Linux 系统编程手册笔记-(1)¶

第二章基本概念¶

2.1 操作系的核心-内核¶

操作系统有两层含义一种是指完整的软件包，用来管理计算机的核心层软件，以及附带的所有标准工具软件，包含命令解释器，图形用户界面，文件操作工具和文本编辑器等

另一种更狭义的含义则是指管理分配计算机资源(CPU,RAM和设备)的核心层软件。术语内核通常就是指这一种含义。

虽然在没有内核的情况下计算机也能运行程序。但是有了内核会极大的简化其他程序的编写和使用。主要归功与内核所提供的用于管理有限资源的核心软件层。

操作系统，内核,shell之间的关系

操作系统包括操作系统内核，驱动，运行库，引导程序等

内核，操作系统最核心的内容，一般来说内核特指一个或者几个文件

shell，一般是指跟用户直接交互的界面，可以是命令行也可以是窗口，用户通过shell 访问并控制计算机

内核提供的功能¶

进程调度

内存管理

提供文件系统

创建和终止程序

对设备的访问

联网

提供系统调用应用编程接口(API)

进程调度¶

Linux 属于抢占式进程调度多任务操作系统。多任务是指多个进程可同时驻留于内存，且每个进程都能获得对CPU的使用权。抢占则是指一组规则。这组规则控制着哪些进程获取对CPU的使用，以及每个进程能使用多长时间，这两者都是由内核进程调度程序(而非进程本身)决定。

内存管理¶

Linux 与其他操作系统一样也采用了虚拟内存管理机制，虚拟内存的优势主要有以下两方面的优势。

1.进程与进程之间，进程与内核之间彼此隔离，因此一个进程无法读取或修改内核或其他进程的内存内容

2.只需将进程的一部分保存在内存中，这不但降低了每个进程对内存的需求量，而且还能在RAM中同时加载更多的进程，也大幅度提升了如下事件的发生概率，在任一时刻，CPU都至少一个进程可以执行，从而使得对CPU资源的利用更加充分。

提供文件系统¶

内核在磁盘之上提供有文件系统，允许对文件执行创建，获取，更新和删除等操作

创建和终止程序¶

内核可以将新程序载入内存，为其提供运行所需的资源(比如，CPU，内存以及对文件的访问等)。运行着的程序我们称之为"进程"。一旦进程执行完毕，内核还需确保释放其占用资源，以供后续程序重新使用

对设备的访问¶

计算机外接设备(鼠标，键盘，磁盘等)可实现计算机与外部世界的通信，包括输入和输出等。内核既为程序访问设备提供简化版的标准接口，同时还要仲裁多个进程对每一个设备的访问。

联网

内核以用户进程的名义收发网络消息(数据包)。该任务包括将网络数据包路由到目标系统

提供系统调用应用编程接口(API)¶

进程可利用内核入口点(也成为系统调用)请求内核去执行各种任务。

Linux等多用户操作系统会为每一种用户构建一种抽象:虚拟私有计算机(virtual private computer)。每个用户都可以登录进入系统，独立进行操作，而与其他用户基本没有关联。

每个用户都有自己的独立硬盘空间(主目录)，每个用户都能运行程序，每个程序都能从CPU中获取资源，运转与自有的虚拟地址空间。这些程序也能独立访问设备，通过网络传递信息。

内核同时还负责解决(多进程)访问硬件资源时可能引发的冲突，用户和进程是无感知的。

内核态和用户态¶

2.2 shell¶

shell 的分类,分为Bourne Shell (sh),C shell(csh),Korn shell,Bourne again shell(shell)。其中Linux 应用最广泛的时bash，在Linux 上，Bourne shell(sh)其实正是由bash 仿真提供的。

2.3 用户和组¶

现代处理器架构一般运行CPU至少在两种不同状态下运行.执行硬件指令可以使CPU在内核态和用户态之间进行切换。可以将虚拟内存区域划分为用户空间部分和内核空间部分。在用户态下运行时，CPU只能访问标记用户空间的内存，试图访问属于内核空间的内存会引发硬件异常。当运行于核心态时，CPU即能访问用户空间内存也能访问内核空间内存

用户¶

系统的每个用户都有唯一的登录名(用户名)和与之对应的整数型用户ID(UID)。系统密码文件/etc/passwd为每个用户定义由一行记录，记录的信息还包括

组ID（用户所属第一个组的整数型ID),

登陆shell:执行以解释用户命令的程序名称

组¶

每个用户组对应着系统文件/etc/group中的一行记录，记录包含以下信息:

组名：组名称（唯一）

组ID:与该组相关的整数型ID

用户列表：属于该组的用户登陆名列表(通过密码文件记录的groupID 字段未能标识出的该组其他成员，也在此列),以逗号分隔。

超级用户¶

超级用户在系统中享有特权。超级用户账号的用户ID为0，通常登录名为root。超级用户凌驾于系统的权限检查之上。因此，无论对文件施以何种访问权限限制，超级用户都可以访问系统中的任何文件，也能发送信号干预系统运行的所有用户进程。

2.5 文件I/O模型¶

2.6 程序¶

2.7 进程¶

2.8 内存映射¶

2.9 静态库和共享库¶

[9].https://zhuanlan.zhihu.com/p/71372182 (浅谈静态库和动态库)

2.10 进程间通信及同步¶

2.11 信号¶

2.12 线程¶

2.13 进程组和shell 任务控制¶

2.14 会话，控制终端和控制终端¶

2.15 伪终端¶

2.16 日期和时间¶

2.17 客户端/服务端架构¶

2.18 实时性¶

2.19 /proc文件系统¶

类似于其他UNIX 实现，Linux 也提供了/proc 文件系统,由一组目录和文件组成,mount于/proc 目录下。

/proc 文件系统是虚拟文件系统，以文件系统的形式提供了指向内核数据的接口。可以通过/proc文件系统查看和改变系统属性。同时可以通过/proc/PID形式的目录查看当前系统中正在运行的程序相关信息（PID即为进程ID）

/proc 目录下文件通常采用可以直接阅读的文本形式，shell脚本可以对其进行解析。/proc目录下的文件可以被程序打开，读取，和写入/proc目录下的既定文件。修改文件需要特殊权限。

[19].https://tldp.org/LDP/Linux-Filesystem-Hierarchy/html/proc.html (proc 文件系统的官方描述)