TLPI读书笔记第2章-基本概念1

一、基本概念

1.1 内核

内核：管理并分配计算机资源（CPU、RAM和设备）的核心层软件

内核的职责：

1.1.1 进程调度

1.1.2 内存管理，虚拟内存管理

1.1.3 提供文件系统

1.1.4 创建和终止进程

1.1.5 对设备的访问

1.1.6 联网

1.1.7 提供系统调用应用编程接口API

创建、销毁、进程间通信都是内核的工作，进程没有这些能力

1.2 shell

shell用来读取用户命令，执行相应程序响应命令

1.3 用户和组

1.3.1 用户

系统中的每个用户都有唯一的用户名和UID，/etc/passwd为每个用户都记录了一条记录，其中包括组ID，主目录和登录shell，密码存在另外一个文件

1.3.2 组

将多个用户分组是非常实用的做法，每个组对应/etc/group的一行记录，该记录包含组名、组ID、用户列表

1.3.3 超级用户

超级用户ID为0，通常登录名为root，可以访问系统所有文件

1.4 目录和文件

linux是单根目录

1.4.1 文件类型

文件类型包括普通文件和其他文件（设备、管道、套接字、目录以及符号链接）

1.4.2 路径和链接

目录是一种特殊类型的文件，内容采用表格形式，内容包括文件名和文件的引用，文件名+引用的组合被称为链接

目录可以包含指向文件和其他目录的连接

每个目录至少包含两条记录.和..，前者指向目录自身，后者指向上一级目录，当然对于根目录..是指向自身的

1.4.3 符号链接

硬链接和软链接

1.4.4 文件名

建议使用字母、数字、.和下划线作为文件名

1.4.5 路径名

绝对路径和相对路径

1.5 文件io

1.5.1 文件描述符

系统使用文件描述符指代打开的文件，获取文件描述符的常用方法是调用open()

通常shell进程会继承三个文件描述符，0=标准输入，1=标准数仓，2=标准错误，分别对应stdin,stdout,stderr函数

1.5.2 stdio函数

stdio包含fopen()、 fclose()、 scanf()、 printf()、 fgets()、 fputs()

他们位于I/O 系统调用层（ open()、 close()、 read()、 write()等）之上

1.6 程序

程序通常以两种面目示人，一种是源码，可读，另一种是二进制机器码

1.6.1 过滤器

从标准输入读取，写到标准输出，有cat、 grep、 tr、 sort、 wc、 sed、 awk

2.命令行参数

#argc命令行参数的总个数,argv指针数组的成员指针则逐一指向每个命令行参数字符串。argv[0]标识程序名本身
int main(int argc,char *argv[])

1.7 进程

进程是正在执行的程序实例

执行程序时，内核会将代码载入虚拟内存，为程序变量分配空间，建立内核记账数据结构，记录进程有关信息，包括进程ID，用户ID，组ID，及终止状态等

1.7.1 进程的内存布局

逻辑上讲进程分为几个部分

文本：程序的指令

数据：程序使用的静态变量

堆：程序可从该区域动态分配额外内存

栈：随函数调用返回而增加的一片内存，用于给局部变量和函数调用链接信息分配存储空间

1.7.2.创建进程和执行程序

进程可以使用系统调用fork()创建一个新进程，调用fork的进程被称为父进程，新进程被称为子进程

子进程从父进程继承数据段、栈段和堆段，接着使用系统调用 execve()去加载并执行一个全新程序。 execve()会销毁现有的文本段、数据段、栈段及堆段，并根据新程序的代码，创建新段来替换它

1.7.3.进程ID和父进程ID

当前进程ID=pid，父进程ID=ppid

1.7.4.进程终止

进程有两种方法可以终止，进程使用exit系统调用，请求退出，第二向进程传递信号，将其杀死

不管以哪种方式退出，进程都会生成终止状态，一个非负小整数，可供父进程的wait()系统调用检测

一般终止状态为0表示进程功成身退，非0表示有错误发生，大多数shell会把前一进程的状态存储到$?

1.7.5.进程的用户和组标识符

每个进程都有与之相关的用户UID和组GID

真实UID和GID

有效UID和GID

补充GID

1.7.6.特权进程

特权进程指有效UID=0（超级用户）的进程

其他用户进程成为特权进程的另一方法是利用 set-user-ID 机制，该机制允许某进程的有效用户ID 等同于该进程所执行程序文件的用户 ID

1.7.7 能力

17.8 init进程

init 进程的进程号总为 1，且总是以超级用户权限运行 ，只有关闭系统才能终止该进程 。

init 的主要任务是创建并监控系统运行所需的一系列进程

1.7.9 守护进程

守护进程指的是具有特殊用途的进程，系统创建和处理此类进程的方式与其他进程相同

守护进程特点：

“长生不老”。守护进程通常在系统引导时启动，直至系统关闭前，会一直“健在”。 守护进程在后台运行，且无控制终端供其读取或写入数据

守护进程中的例子有 syslogd（在系统日志中记录消息）和 httpd（利用 HTTP 分发 Web 页面）

1.7.10 环境列表

每个进程都有一份环境列表，即在进程用户空间内存中维护的一组环境变量

在绝大多数 shell 中，可使用 export 命令来创建环境变量

1.7.11 资源限制

每个进程都会消耗诸如打开文件、内存以及 CPU 时间之类的资源。使用系统调用 setrlimit()， 进程可为自己消耗的各类资源设定一个上限