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[26276] 2020-10-14_对不起，学会这些Linux知识后，我有点飘

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-19
2020-10-14_对不起，学会这些Linux知识后，我有点飘 ❞ 对 不 起 ， 学 会 这 些   L i n u x   知 识 后 ， 我 有 点 飘 L i n u x 学 习   2 0 2 0 - 1 0 - 1 4 以 下 文 章 来 源 于 程 序 员 c x u a n   ， 作 者 c x u a n 来 自 公 众 号 ： 来 自 公 众 号 ： 程 序 员 程 序 员 c x u a n L i n u x   简 介 简 介 U N I X   是 一 个 交 互 式 系 统 ， 用 于 同 时 处 理 多 进 程 和 多 用 户 同 时 在 线 。 为 什 么 要 说   U N I X ， 那 是 因 为   L i n u x 是 由   U N I X   发 展 而 来 的 ， U N I X   是 由 程 序 员 设 计 ， 它 的 主 要 服 务 对 象 也 是 程 序 员 。 L i n u x   继 承 了   U N I X 的 设 计 目 标 。 从 智 能 手 机 到 汽 车 ， 超 级 计 算 机 和 家 用 电 器 ， 从 家 用 台 式 机 到 企 业 服 务 器 ， L i n u x   操 作 系 统 无 处 不 在 。 大 多 数 程 序 员 都 喜 欢 让 系 统 尽 量 简 单 ， 优 雅 并 具 有 一 致 性 。 举 个 例 子 ， 从 最 底 层 的 角 度 来 讲 ， 一 个 文 件 应 该 只 是 一 个 字 节 集 合 。 为 了 实 现 顺 序 存 取 、 随 机 存 取 、 按 键 存 取 、 远 程 存 取 只 能 是 妨 碍 你 的 工 作 。 相 同 的 ， 如 果 命 令 意 味 着 只 列 出 以   A   为 开 头 的 所 有 文 件 ， 那 么 命 令 应 该 会 移 除 所 有 以   A   为 开 头 的 文 件 而 不 是 只 删 除 文 件 名 是     的 文 件 。 这 个 特 性 也 是 ❝ ❝ 最 小 吃 惊 原 则 一 半 常 用 于 用 户 界 面 和 软 件 设 计 。 它 的 原 型 是 ： 该 功 能 或 者 特 征 应 该 符 合 用 户 的 预 期 ， 不 应 该 使 用 户 感 到 惊 讶 和 震 惊 。 一 些 有 经 验 的 程 序 员 通 常 希 望 系 统 具 有 较 强 的 功 能 性 和 灵 活 性 。 设 计   L i n u x   的 一 个 基 本 目 标 是 每 个 应 用 程 序 只 做 一 件 事 情 并 把 他 做 好 。 所 以 编 译 器 只 负 责 编 译 的 工 作 ， 编 译 器 不 会 产 生 列 表 ， 因 为 有 其 他 应 用 比 编 译 器 做 的 更 好 。 很 多 人 都 不 喜 欢 冗 余 ， 为 什 么 在   c p   就 能 描 述 清 楚 你 想 干 什 么 时 候 还 使 用   c o p y ？ 这 完 全 是 在 浪 费 宝 贵 的   。 为 了 从 文 件 中 提 取 所 有 包 含 字 符 串     的 行 ， L i n u x   程 序 员 应 该 输 入 程 序 员 程 序 员 c x u a n   . c x u a n   写 的 文 章 还 不 错 。 会 分 享 计 算 机 底 层 、 计 算 机 网 络 、 操 作 系 统 ， J a v a 基 础 、 框 架 、 源 码 等 文 章 。 l s   A * r m   A * A * 最 小 吃 惊 原 则 ( p r i n c i p l e   o f   l e a s t   s u r p r i s e ) h a c k i n g   t i m e a r d
L i n u x   接 口 接 口 L i n u x   系 统 是 一 种 金 字 塔 模 型 的 系 统 ， 如 下 所 示 应 用 程 序 发 起 系 统 调 用 把 参 数 放 在 寄 存 器 中 ( 有 时 候 放 在 栈 中 ) ， 并 发 出     系 统 陷 入 指 令 切 换 用 户 态 至 内 核 态 。 因 为 不 能 直 接 在   C   中 编 写   t r a p   指 令 ， 因 此   C   提 供 了 一 个 库 ， 库 中 的 函 数 对 应 着 系 统 调 用 。 有 些 函 数 是 使 用 汇 编 编 写 的 ， 但 是 能 够 从   C   中 调 用 。 每 个 函 数 首 先 把 参 数 放 在 合 适 的 位 置 然 后 执 行 系 统 调 用 指 令 。 因 此 如 果 你 想 要 执 行   r e a d   系 统 调 用 的 话 ， C   程 序 会 调 用   r e a d   函 数 库 来 执 行 。 这 里 顺 便 提 一 下 ， 是 由   P O S I X   指 定 的 库 接 口 而 不 是 系 统 调 用 接 口 。 也 就 是 说 ， P O S I X   会 告 诉 一 个 标 准 系 统 应 该 提 供 哪 些 库 过 程 ， 它 们 的 参 数 是 什 么 ， 它 们 必 须 做 什 么 以 及 它 们 必 须 返 回 什 么 结 果 。 除 了 操 作 系 统 和 系 统 调 用 库 外 ， L i n u x   操 作 系 统 还 要 提 供 一 些 标 准 程 序 ， 比 如 文 本 编 辑 器 、 编 译 器 、 文 件 操 作 工 具 等 。 直 接 和 用 户 打 交 道 的 是 上 面 这 些 应 用 程 序 。 因 此 我 们 可 以 说   L i n u x   具 有 三 种 不 同 的 接 口 ： 「 系 统 调 用 接 口 、 库 函 数 接 口 和 应 用 程 序 接 口 」 「 系 统 调 用 接 口 、 库 函 数 接 口 和 应 用 程 序 接 口 」 L i n u x   中 的     和   U N I X   中 的 非 常 相 似 ， 这 种   G U I   创 建 一 个 桌 面 环 境 ， 包 括 窗 口 、 目 标 和 文 件 夹 、 工 具 栏 和 文 件 拖 拽 功 能 。 一 个 完 整 的   G U I   还 包 括 窗 口 管 理 器 以 及 各 种 应 用 程 序 。 g r e p   a r d   f t r a p G U I ( G r a p h i c a l   U s e r   I n t e r f a c e )
L i n u x   上 的   G U I   由   X   窗 口 支 持 ， 主 要 组 成 部 分 是   X   服 务 器 、 控 制 键 盘 、 鼠 标 、 显 示 器 等 。 当 在   L i n u x 上 使 用 图 形 界 面 时 ， 用 户 可 以 通 过 鼠 标 点 击 运 行 程 序 或 者 打 开 文 件 ， 通 过 拖 拽 将 文 件 进 行 复 制 等 。 L i n u x   组 成 部 分 组 成 部 分 事 实 上 ， L i n u x   操 作 系 统 可 以 由 下 面 这 几 部 分 构 成 ： 引 导 程 序 是 管 理 计 算 机 启 动 过 程 的 软 件 ， 对 于 大 多 数 用 户 而 言 ， 只 是 弹 出 一 个 屏 幕 ， 但 其 实 内 部 操 作 系 统 做 了 很 多 事 情 ： 内 核 是 操 作 系 统 的 核 心 ， 负 责 管 理   C P U 、 内 存 和 外 围 设 备 等 。 ： 这 是 一 个 引 导 用 户 空 间 并 负 责 控 制 守 护 程 序 的 子 系 统 。 一 旦 从 引 导 加 载 程 序 移 交 了 初 始 引 导 ， 它 就 是 用 于 管 理 引 导 过 程 的 初 始 化 系 统 。 ： 后 台 进 程 顾 名 思 义 就 是 在 后 台 运 行 的 程 序 ， 比 如 打 印 、 声 音 、 调 度 等 ， 它 们 可 以 在 引 导 过 程 中 启 动 ， 也 可 以 在 登 录 桌 面 后 启 动 ： 这 是 在 监 视 器 上 显 示 图 形 的 子 系 统 。 通 常 将 其 称 为   X   服 务 器 或   X 。 ： 这 是 用 户 与 之 实 际 交 互 的 部 分 ， 有 很 多 桌 面 环 境 可 供 选 择 ， 每 个 桌 面 环 境 都 包 含 内 置 应 用 程 序 ， 比 如 文 件 引 导 程 序 ( B o o t l o a d e r ) 内 核 ( K e r n e l ) 初 始 化 系 统 ( I n i t   S y s t e m ) 后 台 进 程 ( D a e m o n ) 图 形 服 务 器 ( G r a p h i c a l   s e r v e r ) 桌 面 环 境 ( D e s k t o p   e n v i r o n m e n t )
管 理 器 、 W e b   浏 览 器 、 游 戏 等 ： 桌 面 环 境 不 提 供 完 整 的 应 用 程 序 ， 就 像 W i n d o w s   和   m a c O S   一 样 ， L i n u x   提 供 了 成 千 上 万 个 可 以 轻 松 找 到 并 安 装 的 高 质 量 软 件 。 S h e l l 尽 管   L i n u x   应 用 程 序 提 供 了   G U I   ， 但 是 大 部 分 程 序 员 仍 偏 好 于 使 用 ， 称 为 。 用 户 通 常 在   G U I   中 启 动 一 个   s h e l l   窗 口 然 后 就 在 s h e l l   窗 口 下 进 行 工 作 。 s h e l l   命 令 行 使 用 速 度 快 、 功 能 更 强 大 、 而 且 易 于 扩 展 、 并 且 不 会 带 来 。 下 面 会 介 绍 一 些 最 简 单 的   b a s h   s h e l l 。 当   s h e l l   启 动 时 ， 它 首 先 进 行 初 始 化 ， 在 屏 幕 上 输 出 一 个   ， 通 常 是 一 个 百 分 号 或 者 美 元 符 号 ， 等 待 用 户 输 入 等 用 户 输 入 一 个 命 令 后 ， s h e l l   提 取 其 中 的 第 一 个 词 ， 这 里 的 词 指 的 是 被 空 格 或 制 表 符 分 隔 开 的 一 连 串 字 符 。 假 定 这 个 词 是 将 要 运 行 程 序 的 程 序 名 ， 那 么 就 会 搜 索 这 个 程 序 ， 如 果 找 到 了 这 个 程 序 就 会 运 行 它 。 然 后   s h e l l   会 将 自 己 挂 起 直 到 程 序 运 行 完 毕 ， 之 后 再 尝 试 读 入 下 一 条 指 令 。 s h e l l   也 是 一 个 普 通 的 用 户 程 序 。 它 的 主 要 功 能 就 是 读 取 用 户 的 输 入 和 显 示 计 算 的 输 出 。 s h e l l   命 令 中 可 以 包 含 参 数 ， 它 们 作 为 字 符 串 传 递 给 所 调 用 的 程 序 。 比 如 应 用 程 序 ( A p p l i c a t i o n s ) 命 令 行 ( c o m m a n d - l i n e   i n t e r f a c e ) s h e l l 肢 体 重 复 性 劳 损 ( R S I ) 提 示 符 ( p r o m p t )
会 调 用   c p   应 用 程 序 并 包 含 两 个 参 数     和   。 这 个 程 序 会 解 释 第 一 个 参 数 是 一 个 已 经 存 在 的 文 件 名 ， 然 后 创 建 一 个 该 文 件 的 副 本 ， 名 称 为   d e s t 。 并 不 是 所 有 的 参 数 都 是 文 件 名 ， 比 如 下 面 第 一 个 参 数   - 2 0 ， 会 告 诉   h e a d   应 用 程 序 打 印 文 件 的 前   2 0   行 ， 而 不 是 默 认 的   1 0   行 。 控 制 命 令 操 作 或 者 指 定 可 选 值 的 参 数 称 为 ， 按 照 惯 例 标 志 应 该 使 用     来 表 示 。 这 个 符 号 是 必 要 的 ， 比 如 是 一 个 完 全 合 法 的 命 令 ， 它 会 告 诉   h e a d   程 序 输 出 文 件 名 为   2 0   的 文 件 的 前   1 0   行 ， 然 后 输 出 文 件 名 为 f i l e   文 件 的 前   1 0   行 。 L i n u x   操 作 系 统 可 以 接 受 一 个 或 多 个 参 数 。 为 了 更 容 易 的 指 定 多 个 文 件 名 ， s h e l l   支 持   ， 也 被 称 为 。 比 如 ，   可 以 匹 配 一 个 或 者 多 个 可 能 的 字 符 串 告 诉   l s   列 举 出 所 有 文 件 名 以     结 束 的 文 件 。 如 果 同 时 存 在 多 个 文 件 ， 则 会 在 后 面 进 行 并 列 。 另 一 个 通 配 符 是 问 号 ， 负 责 匹 配 任 意 一 个 字 符 。 一 组 在 中 括 号 中 的 字 符 可 以 表 示 其 中 任 意 一 个 ， 因 此 会 列 举 出 所 有 以   、   或 者     开 头 的 文 件 。 s h e l l   应 用 程 序 不 一 定 通 过 终 端 进 行 输 入 和 输 出 。 s h e l l   启 动 时 ， 就 会 获 取   「 标 准 输 入 、 标 准 输 出 、 标 准 「 标 准 输 入 、 标 准 输 出 、 标 准 错 误 」 错 误 」 文 件 进 行 访 问 的 能 力 。 标 准 输 出 是 从 键 盘 输 入 的 ， 标 准 输 出 或 者 标 准 错 误 是 输 出 到 显 示 器 的 。 许 多   L i n u x   程 序 默 认 是 从 标 准 输 入 进 行 输 入 并 从 标 准 输 出 进 行 输 出 。 比 如 会 调 用   s o r t   程 序 ， 会 从 终 端 读 取 数 据 ( 直 到 用 户 输 入   c t r l - d   结 束 ) ， 根 据 字 母 顺 序 进 行 排 序 ， 然 后 将 结 果 输 出 到 屏 幕 上 。 c p   s r c   d e s t s r c d e s t h e a d   - 2 0   f i l e 标 志 ( f l a g ) - h e a d   2 0   f i l e 魔 法 字 符 ( m a g i c   c h a r a c t e r ) 通 配 符 ( w i l d   c a r d s ) * l s   * . c . c l s   [ a b c ] * a b c s o r t  
❞ 通 常 还 可 以 重 定 向 标 准 输 入 和 标 准 输 出 ， 重 定 向 标 准 输 入 使 用     后 面 跟 文 件 名 。 标 准 输 出 可 以 通 过 一 个 大 于 号     进 行 重 定 向 。 允 许 一 个 命 令 中 重 定 向 标 准 输 入 和 输 出 。 例 如 命 令 会 使   s o r t   从 文 件   i n   中 得 到 输 入 ， 并 把 结 果 输 出 到   o u t   文 件 中 。 由 于 标 准 错 误 没 有 重 定 向 ， 所 以 错 误 信 息 会 直 接 打 印 到 屏 幕 上 。 从 标 准 输 入 读 入 ， 对 其 进 行 处 理 并 将 其 写 入 到 标 准 输 出 的 程 序 称 为   。 考 虑 下 面 由 三 个 分 开 的 命 令 组 成 的 指 令 首 先 会 调 用   s o r t   应 用 程 序 ， 从 标 准 输 入   i n   中 进 行 读 取 ， 并 通 过 标 准 输 出 到   t e m p 。 当 程 序 运 行 完 毕 后 ， s h e l l   会 运 行   h e a d   ， 告 诉 它 打 印 前   3 0   行 ， 并 在 标 准 输 出 ( 默 认 为 终 端 ) 上 打 印 。 最 后 ， t e m p   临 时 文 件 被 删 除 。 「 轻 轻 的 ， 你 走 了 ， 你 挥 一 挥 衣 袖 ， 不 带 走 一 片 云 彩 」 「 轻 轻 的 ， 你 走 了 ， 你 挥 一 挥 衣 袖 ， 不 带 走 一 片 云 彩 」 。 命 令 行 中 的 第 一 个 程 序 通 常 会 产 生 输 出 ， 在 上 面 的 例 子 中 ， 产 生 的 输 出 都 不   t e m p   文 件 接 收 。 然 而 ， L i n u x 还 提 供 了 一 个 简 单 的 命 令 来 做 这 件 事 ， 例 如 下 面 上 面     称 为 竖 线 符 号 ， 它 的 意 思 是 从   s o r t   应 用 程 序 产 生 的 排 序 输 出 会 直 接 作 为 输 入 显 示 ， 无 需 创 建 、 使 用 和 移 除 临 时 文 件 。 由 管 道 符 号 连 接 的 命 令 集 合 称 为 。 例 如 如 下 对 任 意 以     结 尾 的 文 件 中 包 含     的 行 被 写 到 标 准 输 出 中 ， 然 后 进 行 排 序 。 这 些 内 容 中 的 前   3 0   行 被   h e a d   出 来 并 传 给   t a i l   ， 它 又 将 最 后   5   行 传 递 给   f o o 。 这 个 例 子 提 供 了 一 个 管 道 将 多 个 命 令 连 接 起 来 。 可 以 把 一 系 列   s h e l l   命 令 放 在 一 个 文 件 中 ， 然 后 将 此 文 件 作 为 输 入 来 运 行 。 s h e l l   会 按 照 顺 序 对 他 们 进 行 处 理 ， 就 像 在 键 盘 上 键 入 命 令 一 样 。 包 含   s h e l l   命 令 的 文 件 被 称 为   。 ❝ ❝ 推 荐 一 个   s h e l l   命 令 的 学 习 网 站 ： h t t p s : / / w w w . s h e l l s c r i p t . s h / s h e l l   脚 本 其 实 也 是 一 段 程 序 ， s h e l l   脚 本 中 可 以 对 变 量 进 行 赋 值 ， 也 包 含 循 环 控 制 语 句 比 如   「 「 i f 、 、 f o r 、 、 w h i l e 」 」   等 ， s h e l l   的 设 计 目 标 是 让 其 看 起 来 和   C   相 似 ( T h e r e   i s   n o   d o u b t   t h a t   C   i s   f a t h e r ) 。 由 于   s h e l l 也 是 一 个 用 户 程 序 ， 所 以 用 户 可 以 选 择 不 同 的   s h e l l 。 < > s o r t   < i n   > o u t 过 滤 器 s o r t   < i n   > t e m p ; h e a d   - 3 0   < t e m p ; r m   t e m p s o r t   < i n   |   h e a d   - 3 0 | 管 道 ( p i p e l i n e ) g r e p   c x u a n   * . c   |   s o r t   |   h e a d   - 3 0   |   t a i l   - 5   > f 0 0 . c c x u a n s h e l l   脚 本 ( s h e l l   s c r i p t s )
L i n u x   应 用 程 序 应 用 程 序 L i n u x   的 命 令 行 也 就 是   s h e l l ， 它 由 大 量 标 准 应 用 程 序 组 成 。 这 些 应 用 程 序 主 要 有 下 面 六 种 文 件 和 目 录 操 作 命 令 过 滤 器 文 本 程 序 系 统 管 理 程 序 开 发 工 具 ， 例 如 编 辑 器 和 编 译 器 其 他 除 了 这 些 标 准 应 用 程 序 外 ， 还 有 其 他 应 用 程 序 比 如   「 「 W e b   浏 览 器 、 多 媒 体 播 放 器 、 图 片 浏 览 器 、 办 公 浏 览 器 、 多 媒 体 播 放 器 、 图 片 浏 览 器 、 办 公 软 件 和 游 戏 程 序 等 」 软 件 和 游 戏 程 序 等 」 。 我 们 在 上 面 的 例 子 中 已 经 见 过 了 几 个   L i n u x   的 应 用 程 序 ， 比 如   s o r t 、 c p 、 l s 、 h e a d ， 下 面 我 们 再 来 认 识 一 下 其 他   L i n u x   的 应 用 程 序 。 我 们 先 从 几 个 例 子 开 始 讲 起 ， 比 如 是 将   a   复 制 一 个 副 本 为   b   ， 而 是 将   a   移 动 到   b   ， 但 是 删 除 原 文 件 。 上 面 这 两 个 命 令 有 一 些 区 别 ，   是 将 文 件 进 行 复 制 ， 复 制 完 成 后 会 有 两 个 文 件   a   和   b ； 而     相 当 于 是 文 件 的 移 动 ， 移 动 完 成 后 就 不 再 有   a   文 件 。   命 令 可 以 把 多 个 文 件 内 容 进 行 连 接 。 使 用     可 以 删 除 文 件 ； 使 用     可 以 允 许 所 有 者 改 变 访 问 权 限 ； 文 件 目 录 的 的 创 建 和 删 除 可 以 使 用     和     命 令 ； 使 用     可 以 查 看 目 录 文 件 ， l s   可 以 显 示 很 多 属 性 ， 比 如 大 小 、 用 户 、 创 建 日 期 等 ； s o r t 决 定 文 件 的 显 示 顺 序 L i n u x   应 用 程 序 还 包 括 过 滤 器   g r e p ，   从 标 准 输 入 或 者 一 个 或 多 个 输 入 文 件 中 提 取 特 定 模 式 的 行 ；   将 输 入 进 行 排 序 并 输 出 到 标 准 输 出 ；   提 取 输 入 的 前 几 行 ； t a i l   提 取 输 入 的 后 面 几 行 ； 除 此 之 外 的 过 滤 器 还 有     和   ， 允 许 对 文 本 行 的 剪 切 和 复 制 ；   将 输 入 转 换 为   A S C I I   ；   实 现 字 符 大 小 写 转 换 ；   为 格 式 化 打 印 输 出 等 。 程 序 编 译 工 具 使 用   ；   命 令 用 于 自 动 编 译 ， 这 是 一 个 很 强 大 的 命 令 ， 它 用 于 维 护 一 个 大 的 程 序 ， 往 往 这 类 程 序 的 源 码 由 许 多 文 件 构 成 。 典 型 的 ， 有 一 些 是   ， 源 文 件 通 常 使 用     指 令 包 含 这 些 文 件 ， m a k e   的 作 用 就 是 跟 踪 哪 些 文 件 属 于 头 文 件 ， 然 后 安 排 自 动 编 译 的 过 程 。 c p   a   b m v   a   b c p m v c a t r m c h m o d m k d i r r m d i r l s g r e p s o r t h e a d c u t p a s t e o d t r p r g c c m a k e h e a d e r   f i l e s   头 文 件 i n c l u d e
❞ 下 面 列 出 了   P O S I X   的 标 准 应 用 程 序 程 序 程 序 应 用 应 用 l s 列 出 目 录 c p 复 制 文 件 h e a d 显 示 文 件 的 前 几 行 m a k e 编 译 文 件 生 成 二 进 制 文 件 c d 切 换 目 录 m k d i r 创 建 目 录 c h m o d 修 改 文 件 访 问 权 限 p s 列 出 文 件 进 程 p r 格 式 化 打 印 r m 删 除 一 个 文 件 r m d i r 删 除 文 件 目 录 t a i l 提 取 文 件 最 后 几 行 t r 字 符 集 转 换 g r e p 分 组 c a t 将 多 个 文 件 连 续 标 准 输 出 o d 以 八 进 制 显 示 文 件 c u t 从 文 件 中 剪 切 p a s t e 从 文 件 中 粘 贴 L i n u x   内 核 结 构 内 核 结 构 在 上 面 我 们 看 到 了   L i n u x   的 整 体 结 构 ， 下 面 我 们 从 整 体 的 角 度 来 看 一 下   L i n u x   的 内 核 结 构 内 核 直 接 坐 落 在 硬 件 上 ， 内 核 的 主 要 作 用 就 是   I / O   交 互 、 内 存 管 理 和 控 制   C P U   访 问 。 上 图 中 还 包 括 了     和   ， 中 断 是 与 设 备 交 互 的 主 要 方 式 。 中 断 出 现 时 调 度 器 就 会 发 挥 作 用 。 这 里 的 低 级 代 码 停 止 正 在 运 行 的 进 程 ， 将 其 状 态 保 存 在 内 核 进 程 结 构 中 ， 并 启 动 驱 动 程 序 。 进 程 调 度 也 会 发 生 在 内 核 完 成 一 些 操 作 并 且 启 动 用 户 进 程 的 时 候 。 图 中 的 调 度 器 是   d i s p a t c h e r 。 ❝ ❝ 注 意 这 里 的 调 度 器 是     而 不 是   ， 这 两 者 是 有 区 别 的 s c h e d u l e r   和   d i s p a t c h e r   都 是 和 进 程 调 度 相 关 的 概 念 ， 不 同 的 是   s c h e d u l e r   会 从 几 个 进 程 中 随 意 选 取 一 个 进 程 ； 而   d i s p a t c h e r   会 给   s c h e d u l e r   选 择 的 进 程 分 配   C P U 。 然 后 ， 我 们 把 内 核 系 统 分 为 三 部 分 。 I / O   部 分 负 责 与 设 备 进 行 交 互 以 及 执 行 网 络 和 存 储   I / O   操 作 的 所 有 内 核 中 断 调 度 器 d i s p a t c h e r s c h e d u l e r
部 分 。 从 图 中 可 以 看 出   I / O   层 次 的 关 系 ， 最 高 层 是 一 个 ， 也 就 是 说 不 管 文 件 是 来 自 内 存 还 是 磁 盘 中 ， 都 是 经 过 虚 拟 文 件 系 统 中 的 。 从 底 层 看 ， 所 有 的 驱 动 都 是 字 符 驱 动 或 者 块 设 备 驱 动 。 二 者 的 主 要 区 别 就 是 是 否 允 许 随 机 访 问 。 网 络 驱 动 设 备 并 不 是 一 种 独 立 的 驱 动 设 备 ， 它 实 际 上 是 一 种 字 符 设 备 ， 不 过 网 络 设 备 的 处 理 方 式 和 字 符 设 备 不 同 。 上 面 的 设 备 驱 动 程 序 中 ， 每 个 设 备 类 型 的 内 核 代 码 都 不 同 。 字 符 设 备 有 两 种 使 用 方 式 ， 有 的 比 如   v i 或 者   e m a c s   ， 需 要 每 一 个 键 盘 输 入 。 其 他 的 比 如   s h e l l   ， 是 需 要 输 入 一 行 按 回 车 键 将 字 符 串 发 送 给 程 序 进 行 编 辑 。 网 络 软 件 通 常 是 模 块 化 的 ， 由 不 同 的 设 备 和 协 议 来 支 持 。 大 多 数   L i n u x   系 统 在 内 核 中 包 含 一 个 完 整 的 硬 件 路 由 器 的 功 能 ， 但 是 这 个 不 能 和 外 部 路 由 器 相 比 ， 路 由 器 上 面 是 ， 包 括   T C P / I P   协 议 ， 协 议 栈 上 面 是   s o c k e t   接 口 ， s o c k e t   负 责 与 外 部 进 行 通 信 ， 充 当 了 门 的 作 用 。 磁 盘 驱 动 上 面 是   I / O   调 度 器 ， 它 负 责 排 序 和 分 配 磁 盘 读 写 操 作 ， 以 尽 可 能 减 少 磁 头 的 无 用 移 动 。 I / O   右 边 的 是 内 存 部 件 ， 程 序 被 装 载 进 内 存 ， 由   C P U   执 行 ， 这 里 会 涉 及 到 虚 拟 内 存 的 部 件 ， 页 面 的 换 入 和 换 出 是 如 何 进 行 的 ， 坏 页 面 的 替 换 和 经 常 使 用 的 页 面 会 进 行 缓 存 。 进 程 模 块 负 责 进 程 的 创 建 和 终 止 、 进 程 的 调 度 、 L i n u x   把 进 程 和 线 程 看 作 是 可 运 行 的 实 体 ， 并 使 用 统 一 的 调 度 策 略 来 进 行 调 度 。 在 内 核 最 顶 层 的 是 系 统 调 用 接 口 ， 所 有 的 系 统 调 用 都 是 经 过 这 里 ， 系 统 调 用 会 触 发 一 个   t r a p ， 将 系 统 从 用 户 态 转 换 为 内 核 态 ， 然 后 将 控 制 权 移 交 给 上 面 的 内 核 部 件 。 L i n u x   进 程 和 线 程 进 程 和 线 程 下 面 我 们 就 深 入 理 解 一 下   L i n u x   内 核 来 理 解   L i n u x   的 基 本 概 念 之 进 程 和 线 程 。 系 统 调 用 是 操 作 系 统 本 身 的 接 口 ， 它 对 于 创 建 进 程 和 线 程 ， 内 存 分 配 ， 共 享 文 件 和   I / O   来 说 都 很 重 要 。 我 们 将 从 各 个 版 本 的 共 性 出 发 来 进 行 探 讨 。 基 本 概 念 基 本 概 念 每 个 进 程 都 会 运 行 一 段 独 立 的 程 序 ， 并 且 在 初 始 化 的 时 候 拥 有 一 个 独 立 的 控 制 线 程 。 换 句 话 说 ， 每 个 进 程 都 会 有 一 个 自 己 的 程 序 计 数 器 ， 这 个 程 序 计 数 器 用 来 记 录 下 一 个 需 要 被 执 行 的 指 令 。 L i n u x   允 许 进 程 在 运 行 时 创 建 额 外 的 线 程 。 虚 拟 文 件 系 统 一 键 式 协 议 栈
❞ L i n u x   是 一 个 多 道 程 序 设 计 系 统 ， 因 此 系 统 中 存 在 彼 此 相 互 独 立 的 进 程 同 时 运 行 。 此 外 ， 每 个 用 户 都 会 同 时 有 几 个 活 动 的 进 程 。 因 为 如 果 是 一 个 大 型 系 统 ， 可 能 有 数 百 上 千 的 进 程 在 同 时 运 行 。 在 某 些 用 户 空 间 中 ， 即 使 用 户 退 出 登 录 ， 仍 然 会 有 一 些 后 台 进 程 在 运 行 ， 这 些 进 程 被 称 为   。 L i n u x   中 有 一 种 特 殊 的 守 护 进 程 被 称 为     ， 计 划 守 护 进 程 可 以 每 分 钟 醒 来 一 次 检 查 是 否 有 工 作 要 做 ， 做 完 会 继 续 回 到 睡 眠 状 态 等 待 下 一 次 唤 醒 。 ❝ ❝ C r o n   是 一 个 守 护 程 序 ， 可 以 做 任 何 你 想 做 的 事 情 ， 比 如 说 你 可 以 定 期 进 行 系 统 维 护 、 定 期 进 行 系 统 备 份 等 。 在 其 他 操 作 系 统 上 也 有 类 似 的 程 序 ， 比 如   M a c   O S   X   上   C r o n   守 护 程 序 被 称 为     的 守 护 进 程 。 在   W i n d o w s   上 可 以 被 称 为   。 在   L i n u x   系 统 中 ， 进 程 通 过 非 常 简 单 的 方 式 来 创 建 ，   系 统 调 用 会 创 建 一 个 源 进 程 的 。 调 用   f o r k   函 数 的 进 程 被 称 为   ， 使 用   f o r k   函 数 创 建 出 来 的 进 程 被 称 为   。 父 进 程 和 子 进 程 都 有 自 己 的 内 存 映 像 。 如 果 在 子 进 程 创 建 出 来 后 ， 父 进 程 修 改 了 一 些 变 量 等 ， 那 么 子 进 程 是 看 不 到 这 些 变 化 的 ， 也 就 是   f o r k   后 ， 父 进 程 和 子 进 程 相 互 独 立 。 虽 然 父 进 程 和 子 进 程 保 持 相 互 独 立 ， 但 是 它 们 却 能 够 共 享 相 同 的 文 件 ， 如 果 在   f o r k   之 前 ， 父 进 程 已 经 打 开 了 某 个 文 件 ， 那 么   f o r k   后 ， 父 进 程 和 子 进 程 仍 然 共 享 这 个 打 开 的 文 件 。 对 共 享 文 件 的 修 改 会 对 父 进 程 和 子 进 程 同 时 可 见 。 那 么 该 如 何 区 分 父 进 程 和 子 进 程 呢 ？ 子 进 程 只 是 父 进 程 的 拷 贝 ， 所 以 它 们 几 乎 所 有 的 情 况 都 一 样 ， 包 括 内 守 护 进 程 ( d a e m o n ) 计 划 守 护 进 程 ( C r o n   d a e m o n ) l a u n c h d 计 划 任 务 ( T a s k   S c h e d u l e r ) f o r k 拷 贝 ( 副 本 ) 父 进 程 ( p a r e n t   p r o c e s s ) 子 进 程 ( c h i l d   p r o c e s s )
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