UNIX高级环境编程： 终端登录过程-远程登录-进程组-Session-Linux启动过程-dup与重定向-守护进程
1 终端登录（Terminal Logins）
BSD Terminal Logins
BSD终端的登录程序在过去35年都没有改变。
系统管理员（the system adminstrator）创建一个文件 /etc/ttys，每一个登录终端都在该文件占一行，改行包含登录终端名，其他的参数则会传递给getty函数。
其中一个参数是终端的传输波特率（baud rate）。
当系统引导完成，内核创建init进程，进程ID为1。init进程负责引导系统启动。
init进程读取文件/etc/ttys，并为每一个登录设备fork一个进程，然后执行exec运行getty程序。
上面的流程如下图所示：
由init进程fork创建的进程的real user ID为0，effective user ID为0，并且他们都有超级用户权限。
程序getty的职责：为终端设备调用open函数，一旦设备被打开，文件描述符0，1，2被设置给该设备。然后getty输出一些提示符，等待我们输入用户名。当我们输入用户名后，getty的工作就完成了，然后通过调用exec函数执行登录函数，如下。
execle(“/bin/login”, “login”, “-p”, username, (char *)0, envp);
增加了login程序后，流程如下图所示：
上图中fork出来的进程都有超级用户权限，因为他们都是从init进程fork出来，而init进程有超级用户权限。
下面的进程的进程ID都是相同的，因为exec函数不改变进程的ID，并且他们的父进程的ID都是1。
现在登录程序转到login程序执行，login程序会做下面的事情：
根据我们输入的用户名，调用函数getpwnam获取用户名对应的密码；
调用函数getpass打印提示符 Password: ，等待读取我们输入的密码；
对我们输入的密码进行加密，将加密后的密码和从系统密码文件获取的密码进行对比，如果密码不同，则login程序调用exit函数退出，并返回退出状态1。init进程得到1的进程终止状态，则会再次执行fork进行登录重试。
如果我们正确登录，则login程序会继续做下面的事情：
当前工作目录切换到我们的主目录（chdir）；
改变我们的终端设备的所有权为我们自己所有（chown）；
改变我们的终端设备的权限，使得我们可以从该终端设备读取和输入；
设置我们的组ID（setgid和initgroups）;
初始化我们的环境变量；
改变我们的用户ID（setuid），激活我们的登录shell ，如execl(“/bin/sh”, “-sh”, (char *)0);
过程如下图所示：
我们的shell已经启动后，会去读取启动文件（.profile或.bash_profile或.bash_login或.profile，不同的系统启动文件的命名不同）。这些启动文件的作用是增加系统的环境变量，设置一些全局变量，链接等。
2 网络登录（Network Logins）
物理登录和网络登录的区别在于：登录终端到主机的连接是否是点对点的。
网络登录情况下，登录是一种可用服务，就像其他的服务，如FTP或SMTP。
网络登录服务特点是不知道会有多少登录请求会来。所以内核不是在等待每一个可能的登录，而是通过网络接口驱动（network interface drivers）在等待一个网络连接登录请求。
为了统一处理物理登录和网络登录，一个软件驱动，叫做虚拟终端（pseudo terminal）被用来用将网络登录后的行为请求映射为真实终端的行为。
BSD Network Logins
进程inetd等待处理大部分的网络连接。
下面我们将了解网络登录的过程。
系统启动时，init进程创建一个shell执行脚本/etc/rc，其中一个后台进程就是inetd。一旦该脚本终止，inetd进程的父进程就成为了init进程；
inetd的职责是等待TCP/IP连接请求，一旦有新的连接请求到来，inetd会执行fork and exec执行相应的处理程序；
telnetd程序会启动一个TELNET服务器，等待用户远程登录，用户通过TCP协议链接服务器，并通过合法的用户密码进行登录。
启动telnetd程序的过程如下图所示：
telnetd进程启动后的动作为：
打开一个虚拟终端（pseudo teminal），然后调用fork创建出两个进程；
父进程处理来自网络的连接请求；
子进程执行exec函数调用login程序；
父进程和子进程通过虚拟终端链接；
如果子进程正确登录，则后面的过程和物理登录相同。
过程如下图所示：
3 进程组（Process Groups）
每一个进程都属于一个进程组。
进程组是一些进程的集合，这些进程常常关联于同一个job，并且从同一个终端接收信号。
每一个进程组都有一个唯一的进程组ID。
函数getpgrp返回调用进程的进程组ID。
函数声明：
#include <unistd.h>
pid_t getpgrp(void);
// Returns: process group ID of calling process
pid_t getpgid(pid_t pid);
// Returns: process group ID if OK, -1 on error
函数调用getpgid(0); 和函数调用getpgrp(); 作用相同，都返回调用进程的进程组ID。
每个进程组都有个头进程，该进程的进程ID和进程组ID相同。
进程组的生命周期：从一个进程创建一个组开始，只到最有一个组内进程终止或者成为另外一个组的进程为止。
一个进程可以调用函数setpgid加入到另一个进程组或者创建一个进程组。
函数声明：
#include <unistd.h>
int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
函数设置进程ID为pid的进程的进程组ID为pgid。
如果pid和pgid相同，都为某个进程的进程ID，则进程pid成为一个进程组的头进程。
如果pid为0，则表示待设置的进程为当前进程。
4 Sessions
一个session是一个或几个进程组的集合。
例如下图所示：
一个进程通过调用函数setsid创建一个新的session。
函数声明：
#include <unistd.h>
pid_t setsid(void);
// Returns: process group ID if OK, -1 on error
如果调用进程不是组头进程，则会发生三件事：
该进程成为创建的新session的session leader；
该进程成为一个新进程组的头进程，新进程组ID为该调用进程的进程号；
该进程不关联终端。
函数getsid返回一个session leader进程的进程组ID。
函数声明：
#include <unistd.h>
pid_t getsid(pid_t pid);
// Returns: session leader’s process group ID if OK, -1 on error
如果pid为0，函数getsid返回调用进程所在的session leader进程的进程组号。
5、Linux启动及用户登录过程
用户登录时，Bash 首先执行全局登录脚本(由 root 建立) /etc/profile，
然后在用户起始目录下依次寻找 .bash_profile、.bash_login、.profile 三个文件，
执行最先找到的一个。可以用这种办法像 Netware 一样为不同的用户定制运行环境。
此外，用户退出登录时还可以运行 .bash_logout 脚本。
Linux的开机的整个过程如下：
1.打开电脑电源，开始读取 BIOS 并进行主机的自我测试；
2.透过 BIOS 取得第一个可开机装置，读取主要开机区 (MBR) 取得开机管理程式；
3.透过开机管理程式的设定，取得 kernel 并载入记忆体且侦测系统硬体；
4.核心主动呼叫 init 程式；
5.init 程式开始执行系统初始化 (/etc/rc.d/rc.sysinit)
执行/etc/init.d/functions ，设置环境变量等。
6.依据 init 的设定进行 daemon start (/etc/rc.d/rc[0-6].d/*)
依次执行脚本，启动服务。关机时依次关闭服务。
7.载入本机设定 (/etc/rc.d/rc.local)
/etc/profile文件。这个文件是系统启动时，任何用户登录时执行的文件。任何用户登录前，root用户也会执行一遍。
~/.bash_profile文件。这个文件每个用户都有。它在用户登录时自动执行，拥有用户的权限。它export的环境变量对该用户随后启动的进程都有效。
因此，如果用户需要开机自动以root权限执行一些脚本，那么最好的方法是编辑/etc/rc.d/rc.local文件。
如果每一个用户登录时都应该执行的脚本，如设置一些环境变量。那么应该修改/etc/profile文件。
如果某一个特定用户登录时应该执行特定的脚本，如设置该用户特定的环境变量，应该修改~/.bash_profile文件。
6、Linux重定向与复制dup
重定向是针对文件描述符而言的：将某个文件描述符重新定向到某个文件设备。（一个文件描述符只能指向一个设备文件）
重定向相当于为文件设备重新分配文件描述符。
重定向的作用：将一个文件描述符定向到一个文件，以后对该描述符的操作将作用与该文件（相当于该描述符为该文件的描述符）
标准输入0默认为键盘文件的描述符/dev/tty
标准输出1默认为终端的文件描述符/dev/tty
exec 0<file.txt 将文件描述符0重定向到file.txt
0表示文件描述符，&0表示文件描述符0指向的文件设备
exec 5<file.txt
cat <&5
exec 0<&- 关闭用文件描述符0作为输入的文件
exec 1>&- 关闭用文件描述符1作为输出的文件
一般重定向都只会对0,1,2三个描述符进行重定向，因为系统调用和标准库的许多函数都是默认将0描述符使用/dev/tty作为标准输入，将1描述符使用/dev/tty作为标准输出，
dup复制是针对文件设备而言的：为某个文件设备新增加一个文件描述符。（一个设备文件可以同时有多个文件描述符）
重定向和复制都可以实现将标准输入输出描述符0,1指向指定的文件设备。
7.守护进程
各个硬件、缓存、网卡等一般都有一个守护进程。cron也是守护进程，负责在指定的日期和时间执行指定的命令。
2.守护进程一般以root权限运行，不可能有控制终端
3.守护进程的创建步骤：
1）umask(0)取消创建文件屏蔽字。因为由继承来的文件创建模式可能屏蔽了某些位。
2）fork()使父进程退出。保证该进程不是组长进程
3）setsid()创建一个新的会话。使得该进程成为a.新会话的首进程b.新进程的组长进程c.没有控制终端。
4）fork()将该进程变为子进程
5）chdir('\')将进程的工作目录改为root目录。以免造成原目录不可卸载。
6）关闭不再需要的文件描述符。open_max获取打开的最大文件描述符
7）守护进程的出错信息可以使用syslog()输出到/dev/log文件中
8.fork和exec继承父进程环境
fork产生的子进程继承父进程的环境
用户ID、组ID、附加组ID、进程组ID、会话ID ->有效和实际
控制终端、文件模式创建屏蔽字、打开的文件描述符(与close-on-exec标志有关)
信号屏蔽和安排、连接的共享内存块、存储映射、资源限制
父子进程的区别：
进程ID及父进程ID
父进程的文件锁不会被子进程继承
子进程未处理的闹钟被清除
子进程未处理的信号集被清除
exec执行程序空间替换，进程了父进程的以下东西：
用户ID、组ID、附加组ID、进程组ID、会话ID 进程ID、父进程ID->有效和实际
控制终端、文件模式创建屏蔽字、闹钟��余留的时间、工作目录
文件锁、进程信号屏蔽、未处理信号、资源限制
打开的文件描述符(与close-on-exec标志有关)