Linux系统调用

• 启动一个程序对应到Linux操作系统中就是创建进程，创建进程的系统调用叫fork(分支的意思)。

• 在Linux里，要创建一个新的进程，需要一个老的进程调用fork来实现，其中老的进程叫作父进程，新的进程叫作子进程。

• 一个进程的运行是要有一个程序的。

• 当父进程调用fork创建进程的时候，子进程将各个子系统为父进程创建的数据结构全部拷贝一份，甚至连程序代码也拷贝过来。接下来Linux处理的方法：对于fork系统调用的返回值，如果当前进程是子进程，就返回0；如果当前进程是父进程，就返回子进程的进程号。然后通过if-else语句判断，如果是父进程，还接着做原来应该做的事情；如果是子进程，需要请求另一个系统调用叫execve来执行另一个程序，此时，子进程和父进程就彻底分开，即产生了一个分支(fork)。

• 父进程调用一个叫waitpid的系统调用，将子进程的进程号作为参数传给它，这样父进程就可以知道子进程是否运行成功。

• 在操作系统中，每个进程都有自己的内存，互相之间不干扰，有独立的进程内存空间。

• 对于进程的内存空间来讲，放程序代码的这部分，称为代码段。放进程运行中产生数据的这部分，称为数据段，其中局部变量的部分，在当前函数执行的时候起作用，当进入另一个函数时，这个变量就释放了。动态分配的内存，会较长时间保存，指明才销毁的，这部分称为堆。

• 对于进程的内存空间，进程自己不用的部分就先不用管，只有进程要去使用部分内存的时候，才会使用内存管理的系统调用来登记，但是这不代表真的就对应到了物理内存。只有真的写入数据的时候，发现没有对应物理内存，才会触发一个中断，现在分配物理内存。

• Linux在堆里面分配内存的两个系统调用方法：brk和mmap。当分配的内存数量比较小的时候，使用brk，会和原来的堆的数据连在一起。当分配的内存数量比较大的时候，使用mmap，会重新划分一块区域。

• 对于Linux，一切皆文件。对于文件的操作，下面这六个系统调用是最重要的：
  对于已经有的文件，可以使用open打开这个文件，close关闭这个文件；对于没有的文件，可以使用creat创建文件；打开文件以后，可以使用lseek跳到文件的某个位置；可以对文件的内容进行读写，读的系统调用是read，写是write。

• 启动一个进程，需要一个程序文件，这是二进制文件；启动的时候，加载一些配置文件，这是文本文件；启动之后会打印一些日志，如果写到硬盘上，也是文本文件；如果把日志打印到交互控制台上，在命令行上打印出来，这是标准输出stdout文件；这个进程的输出可以作为另一个进程的输入，这种方式称为管道文件；进程可以通过网络和其他进程进行通信，建立Socket文件；进程需要访问外部设备，设备也是一个文件；文件都被存储在文件夹里面，文件夹也是一个文件。

• Linux对每个文件都会分配一个文件描述符(fd)，这是一个整数。使用文件描述符，就可以使用系统调用，查看或者干预进程运行。文件操作贯穿始终，它统一了操作的入口，提供了极大的便利。

• 对于进程间通信：如果通信内容小，可以使用消息队列的方式。消息队列在内核里，可以通过msgget创建一个新的队列，msgsnd将消息发送到消息队列，而消息接收方可以使用msgrcv从队列中取消息；如果进程之间通信内容较大，可以使用共享内存的方式，通过shmget创建一个共享内存块，通过shmat将共享内存映射到自己的内存空间，然后进行读写，对于共享内存存在“竞争”的问题，需要使用信号量的机制。

• 不同Linux机器通过网络相互通信，要遵循相同的网络协议，如TCP/IP网络协议栈。网络服务通过套接字Socket来提供，在通信之前，双方都要建立一个Socket。通过Socket系统调用建立一个Socket文件，它有一个文件描述符。

• Glibc是Linux下使用的开源的标准C库，Glibc为程序员提供丰富的API，除了例如字符串处理、数学运算等用户态服务之外，最重要的是封装了操作系统提供的系统服务，即系统调用的封装。每个特定的系统调用对应了至少一个Glibc封装的库函数。