第一章 概述
1.1 前言
本章讨论系统的概念，从硬件、操作系统角度更加深刻的理解计算机系统，并快速浏览Linux系统提供的服务。
1.2 系统组成
1.3 操作系统和应用程序
操作系统这个词语有二意性，有时候指内核，有时候指内核和系统工具软件的组合。
操作系统是管理系统硬件的软件。操作系统是直接运行在裸机之上。其他应用软件运行在操作系统之上。
操作系统本身提供操作接口，支持用户通过该接口来操作 系统，但是系统本身提供的功能，不足于完成用户需求时，则需要开发应用程序来拓展系统功能。
发行版：
不同的公司使用Linux内核，加上自己开发的系统工具软件，一起发布的Linux操作系统版本。
1.4 启动和登陆
配置文件：
/etc/profile：系统启动时被执行
~/.bashrc：用户登陆时会调用
1.5 文件
文件是一个重要的概念，一般定义为信息的集合。计算机做为信息处理的机器，文件是计算机处理的对象。
在Unix和Linux系统中，泛化了文件的概念，设备也被抽象成文件对象来进行操作。
数据的集合叫做文件。
IT行业处理信息：转换，传输，存储
1.6 程序、进程
1.7 错误处理
系统调用在一般情况下返回整数，并且0表示成功，小于0表示失败。当系统调用返回失败时，可以通过errno获得错误嘛，通过strerror获取错误解释，或者直接通过perror在标准错误文件中，输出错误信息。
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int main()
{
// 通过open返回的整数，在linux中有个特别的名字
// 叫文件描述符 file description 简称fd
int fd = open("a.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_EXCL, 0777);
if(fd < 0)//表示文件打开失败
{
perror("open");
return 0;
}
// 把指针放到文件开头
lseek(fd, 0, SEEK_SET);
// 对文件进行操作
write(fd, "hello", 5);
// 关闭文件，如果不关闭，内存会泄漏
// 当进程退出时，未关闭的文件会自动关闭
close(fd);
}
1.8 用户、组、文件权限
Linux是多用户系统，支持多个用户同时登陆系统。
为了安全起见，需要对系统的权限加于规范。
1.9 信号
信号是进程通信的一种手段，某个进程收到信号，该信号可能来自内核、来自其它进程或者来自用户操作。例如：当用户按下ctrl+c时，其实是给前台进程发送了一个信号。
1.10 系统调用和库函数
学习Linux系统开发接口时，程序员也需要学习一般常用的第三方库，来拓展程序员的编程能力。
User Space和Kernel Space是操作系统编程中常用的概念，表示当前的代码在用户空间还是内核空间运行，对于不同的运行空间，CPU对内存的处理方式稍有不同，在讲进程虚拟地址空间时再涉及该概念。
系统调用指操作系统内核提供的功能，它提供了接口给用户空间代码调用。比如open/read/write/close等，都是属于Linux系统操作接口，而fopen/fread/fwrite/fclose是属于C标准提供的接口，在Linux下，fopen其实底层调用了open。
配置文件：
/etc/profile：系统启动时被执行
~/.bashrc：用户登陆时会调用
文件操作
头文件：sys/types.h sys/stat.h fcntl.h 例:int fd=open(“文件路径”,mode); mode决定了对文件的操作方式 第三个参数可有可无，对文件权限进行处理， 因umask存在，创建文件权限要与上000 000 010的反，导致用户权限开始不能有写的权限
|
mode选项 |
解释 |
|
O_RDONLY |
读方式打开（与后面俩个互斥） |
|
O_WRONLY |
写方式打开 |
|
O_RDWR |
读写方式打开 |
|
O_CREAT |
创建文件，如果文件存在，直接打开 |
|
O_TRUNC |
截断 |
|
O_APPEND |
追加 |
|
O_EXCL |
和O_CREAT一起用，如果文件存在则失败 |
函数：
perror:对某种错误信息进行打印
open/creat：打开文件/创建文件
read：读文件
write：写文件
close：关闭文件
lseek：定位文件读写位置
fcntl：修改文件属性
sysconf：读取系统配置
dup/dup2：复制文件描述符
sync/fsync/fsyncdata：同步文件数据
mmap/munmap：文件映射
mkstemp：得到临时文件路径
命令
touch：修改文件的访问时间，创建文件
cat：访问文件内容
vim：编辑
ulimit：显示一些限制信息（文件描述符最大值、栈的空间尺寸）
umask：文件创建的权限掩码
getconf：对应sysconf
dd：可以拷贝块设备，但是要sudo权限 例 dd if=位置 of=文件名 bs=一次多少k cout=拷贝次数
Wc:计算文件的行数 单词个数 字节数
unlink:删除软链接
信号
是控制进程通信的一种方式，效率高，成本低
信号处理方式：掩盖、忽略、默认处理
掩码：延迟信号的处理 运用信号集合
掩盖不可靠信号，多次发送，只处理一次 掩盖：可靠信号 处理多次
进程
fork()创建
线程
鼠标键盘都是只读的字符文件夹设备，所以可以运用函数进行监控 一般在/dev/input/mic 文件下面 注意权限问题 鼠标键盘读取数据，是俩个进程，注意进程的阻塞问题 可以运用字进程和父进程进行处理
线程的创建
pthread_created(1，2，3，4) //1：线程的id 2：线程的的属性 3：新线程的函数名字， 4：新线程的属性 要链接 -lpthread 库
注意子线程是依附主线程的，主线程结束，子线程无法运行 这个 pthread_exit(0)主线程结束，子线程没有退出例外
运用pthread_equal 判断线程是否相等，先等返回0 不相等返回非零值
pthread_jion(1,&ret) 阻塞调用 1：线程id ret:线程返回值
pthread_t tid = pthread_self() 得到当前运行进程的id
进程和线程的区别：
进程：分配资源的单位 线程：调度的单位 多线程可以共享全局变量
锁
避免俩个线程同时操作全局变量，第一个线程运用了锁，后面的线程在外面等，等待解锁后，后面的线程在进来
死锁
连续俩次加锁，加锁后，没有解锁，又继续加锁，会导致死锁。 运用循环锁，可以重复加锁 通过定义锁的属性，变为循环锁 例：pthread_mutexattr_t attr; pthread_mutexattr_init(&attr); pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);pthread_mutex_init(&mutex,&attr)
加锁后，忘记解锁，也会出现死锁 C++中运用析构函数，可以避免忘记解锁，定义一个类
读写锁
pthread_rwlock_t mutex;
pthread_rwlock_init(&mutex, NULL);
读/写锁定pthread_rwlock_rd/wrlock(&mutex);
解锁：pthread_rwlock_unlock(&mutex);
守护进程
守护进程不和终端关联，注意此进程只能有一个，创建文件记录，判断此程序是否开启
编程规则：
设umask=0；
调用fork，让父进程退出。 让父进程变为init， 如果父进程不退出，用俩次fork()
调用setuid创建新会话 setsid
重设当前目录/根目录 chdir
关闭不需要的文件描述符 运用循环关闭所有文件描述符
高级IO
一个进程就是一段指令
IO复用技术
select的运用
运用文件描述符集合 运用fd_set创建文件描述符集合 文件接口相对较小，跨平台运用
FD_SET（1，2） 将文件描述符放入文件描述符集合 1：文件描述符 2：集合名字
epoll的运用
epollfd 创建文件描述符集合
epol_ctl将文件描述加入集合中
非阻塞IO
管道
一边读，一边写
匿名管道 pipe()创建管道
mmap 可以实现有亲子关系进程的文件共享 效率低，数据写入内存，在从内存中读取数据 运用shm_open实现文件共享也可以
文件内存共享，无法进行通信
通过锁，让进程共享内存进行通信 pthread_mutex_init 需要将锁放在共享内存中
fork + exec 让进程有不同的功能