Unix环境编程1-2

第一章 unix基础知识

1.1 unix体系结构

• 操作系统（也叫内核）是一种控制协调计算机硬件资源的软件，为程序运行提供环境
• 内核的接口被称作系统调用，公用函数库构建在系统调用之上
• 应用软件既可以使用系统调用，也可以使用公用函数库
• shell 是一种特殊的应用程序，他为运行其他程序提供了一个接口。
• 操作系统除了内核外还有一些其他的软件，包括系统实用程序，shell，应用软件和一些公用函数

1.3 登陆

• 登录时检查登录名所在文件系统口令文件（/etc/passwd）,密码存放到另一个叫影子文件的文件中。
• 用户登录后，系统显示一些系统信息后，就载入shell程序(shell是一个和系统交互的门)，用户使用哪个shell在口令文件中最后一个字段给出

1.4 文件和目录

• unix文件系统是由文件和目录组成的一种层次结构
• 文件属性由文件类型，文件大小，所有者，权限，修改时间等组成
• 创建新目录时会自动创建. 和 .. 两个文件名，表示当前和父目录
• 每个进程都有一个工作目录，所有相对路径都以工作目录开始解析，chdir可以修改其工作目录，
• 用户登陆后进入起始目录，该目录在用户口令文件中指名

1.5 输入和输出

• 文件描述符
  • 内核用它来描述一个特定进程正在访问的文件，当内核打开一个已有文件或者新建一个文件时，它返回一个fd，在读写文件时使用它
  • 当运行一个新程序时，所有shell为其打开三个文件描述符：标准输入，标准输出，标准错误，如果没有手动设置，这三个文件描述符都链向终端
• 不用缓冲的I/O
  • 函数open(),read(),write(),lseek(),close()提供了不用缓冲的I/O，这些函数都适用文件描述符
  • read()函数返回读取的自己数

• 标准I/O
  • 标准I/O提供了一种对不用缓冲I/O函数带函数的接口。
  • 使用标准io不用考虑如何选取缓冲区的大小，并简化输入行的处理

1.6 程序和进程

• 程序
  • 程序是存放在磁盘上的某个可执行文件，exec函数可以将程序读入内存执行
  • 进程
    • 程序的执行实例被称作进程
    • unix系统确保每个进程都有一个唯一的数字标志符，即pid
  • 进程控制
    • 有三个用于控制进程的函数：fork,exec(有六种变体，统称为exec),waitpid,
    • 调用fork创建新进程的时候，新进程是调用进程的一个副本，调用进程叫父进程，新创建的叫子进程，fork对父进程返回新的子进程的id，对子进程返回0
    • fork创建一个新进程，所以他被调用一次，但是返回两次（分别在父进程和子进程中）
    • 在子进程中，调用execlp执行从标准输入读入的命令。这样就用新的程序文件替换进程原先执行的文件。
  • 现场和线程id
    • 一个进程内的所有线程共享同一地址空间，文件描述符，栈和进程相关属性
    • 多线程之间能访问同意存储区，所以对于共享数据的访问要进行同步避免数据不一致

1.7 出错处理

• 当unix系统函数出错的受，通常会返回一个负值切整形变量errno通常被设置为具有特定信息的值
• 文件<errno.h>定义了errno以及可以赋予它的各种常量
• 在多线程环境中，每个线程都有自己的局部errno，以避免一个线程干扰另一个线程
• 出错恢复
• 出错分为两类
  • 致命性和非致命性
    • 致命性错误，无法执行恢复动作
    • 对于非致命性错误，有时可以较妥善的进行处理，大多数非致命性错误是暂时的（如资源短缺）
    • 对于资源相关的非致命性错误的典型恢复操作是延迟一段时间，然后重试 。

1.8 用户标识

• 用户id
  • 口令文件登陆项中的用户id是一个数值，向系统标志不同的用户
  • 用户id为0的用户为超级用户，登录名为root
  • 如果进程具有超级用户特权，则大多数文件权限检查都不再执行
• 组id
  • 口令文件登陆项也包括用户的组id，它是一个数值，由系统管理员在指定用户登录名时分配。
  • 组被用来同组之间各个成员的资源共享（比如说文件）
  • 组文件将组名映射为数值的组id，组文件通常时/etc/group
• 附属组id
  • 除了在口令文件中对要给登陆名指定一个组id外，大多数unix系统版本还允许一个用户属于另外一些组

1.9信号

• 信号用于通知进程发生了某种情况
• 进程有以下三种处理信号的方式
  • 忽略信号
  • 按系统默认方式处理
  • 提供一个函数，信号发生时使用该函数，称作捕捉这个信号
• 终端键盘上有两种产生信号的额方法，分别称为中断键(interrupt key)和推出键(quit key)，他们被用于中断当前进程。
• 另一种产生信号的方法时kill函数。在一个进程中调用此函数就可以向另一个进程发送一个信号

1.10 时间值

• unix使用两种时间
  • 日历时间
    • UTC时间从1970.1.1经过的秒数
  • 进程时间
    • CPU时间，度量进程使用的CPU资源。进程时间以时钟滴答计算
• 当度量一个进程执行时间时，unix系统维护了3各进程时间值
  • 时钟时间，又称墙上始终时间，是进程运行的时间总量，其值于系统中同时运行的进程数目有关
  • 用户CPU时间，执行用户指令所用的时间量
  • 系统CPU时间，该进程执行内核进程所经历的时间。
• 用户CPU时间和系统CPU时间被称为CPU时间

1.11 系统调用

• 操作系统提供服务的入口点叫系统调用
• linux3.2.0有380各系统调用

• unix如何进行系统调用？

  • unix所使用的技术是为每个系统调用在标准C库中设置一个具有同样名字的函数。用户名称用标准C调用来调用这些函数，然后函数又用系统所要求的的技术调用相应的内核服务。
• 应用程序即可以调用系统调用又可以调用库函数
• 系统调用通常提供最小接口，而库函数通常提供比较复杂的功能

第二章 unix标准及实现

2.2 unix标准化

• restrict关键字告诉编译器，哪些指针引用可以被优化。
• 标准定义一种接口的规范而不是实现，厂商采用标准转换成具体的实现。

2.5 限制

• 限制由两种
  • 编译时限制，可在头文件中定义
  • 运行时限制，需要调用一个函数得到
• 2.5.4
• 函数sysconf,pathconf,fpathconf
• sysconf限制是和文件或者目录无关的运行时限制
• pathconf和fpathconf是和文件目录有关的运行时限制

#include <unistd.h>
long sysconf(int name) ;
long pathconf(const char *pathname, int name) ; //用路劲名做参数
long fpathconf(int fd, int name) ;      //用文件描述符作为参数

name参数是表示系统限制的常量，再apue第34页由定义

• 以SC开始的常量用于标识运行时限制sysconf的name
• 以PC开始的常量用于标识运行时限制的pathconf和fpathconf所使用的name。