Linux操作系统 规划、系统调用、基本命令

整体规划

整个linux学习的过程中需要经历的阶段：

• 熟悉使用Linux命令行

• 使用Linux进行程序设计

• 了解Linux内核机制

• 阅读Linux内核代码

• 实验定制Linux组件

• 生产实践

•  

电脑基本组成以及基本运行流程：

CPU、主板、显卡、网卡、硬盘、鼠标、键盘、显示器

• 鼠标、键盘作为输入设备，输入设备驱动处理输入，当有输入时，对于操作系统而言，输入设备会发送中断，输入就被称为中断事件

• 显卡控制显示器，显卡有显卡驱动，也就是输出设备驱动

• 例如鼠标双击，设备驱动程序就会调用准备好的中断处理函数，操作系统层就会知道要做的事情

• 硬盘：物理设备，按照规定格式化成文件系统存放程序，管理统一文件系统的是文件管理子系统

• 操作系统拿到程序的二进制文件是静态的，叫做程序，但是运行起来的操作就是不断进行，称为进程

• 操作系统中，核心权限的资源和效率是一个问题，比如多个进程打印文件的打印操作就是放入内核中，进程不能随便操作，但是操作系统会开放系统调用

• 任何程序需要通过系统调用创建进程才能运行，创建进程过后就可以按照程序执行，但是如果进程多了，就需要进行调度执行，在操作系统中，进程的运行需要分配CPU执行，为了管理进程，就有了进程管理子系统

• 在操作系统中，不同的进程拥有不同的内存空间，由内存管理子系统管理

• 

• 基

基本命令

文件的各部分代表的意思

• 第一段第一个字母代表文件的类型，d目录，-普通文件，以及其他的

• 第一个字段剩下的 9 个字符是模式，其实就是权限位，三个一组，每一组rwx代表读、写、执行，三组分别代表文件所属的用户权限、文件所属的组的权限、其他用户的权限

• 第二个字段：硬链接的数目

• 第三个字段是所属的用户，第四个是所属的组

• 第五个字段文件的大小，第六个是日期 最后文件名

ll
drwxr-xr-x 6 root root 4096 0ct 20 2017 apt
-rw-r--r-- 1 root root 211 0ct 20 2017 hosts

• Windows下可执行文件就是exe

• Linux 有rpm、deb，有两种包的原因是Linux现在常用的有两个体系Centos（使用rpm）、Ubuntu（deb）

• 查看ip window ipconfig，Linux ifconfig 、ip addr

• 例如安装jdk，就可以使用rpm -i jdk-XXX_linux-x64_bin.rpm dpkg -i jdk-XXX_linux-x64_bin.deb ,i代表install，使用rpm -qa dpkg -l查看安装的软件列表，-q查询，a 所有，-l列表，实际运行就会发现列出来的太多太多，就可以使用搜索工具grep，例如rpm -qa ｜grep jdk ，不知道关键字rpm -qa | more rpm -qa | less

• ｜代表管道：用于连接两个程序，rpm -qa的输入放入管道作为grep的输入，grep进行搜索，grep支持正则表达式 dpkg -l | grep jdk

• 删除采用rpm -e，e代表erase， dpkg -r，remove

• Linux下的管家，CentOS下 yum，Ubuntu 下apt-get， 搜索关键词如jdk，yum search jdk apt-cache search jdk，搜索过后可以进行安装，yum install java-11-openjdk.x86——64， apt-get install openjdk-9-jdk，卸载采用yum erase java-11-openjdk.x86， apt-get purge openjdk-9-jdk

• Linux下，我们可以配置软件下载的来源

  • CentOS，配置文件位于/etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo

  • Ubuntu，/etc/apt/sources.list

  • Linux中主执行文件在/usr/bin 或者/usr/sbin。其他库文件在/var，配置文件在/etc

  • Linux下.tar.gz是常用的压缩模式，windows常用的是zip

  • 安装也可以直接下载二进制文件，Linux下的下载 wget +连接，解压缩采用tar，解压缩过后配置环境变量

  • Linux下判断文件是否可执行不是通过后缀名，而是根据文件的权限

  • Linux程序的后台运行采用nohup，意思就是no hang up，但是程序不能霸占交互命令行，&表示后台运行，对于程序中的输出，在后台运行的情况下输出在命令行也是不恰当的，因此要输入到文件中，为此命令形式大概为：nohup command >out.file 2>&1 &：“1”表示文件描述符1，表示标准输出，“2”表示文件描述符2，是标准错误输出，2>&1表示标准输出和错误输出合并到out.file中

  • Linux后台运行的命令的关闭，如果知道某个关键字，如下ps -ef |grep 关键字 |awk '{print $2}'|xargs kill -9 ps -ef：列出所有正在运行的程序 awk工具是一个很灵活的文本处理工具，awk '{print $2}'：指第二列的内容是运行的程序ID，通过xargs 传递给kill -9

  • 程序的第三种运行方式就是服务，例如mysql

    • Ubuntu中，可以通过apt-get install mysql-server 安装mysql，然后通过systemctl start mysql 启动，systemctl enable mysql 设置开机自启，能称为服务并且开机自启是因为在/lib/systemd/system目录下创建xxx.service的配置文件

    • CentOS中,同样的会生成配置文件

  • shutdown -h now（或者一个时间过后），reboot
    

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系统调用

进程创建

进行系统调用的指令是fork，Linux中创建新的进程需要老的进程调用fork实现，老的叫做父进程，对应的是子进程，Linux中，当父进程调用fork创建进程的时候，子进程将各个子系统为父进程创建的数据结构都copy了一份，在执行中，对于fork系统的返回值，如果进程是子进程，返回0，如果是父进程则继续执行之前的程序，子进程请求另一个系统调用execve来执行另一个程序，父进程可以通过系统调用waitpid，以子进程的进程号为参数就能得到执行成功与否

内存管理

操作系统中，每个进程拥有自己的内存，拥有自己的进程内存空间，内存空间存放的东西有

• 代码段：存放需要执行的代码

• 数据段：进程运行中产生数据的部分，其中局部变量会得到及时的销毁；动态分配、较长存放的在堆中

但是对于有限的内存空间，每个进程只有在使用才调用内存管理系统登记，但是这还不是真正对应到了，当真的写入数据时，才触发中断分配内存

在堆里面分配内存的系统调用brk、mmap：当分配的内存数量较小时，brk，会和原来的堆数据连载一起，否则，mmap，重新划分一块区域

文件管理

文件操作的六个系统调用

• 对于已经有的文件，open打开，colse关闭

• create创建文件

• 文件打开后，lseek跳动光标位置

• 对文件进行读写，read。write

在Linux中，一切皆文件

• 启动一个进程，需要一个程序文件，这是个二进制文件

• 启动的时候还在配置文件，例如yml、properties，这是文本文件

• 如果把日志打印到交互台上，这其实也是文件，标准输出stdout文件

• 进程的输出可以作为另一个进程的输入，称为管道，管道也是文件

• 进程通过网络和其他进程通信，建立Socket属于文件

• 进程访问外部设备，设备属于文件

• 文件都被存储在文件夹

• 进程运行中，想看进程运行情况 /proc中有回应的进程号，也是一系列文件

Linux中，每一个文件都会分配文件描述符，通过它就可以使用系统调用，一个大的文件分割成小格子保存，因此文件中有一个索引节点

 

信号处理

经常遇到的信号：

• Ctrl + C：中断信号，正在执行的命令中止退出

• 非法访问内存

• 硬件故障

• 用户进程通过KILL函数，将用户信号发送给另一个进程

进程间通信

• 消息队列：消息队列在内核中，通过msgget创建队列，msgsnd发送消息到队列，msgrcv获取消息

• 共享内存：shmget创建共享内存快，shmat将共享内存映射到自己的内存空间，但是为了避免竞争会引入信号量机制

网络通信

不同机器的通信需要遵循相同的网络协议，TCP/IP网络协议栈，Linux内核中对网络协议栈的实现如何暴露

网络服务通过套接字Socket提供服务，通过Socket系统调用创建Socket，Socket也是文件，有文件描述符，也可以通过读写函数进行通信

Glibc

Glibc时Linux下使用的开源的标准库C库，除了提供丰富的api，除了字符串处理、数学运算等用户态服务，更加重要的是封装了操作系统提供的服务