UNIX读书笔记----UNIX基础知识

UNIX体系结构：

　　从严格意义上讲，可将操作系统定义为一种软件，它控制计算机硬件资源，提供程序运行环境。我们通常将这种软件称为内核（Kernel），因为他相对较小，而且位于环境的核心。图片显示了UNIX系统的体系结构。

　　内核的接口被称为系统调用（system call）。公用函数库构建在系统调用接口只是，应用程序即可使用公用函数库，也可以使用系统调用。shell是一个特殊的应用程序，为运行其他应用程序提供一个接口。

登录：

　　系统口令文件通常是/etc/passwd。口令文件中的登录项由7个以冒号分隔的字段组成，依次是：登录名、加密口令、数字用户ID、注释字段、起始目录（/home/sar）以及shell程序（/bin/ksh）。

　　目前，所有的系统已将加密口令移到另一个文件中。
shell：

　　shell是一个命令行解释器，它读取用户输入，然后执行命令。

文件和目录：

　　1、文件系统：

　　　　UNIX文件系统是目录和文件的一种层次结构，所有东西的起点是称为根（root）的目录，这个目录的名称是一个字符“/”。

　　　　目录（directory）是一个包含目录项的文件。在逻辑上，可以认为每个目录项都包含一个文件名。同时还包含说明该文件属性的信息。文件属性是指文件类型（是普通文件还是目录等）、文件大小、文件所有者、文件权限（其　　　它用户能否访问该文件）以及文件最后的修改时间等。stat和fstat函数返回包含所有文件属性的一个信息结构。

　　　　注：

　　　　目录项的逻辑视图与时间存在磁盘上的方式是不同的。UNIX文件系统的大多数实现并不在目录项中存放属性，这是因为当一个文件具有多个硬链接时，很难保持多个属性副本之间的同步。

　　2、文件名：

　　　　创建新目录时会自动冲击两个文件名：.（称为点）和..（称为点点）。点指向当前目录，点点指向父目录。在最高层次的根目录中，点点与点相同。

　　3、路径名：

　　　　由斜线分隔的一个或多个文件名组成的序列（也可以斜线开头）构成路径名（pathname），以斜线开头的路径名称称为绝对路径（absolute pathname），否则称为相对路径名（relative pathname）。相对路径名指向相对于当前　　目录的文件。文件系统根的名字是一个特殊的绝对路径名，它不包含文件名。

　　　　#include "apue.h"
    　　　#include <dirent.h>

　　　　int main(int argc, char *argv[])
　　　　{
　　　　　　DIR             *dp;
　　　　　　struct dirent   *dirp;
　　

　　　　　　if (argc != 2) {
　　　　　　　　err_quit("Usage: is directory_name");
　　　　　　}

　　　　　　if ((dp = opendir(argv[1])) == NULL) {
　　　　　　　　err_sys("Can not open %s\n",argv[1]);
　　　　　　}

　　　　　　while ((dirp = readdir(dp)) != NULL) {
　　　　　　　　printf("%s\n",dirp->d_name);
　　　　　　}
　　　　}

　　4、工作目录：

　　　　每一个进程都有一个工作目录（working directory），有时也称为当前工作目录（current working directory）。所以相对路径名都从工作目录开始解释。进程可以用chdir函数更改工作目录。

输入输出

　　1、文件描述符（file descriptor）：

　　　　通常是一个小的非负整数，内核用以表示一个特定进程正在访问的文件。当内核打开一个现有文件或者创建一个新文件时，它都返回一个文件描述符。在读、写文件时，可以使用这个文件描述符。

　　2、标准输入、标准输出和标准错误：

　　　　按照惯例，每当运行一个新程序时，所有的shell都为其打开三个文件描述符，既标准输入（standard input）、标准输出（standard output）以及标准错误（standard error）。

　　3、不带缓冲的IO：
　　

　　　　函数open、read、write、lseek以及close提供了不带缓冲的I/O。这些函数都使用文件描述符。

　　　#include "apue.h"

　　　　#define BUFFERSIZE 4096

　　　　int main(void)
　　　　{
　　　　　　int             n;
　　　　　　char            buf[BUFFERSIZE];

　　　　　　while (n = read(STDIN_FILENO, buf, BUFFERSIZE) > 0) {
　　　　　　　　if (write(STDOUT_FILENO, buf, n) != n) {
　　　　　　　　　　err_sys("write error");
　　　　　　　　}
　　　　　　}

　　　　　　if (n < 0) {
　　　　　　　　err_sys("read error");
　　　　　　}

　　　　　　exit(0);
　　　　}

　　4、标准I/O

　　　　标准I/O函数为那些不带缓冲的I/O函数提供了一个带缓冲的接口。使用标准I/O函数无须担心如何选取最佳的缓冲区大小。使用标准I/O函数还能建行对输入行的处理。例如，fgets函数读取一个完成的行，而read函数读取指定字节　　数。
　　　　函数fgetc一次读取一个字符，然后函数putc将此字符写到标准输出。读到输入的最后一个字节时，getc返回常量EOF。

程序和进程
　　

　　1、程序：

　　　　程序是一个存储在磁盘上某个目录的可执行文件。内核使用exec函数将程序读入内存并执行程序。

　　2、进程和进程ID：

　　　　程序的执行实例称为进程（process）。某些操作系统用任务（task）来表示正在被执行的程序。

　　　　UNIX系统确保每一个进程都有一个唯一的数字标识符，称为进程ID（process ID）。进程ID总是一个非负整数。

　　　　#include "apue.h"

　　　　int main(void)
　　　　{
　　　　　　printf("hello world from process ID %ld\n", (long)getpid());
　　　　　　exit(0);
　　　　}

　　3、进程控制：

　　　　有三个用于进程控制的主要函数：fork、exec和waitpid。（exec函数有7中变体，但经常把它们统称为exec函数。）

　　　　//TODO

　　4、线程和线程ID：

　　　　一个进程内的所有线程共享同一地址空间、文件描述符、栈以及与集成相关的属性。因为它们能访问同一存储区，所以各线程在访问共享数据时需要采取同步措施以避免不一致性。

　　　　与进程相同，线程也用ID标识。但是，线程ID只在它所属的进程内起作用。一个进程中的线程ID只在它所属的进程中起作用。一个进程中的线程ID在另一个进程中没有意义。在一个进程中对某个特定的线程进行处理时，我么可以　　使用该线程的ID引用它。

时间值：

　　UNIX系统有两种不同的时间值。

　　1、日历时间：

　　　　该值是自协调世界时1970年1月1日00:00:00这个特定时间以来所经过的秒数累计值。这些时间值可用于记录文件最近一次的修改时间。

　　系统基本数据类型time_t用于保存这种时间值。

　　2、进程时间：

　　　　也被称为CPU时间，用以度量进程使用的中央处理器资源。进程事件以时钟滴答计算。

　　　　系统基本数据类型clock_t保存这种时间值。

系统调用和库函数：

　　所有的操作系统都提供多次服务的入口点，由此程序想内核请求服务。各种版本的UNIX实现都提供良好定义、数量有限、直接进入内核的入口点，这些入口点被称为系统调用（system call）。

巴特西

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