Linux 环境变量详解

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竞争性

系统中进程的数据是极多的，而 CPU 只有少量，因此进程之间会存在竞争性。为了高效的完成任务更合理的竞争相关资源，就具有了优先级。虽然是多线程运行，但是需要独享各种资源，多线程期间是互不干扰的，也就是独立性。

并行和并发

于是乎就引出了两个概念：并行和并发。

如果存在多个 CPU，在任何一个时刻，都有可能两个进程在同时运行，这就是并行。但是如果我电脑是单 CPU，他也能维持多个进程同时运行，是如何做到的呢？

然而我们绝大部分的操作系统都是分时的，操作系统会给到每一个进程，在一次调度周期中，赋予了一个时间片的概念。比如此时有 3 个进程，但是我只给每个进程 10 ms 的时间，然后操作系统将进程一剥离再赋予进程二同样的时间。也就是说在一个时间段内，多进程会通过交叉切换的方式得到推进，这就叫做并发。

我们说过操作系统就是简单的感觉队列来进行先后调度，那如果突然来了一个优先级更高的进程呢？其实现在的计算机都支持的是抢占式内核，即优先级更高的进程会抢占 CPU 资源，CPU 会将当前进程剥离来先执行此进程。

Linux 会根据不同的优先级，将特定的进程放入不同的队列中，因此相同优先级的进程是可以存在多个的。而不同的队列最终组成 CPU 里的一个运行队列 task_struct *queue，他就是一个简单的哈希表结构，其中操作系统会用 swap 函数交换新老进程进行迭代。

struct runqueue
{
hash queue *active；// 活跃进程
hash queue *old；//过期进程
}

哈希表中每个成员的下标是各自的优先级大小，存放在该表相对位置，扫描该表时查找到优先级最高的开始调度，这就是分段式的管理。

进程间切换

CPU 内的寄存器可以进行临时的数据存储，寄存器非常少但是十分重要。

寄存器又分为可见寄存器和不可见寄存器，就好像函数体内部的临时变量如何 return 之后来影响其他变量，我们老早就说过了，这个临时变量早就被释放了，但是他的值会被写入 eax 寄存器来充当返回值。这个例子里的这种通用寄存器，能直接使用的就是可见寄存器，而有些操作系统的权限寄存器和状态寄存器就是不可见寄存器。

所谓切换就是切出原来的再放进新的？NO，进程间切换并没有想象的那么简单，操作系统把原来的进程切走，我不能直接卷铺盖就走人，还应该把 CPU 内的临时数据保存好，为了数据的恢复。我们把进程运行中的各种寄存器数据，我们叫做进程的上下文数据，在进程恢复时需要将保存的上下文数据恢复到寄存器

那么上下文的数据保存在哪里呢？我们之前讲 PCB 时，其实 task_struct 里面就有一个字段是用来保存上下文数据的。

环境变量

有个问题，在 Linux 中那么多指令，touch，ls，make 他们好像都是可以直接执行，也可以带路径执行，但是我们自己写的代码或者指令却只能以 ./ 带路径的方式才能执行呢？

我们要实习一个程序，首先就需要先找到他，那么问题实质就改变了：系统为什么能找到他的命令我们的代码却找不到？这就引出了一个新的概念：环境变量

命令行变量就分为两种：普通变量和环境变量（全局），环境变量保存了程序相关的搜索路径，系统中的环境变量名叫 PATH，我们在 Linux 上可以通过 env 指令查看所有环境变量，那么 PATH 也是可以查出来的：

也可以 echo 指令查看 PATH 内容：

要想把我们自己的指令直接执行其实就很简单了，直接 copy 到这里的 /usr/bin/ 目录下，有了系统路径就可以直接执行了：

sudo cp myproc /usr/bin/

如何定义环境变量呢？很简单，在定义普通变量基础上加上 export 指令：

然后导入到 PATH 的路径里面即可：

export PATH = $PATH:……

要取消环境变量就直接 unset 即可：

unset name

常见环境变量

PATH: 指定命令的搜索路径
HOME： 指定用户的主工作目录，即登录到 Linux 时的默认目录
SHELL: 当前 shell ，通值就是 /usr/bash

环境变量の获取

mian 函数可以带参数吗？如果能带那么能带几个？
之前我们说可以带且能带两个，main 函数中 argc 和 char *argv[] ，命令行传递的是命令行中输入的程序名和选项，他俩组合起来就是 char *argv[argc]。

但是其实 main 函数可以带最多三个参数，第三个神秘人就是== char* env[]==，他就是环境变量，他也是指针数组，每个程序会收到一个环境表，他就是这个指针数组，每个指针指向一个 ‘\0’ 结尾的环境字符串

但是很多时候我们并没有去传这仨参数，他们是怎么传的呢？那么请思考一下：无参函数能进行显式传参吗？其实一个无参函数强制带参是不会报错的，甚至还能正常编译，只要不把参数搞成 void 就行。这说明了进程获取环境变量方法之一就是依靠 mian 函数传达。

还有一个方法就是 C 语言会给我们自己定义一个全局变量 **environ，他里面包含了当前所有的环境变量：

extern char** environ;
for(int i = 0;envrion[i];i++)
{
   printf("%d:%s\n",i,envrion[i]);
}

当然我们如果想获取特定的环境变量，可以通过一个接口 getenv() 直接获取指定的环境变量：

char *val = getenv("PATH");
printf("%s\n",val);

环境变量拿来搞毛

我们为什么要搞环境变量啊？

其实搞环境变量的目的就是为了以防万一，我要是想要一个程序只能我自己运行，就可以对 USER 变量动动手脚，切换后即使 root 权限都没有办法运行，其实这就是图个玩儿，其实在系统中也是通过环境变量的限制来得知用户的某些权限操作。

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