学习Linux系统编程入门(一)
一、文件和文件系统
文件是linux系统中最重要的抽象,大多数情况下你可以把linux系统中的任何东西都理解为文件,很多的交互操作其实都是通过文件的读写来实现的。
文件描述符
在linux内核中,文件是用一个整数来表示的,称为 文件描述符,通俗的来说,你可以理解它是文件的id(唯一标识符)。
普通文件
- 普通文件就是字节流组织的数据。
- 文件并不是通过和文件名关联来实现的,而是通过关联索引节点来实现的,文件节点拥有文件系统为普通文件分配的唯一整数值(ino),并且存放着一些文件的相关元数据。
目录与链接
- 正常情况下文件是通过文件名来打开的。
- 目录是可读名称到索引编号之间的映射,名称和索引节点之间的配对称为链接。
- 可以把目录看做普通文件,只是它包含着文件名称到索引节点的映射(链接)
二、进程
进程是仅次于文件的抽象概念,简单的理解,进程就是正在执行的目标代码,活动的,正在运行的程序。不过在复杂情况下,进程还会包含着各种各样的数据,资源,状态甚至虚拟计算机。
这么理解进程:它是竞争计算机资源的基本单位。
进程、程序与线程
- 程序
程序,简单的来说就是存在磁盘上的二进制文件,是可以内核所执行的代码
- 进程
当一个用户启动一个程序,将会在内存中开启一块空间,这就创造了一个进程,一个进程包含一个独一无二的PID,和执行者的权限属性参数,以及程序所需代码与相关的资源。
进程是系统分配资源的基本单位。
一个进程可以衍生出其他的子进程,子进程的相关权限将会沿用父进程的相关权限。
- 线程
每个进程包含一个或多个线程,线程是进程内的活动单元,是负责执行代码和管理进程运行状态的抽象。
线程是独立运行和调度的基本单位。
进程的层次结构(父进程与子进程)
在进程执行的过程中可能会衍生出其他的进程,称之为子进程,子进程拥有一个指明其父进程PID的PPID。子进程可以继承父进程的环境变量和权限参数。
于是,linux系统中就诞生了进程的层次结构——进程树。
进程树的根是第一个进程(init进程)。
过程调用的流程: fork & exec
一个进程生成子进程的过程是,系统首先复制(fork)一份父进程,生成一个暂存进程,这个暂存进程和父进程的区别是pid不一样,而且拥有一个ppid,这时候系统再去执行(exec)这个暂存进程,让他加载实际要运行的程序,最终成为一个子进程的存在。
进程的结束
当一个进程终止时,并不会立即从系统中删除,内核将在内存中保存该进程的部分内容,允许父进程查询其状态(这个被称为等待终止进程)。
当父进程确定子进程已经终止,该子进程将会被彻底删除。
但是如果一个子进程已经终止,但父进程却不知道它的状态,这个进程将会成为 僵尸进程
服务与进程
简单的说服务(daemon)就是常驻内存的进程,通常服务会在开机时通过init.d中的一段脚本被启动。
进程通信
进程通信的几种基本方式:管道,信号量,消息队列,共享内存,快速用户控件互斥。
三、程序,进程和线程
程序(program)
程序是指编译过的、可执行的二进制代码,保存在储存介质上,不运行。
进程(process)
进程是指正在运行的程序。
进程包括了很多资源,拥有自己独立的内存空间。
线程
线程是进程内的活动单元。
包括自己的虚拟储存器如栈、进程状态如寄存器,以及指令指针。
在单线程的进程中,线程即进程。而在多线程的进程中,多个线程将会共享同一个内存地址空间
四、PID
在C语言中,PID是由数据类型pid_t
来表示的。
运行一个进程
创建一个进程,在unix系统中被分为了两个流程:
- 把程序载入内存并执行程序映像的操作: exec
- 创建一个新进程: fork