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  • Linux系统调用

    • 启动一个程序对应到Linux操作系统中就是创建进程,创建进程的系统调用叫fork(分支的意思)。

    • 在Linux里,要创建一个新的进程,需要一个老的进程调用fork来实现,其中老的进程叫作父进程,新的进程叫作子进程。

    • 一个进程的运行是要有一个程序的。

    • 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全部拷贝一份,甚至连程序代码也拷贝过来。接下来Linux处理的方法:对于fork系统调用的返回值,如果当前进程是子进程,就返回0;如果当前进程是父进程,就返回子进程的进程号。然后通过if-else语句判断,如果是父进程,还接着做原来应该做的事情;如果是子进程,需要请求另一个系统调用叫execve来执行另一个程序,此时,子进程和父进程就彻底分开,即产生了一个分支(fork)。

    • 父进程调用一个叫waitpid的系统调用,将子进程的进程号作为参数传给它,这样父进程就可以知道子进程是否运行成功。

    • 在操作系统中,每个进程都有自己的内存,互相之间不干扰,有独立的进程内存空间。

    • 对于进程的内存空间来讲,放程序代码的这部分,称为代码段。放进程运行中产生数据的这部分,称为数据段,其中局部变量的部分,在当前函数执行的时候起作用,当进入另一个函数时,这个变量就释放了。动态分配的内存,会较长时间保存,指明才销毁的,这部分称为堆。

    • 对于进程的内存空间,进程自己不用的部分就先不用管,只有进程要去使用部分内存的时候,才会使用内存管理的系统调用来登记,但是这不代表真的就对应到了物理内存。只有真的写入数据的时候,发现没有对应物理内存,才会触发一个中断,现在分配物理内存。

    • Linux在堆里面分配内存的两个系统调用方法:brk和mmap。当分配的内存数量比较小的时候,使用brk,会和原来的堆的数据连在一起。当分配的内存数量比较大的时候,使用mmap,会重新划分一块区域。

    • 对于Linux,一切皆文件。对于文件的操作,下面这六个系统调用是最重要的:
      对于已经有的文件,可以使用open打开这个文件,close关闭这个文件;对于没有的文件,可以使用creat创建文件;打开文件以后,可以使用lseek跳到文件的某个位置;可以对文件的内容进行读写,读的系统调用是read,写是write。

    • 启动一个进程,需要一个程序文件,这是二进制文件;启动的时候,加载一些配置文件,这是文本文件;启动之后会打印一些日志,如果写到硬盘上,也是文本文件;如果把日志打印到交互控制台上,在命令行上打印出来,这是标准输出stdout文件;这个进程的输出可以作为另一个进程的输入,这种方式称为管道文件;进程可以通过网络和其他进程进行通信,建立Socket文件;进程需要访问外部设备,设备也是一个文件;文件都被存储在文件夹里面,文件夹也是一个文件。

    • Linux对每个文件都会分配一个文件描述符(fd),这是一个整数。使用文件描述符,就可以使用系统调用,查看或者干预进程运行。文件操作贯穿始终,它统一了操作的入口,提供了极大的便利。

    • 对于进程间通信:如果通信内容小,可以使用消息队列的方式。消息队列在内核里,可以通过msgget创建一个新的队列,msgsnd将消息发送到消息队列,而消息接收方可以使用msgrcv从队列中取消息;如果进程之间通信内容较大,可以使用共享内存的方式,通过shmget创建一个共享内存块,通过shmat将共享内存映射到自己的内存空间,然后进行读写,对于共享内存存在“竞争”的问题,需要使用信号量的机制。

    • 不同Linux机器通过网络相互通信,要遵循相同的网络协议,如TCP/IP网络协议栈。网络服务通过套接字Socket来提供,在通信之前,双方都要建立一个Socket。通过Socket系统调用建立一个Socket文件,它有一个文件描述符。

    • Glibc是Linux下使用的开源的标准C库,Glibc为程序员提供丰富的API,除了例如字符串处理、数学运算等用户态服务之外,最重要的是封装了操作系统提供的系统服务,即系统调用的封装。每个特定的系统调用对应了至少一个Glibc封装的库函数。

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