源的时间，也称CPU时间，用类型clock_t保存。进程时间用时钟滴答计算，每秒钟曾被分为50、60和100个滴答。
2.Unix系统为每一个进程维护3个进程时间值，包括：
(1)时钟时间：又称墙上时钟时间，是进程运行的时间总量，值与系统中同时运行的进程数有关；
(2)用户CPU时间：执行用户指令所用的时间；
(3)系统CPU时间：为该进程执行内核程序所执行的时间，如read、write耗时；

11.系统调用和库函数

1.系统调用：直接进入内核的入口点
2.库函数：有可能wrap了系统调用，有可能没有使用系统调用，如strcpy和atoi

小结：第一章介绍Unix的一些基础知识以及Unix系统为维护一个进程、文件系统等所提供的一些内容。