读书笔记——《UNIX环境高级编程》第一章_UNIX基础知识

第一章  UNIX基础知识

1.2UNIX体系结构

         UNIX体系结构如下图，系统内核接口被称为系统调用，公用函数库构建在系统调用接口之上，应用软件可以使用公用函数库，也可以使用系统调用。shell是一个特殊的应用程序，它为运行其他应用程序提供了一个接口。

1.3登录

         1.登录名

         用户输入登录名及口令之后，系统在/etc/passwd文件中查看登录名，口令文件中的登录项是由7个以冒号分隔的字段组成，它们是：登录名、加密口令、数值用户ID（205）、数值组ID（105）、注释字段、起始目录（/home/sar）以及shell程序（/bin/ksh）。

         目前所有新系统的加密口令已转移到另一个文件中。

         2.shell

         shell是一个命令解释器，它读取用户输入，然后招待命令。用户可以通过两种方式向shell输入：1、常用终端（交互式shell，比如我们在redhat linux9 里点击左下角那个大图标，开启的一个终端），2、文件（也被称为脚本，可以在脚本中预先编辑输入一系列shell命令，完成特定工作，类似于windows中的批处理文件）。

1.4文件和目录

         1.文件系统

         UNIX文件系统是目录和文件组成的一种层次结构，目录起点称为根（root），其名字是一个字符/。目录是一个包含许多目录项的文件，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（文件类型、文件大小、文件所以有者、文件权限、最后修改时间……可以用stat和fstat函数查看这些属性，它们返回的是包含所有文件属性的一个信息结构）的信息。

第五章 标准I/O库。

2.文件名

l  不能出现在文件名中的字符只有两个：/和空操作符null。

l  创建新目录时会自动他那两个文件名： . 和 .. 分别指当前目录和父目录。最高层次中二者相同。

         3.路径名

l  没有什么特别的，记住路径名分为绝对路径名和相对路径名就行了。

4.工作目录

l  每个进程都有一个工作目录，有时称其为当前工作目录，所有相对路径名都从工作目录开始解释

5.起始目录

l  登录时，工作目录设置为起始目录

1.5输入和输出

         1.文件描述符

         通常是一个小的非负整数，内核用它标识一个特定进程正在访问的文件。内核打开或创建一个新文件时，它返回一个文件描述台湾省，读、写文件时都会用到它。

2.标准输入、输出和出错

按惯例，每运行一个新程序时，所有shell都为其打开三个描述符：标准输入、输出和出错。若没有做特殊处理，则三个描述符都链向终端。当然大多数shell都提供一种方法，使其中任何一个或所以有这三个描述符都能重新定向到某个文件，如：

ls > file.list

         则标准输出重定向到file.list文件上。

         3.不带缓冲的I/O

         函数open  read  write  lseek  close提供了不带缓冲的I/O，这使得输入和输出可以及时到达。

         4.标准I/O（带缓冲的I/O）

         使用标准I/O函数可以无需担心如何选取最佳的缓冲区大小 ，因为库函数已经帮我们设置好了。它的另一个优点是简化了对输入行的处理，如标准I/O函数fgets函数读一完整的行，而不带缓冲的I/O函数read则读指定的字节数。

1.6程序和进程

         1.程序

         指存放于磁盘上、牌某个目录中的一个可招待文件，使用6个exec函数中的任意一个，将程序读入存储器，并使其执行。

         2.进程和进程ID

         程序执行实例被称为进程，每一个进程都拥有一个唯一的数字标识符，称为进程ID，进程ID一非负整数。

         3.进程控制

         用于控制进程的函数主要有三个：fork（创建一个新进程）、exec（执行程序）、waitpid（暂时停止目前进程的执行，直到有信号来到或子进程结束）。

         4.线程和线程ID

         通常，一个进程拥有至少一个线程，在一个进程内的所以有线程共享同一地址空间、文件描述符、栈以及与进程相关的属性。

         与进程相同，纯种也用ID标识，但是，线程ID只在它所属进程内起作用。

         控制线程的函数与控制进程的函数类似，但另有一套。

1.7出错处理

         1.获得出错信息

         UNIX函数出错时，通常返回一个负值。另外，还可以通过整型变量errno来获得出错信息。如对于open出错时，有大约15种不同的errno值表示各种出错信息（文件不存在，权限问题等）。

         注：在多线程环境中，多个线程共享地址空间，每个线程都有属于它自己的局部errno以免干扰另外一个线程。

         errno有两个应该知道的规则。第一、如果没有出错，则其值不会被一个例程清除；第二、任一函数都不会将errno设为0，在<errno.h>中定义的所以有常量都不为0。

         2.出错恢复

         可将在<errno.h>中定义的各种出错分成致命性的和非致命性两类。对于致命性的错误，无法招待恢复动作，最多只能在用户屏幕上打印一条出错消息或写入日志中，然后程序终止；对于非致命性的出错，本质上是暂时的，例如资源短缺，一般恢复动作是延迟一些时间再试。

         另外，应用程序开发者可以决定他们的程序哪些程序出错是可以恢复的。如果使用一种从错误中恢复的合理策略，那么由于避免了应用程序的异常终止，就能改善应用程序的健壮性。

1.8用户标识

         包括用户ID、组ID、附加组ID，略

1.9信号

         是通知进程已发生某种情况的一种技术。进程处理信号有三种选择：

1、  忽略该信号，由于一些异常产生的后果不确定，所以不推荐你不用这种方式

2、  按系统默认方式处理

3、  提供一个函数，信号发生时则调用该函数，这种方式被称为捕捉信号。

很多情况可以产生信号，可以用中断键（interrupt key）和退出键（quit key），另外就是调用名为kill的函数，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：当向一个进程发送信号时，我们必须是该进程的所以有者或超级用户。

1.10时间值

         UNIX使用两种不同的时间值：日历时间、进程时间

         其中，进程时间分为三种：

                   时钟时间，又称为wall clock time，是进程运行的起止时间差。

                   用户CPU时间，指执行用户指令所用的时间

                   系统CPU时间，指为该进程执行内核程序所经历的时间

         用户/系统CPU时间这种常被称为CUP时间

1.21系统调用和库函数

         所有的操作系统都提供多种服务的入口点，程序由此高内核请求服务，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。但库函数和系统调用二者区别甚大：

1、  库函数会调用一个或多个内核的系统调用，但它们并不是内核的入口点。

2、  库函数和系统调用都以C函数的形式出现，但必要是我们可以替换库函数，但不能替换系统调用。例如对于库函数malloc我们如果不喜欢其操作方式，则可以定义自己的malloc函数。

3、  系统调用通常提供一种最小的接口，而库函数通常提供比较复杂的功能。考虑UNIX下获得当前时间，系统调用只会返回国际标准时间1970年1月1日零点以来所经过的秒数，但库函数则可以利用这个信息转换成多种我们需要的信息。

下图可以较为充分说明库函数和系统调用的区别：