Linux系统编程（笔记）

1、认识计算机系统（上）

1.1、计算机系统由软硬件构成

1.2、总线

1.3、I/O设备

1.4、内存

1.5、处理器

1.6、计算机硬件组成

2、认识计算机系统（下）

2.1、什么是操作系统

2.2、Linux内核模块

2.3、操作系统管理硬件（职责）

2.4、操作系统的三个基本抽象

2.5、进程

2.6、进程上下文切换（用户模式：运行用户自己写的代码。内核模式：运行操作系统本身的代码。进程A首先运行用户自己的代码，在用户模式下。当它调用了系统调用read接口去读文件的时候，就会转成内核模式去读文件，这边就做了一次上下文的切换。操作系统会去调用DMA控制器，对磁盘进行读的操作直接读取到内存当中而不需要CPU的参与，那么这时候CPU就腾出来通过CPU的调度程序调用了B进程。这样就回到了B进程中的用户模式。当磁盘读完后，会产生磁盘中断，又将用户模式切换到了内核模式，唤醒了A进程，A进程从read返回，又执行用户自己写的代码，切换回了用户模式。那么对用户来说，感觉A进程在独占CPU，因为进程间的切换时间是很短的，用户感觉不出来）

2.7、虚拟存储器（使得每个进程都好像在独占内存。进程中的内存都是虚拟内存，里面的地址都是虚拟地址，通过MMU来映射到实际的物理地址）

2.8、进程虚地址空间

2.9、文件

2.10、虚拟文件系统（VFS）：对用户来说，提供了接口，屏蔽了下面的底层细节

3、系统编程介绍

3.1、系统编程与应用编程（系统编程一般是为了支撑应用编程）

3.2、系统资源

3.3、系统调用在系统中所处的位置

3.4、C库

3.5、系统调用与C库的关系

3.6、内核如何处理系统调用（先存放系统调用号，然后再存储调用参数，然后再执行指令）

3.7、系统调用的错误处理

4、文件与I/O（一）

4.1、什么是I/O

4.2、文件描述符

4.3、文件描述符与文件指针转换

4.5、文件系统调用

4.6、open系统调用

5、文件与I/O（二）

5.1、read系统调用

5.2、write系统调用

5.3、文件的随机读写

5.4、lseek系统调用

5.5、目录访问

6、文件与I/O（三）

6.1、stat函数

6.2、stat结构体

7、文件与I/O（四）

7.1、文件共享

7.2、复制文件描述符（分配文件描述符的时候，会按照顺序分配，如果中间有空的就会选择中间的，这样的话，1号描述符是标准输出，如果把1号关闭了，再复制一个当前一打开的文件描述符，那就会输出到当前打开的文件中，就实现了输出重定向）

7.3、复制文件描述符

8、文件与I/O（五）

8.1、fcntl函数

8.2、fcntl的常用操作

上面的会阻塞在read函数，除非吗输入aaaa后回车。下面设置非阻塞方式：

8.3、文件锁的结构体

9、进程

9.1、什么是进程（编译器从A切换到B，再切换回来，需要保存现场状态，也就是上下文信息。进程是对内存、CPU的一个抽象）

9.2、进程数据结构：进程控制块（PCB，progress control block）

9.3、进程与程序

10、进程（二）

10.1、进程状态变迁

中间红色是内核，下面就绪态就是可执行状态

10.2、进程控制块

10.2、进程标识

10.3、进程创建

10.4、进程撤销

10.5、终止进程的方法

11、进程（三）

11.1、复制一个进程映象fork

11.2、fork系统调用

为什么父进程为1？因为此时父子进程在交叉进程，无法判断哪个进程先结束，父进程先结束了。下面加上sleep就正常了

11.3、fork系统调用注意点

11.4写时复制copy on write

12、进程（四）

12.1、fork之后父子进程共享文件（两个进程共享文件表！）

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12.2、fork与vfork

如果用vfork，那么父子进程公用同一份地址空间，并不是写时复制

12.3、exit与_exit

如果用_exit(0),没有清除内存缓冲区，这样就会残留在缓冲区，就不会输出到标准设备。如果加\n也会变成输出

缓冲区是由C库分配的，应该由C库清除，系统调用根本不知道你调用了缓冲区。

12.4、atexit

12.5、execve

父进程打印出来后，子进程就没有输出了，因为子进程被ps进程替换了。

13、进程（五）

13.1、exec替换进程映像

13.2、exec关联函数组

后面的退出主函数不会被打印，因为进程映像已经被替换了。

替换后的进程id是一样的。（这里面自己写一个hello程序，打印hello和进程id）

进程被替换失败后，就不会替换继续往下走

14、进程（六）

14.1、SIGCHLD信号

14.2、wait函数

下面这样就能保证子进程先退出，因为父进程一直阻塞在wait函数一直等待子进程结束后才结束

14.3、waitpid