学习笔记：UNIX基础知识

前言

因为之前学的不是很系统，现在打算重新开始系统的学并做好学习笔记。
所有操作系统都需要向它们运行的程序提供各种服务（如：执行新程序，打开文件，读文件，分配存储区，获得当前时间等。）

UNIX体系结构

严格意义上来说操作系统（内核）可以被定义为一种软件，其控制着计算机硬件资源并提供程序运行环境。在广义上，操作系统包括内核和其他一些软件（实用程序，应用软件，shell，以及库函数等）给与计算机独有的特性并使计算机能够发挥作用。

从其体系结构图中可以看到：kernel(内核)相对较小，位于环境中心，其接口被称为system calls(系统调用)，系统调用的接口可以为shell(特殊的应用程序)，library routines(库函数)。应用程序可以使用shell，系统调用以及库函数。

登录

登录名在/etc/passwd文件中。口令文件中登录项由7个以冒号分隔的字段组成
（登录名：加密口令：数值用户ID：数值组ID：注释字段：其实目录：shell程序）

shell是一个命令行解释器，它读取用户输入，然后执行命令，用户通常用终端（交互式shell），有时则通过文件（称为shell脚本），向shell进行输入。系统从口令文件中登录项的最后一个字段中了解到应该为该用户执行哪个shell
Linux系统提供多种不同的Shell以供选择。常用的有Bourne Shell（简称sh）、C-Shelll（简称csh）、Korn Shell（简称ksh）和Bourne Again Shell (简称bash)。
　　(1)Bourne Shell(sh)是AT&T Bell实验室的 Steven Bourne为AT&T的Unix开发的，它是Unix的默认Shell，也是其它Shell的开发基础。Bourne Shell在编程方面相当优秀，但在处理与用户的交互方面不如其它几种Shell。
　　
(2)C Shell(csh)是加州伯克利大学的Bill Joy为BSD Unix开发的，与sh不同，它的语法与C语言很相似。它提供了Bourne Shell所不能处理的用户交互特征，如命令补全、命令别名、历史命令替换等。但是，C Shell与BourneShell并不兼容。
　　
(3)Korn Shell(ksh)是AT&T Bell实验室的David Korn开发的，它集合了C Shell和Bourne Shell的优点，并且与Bourne Shell向下完全兼容。Korn Shell的效率很高，其命令交互界面和编程交互界面都很好。
　　
(4)Bourne Again Shell (即bash)是自由软件基金会(GNU)开发的一个Shell，它是Linux系统中一个默认的Shell。Bash不但与Bourne Shell兼容，还继承了C Shell、Korn Shell等优点。

文件和目录

UNIX文件系统是目录和文件组成的一个层次结构，目录的起点称为根（root——/）。
*目录*是一个包含许多目录项的*文件*，可以认为每个目录项都包含一个文件名与说明该文件系统的属性信息。文件属性是指文件类型，文件大小，文件所有者，文件权限以及文件最后修改时间等。

目录中各个名字称为文件名。不能出现在文件名中的字符只有斜线（/）和空操作符（null）两个。因为斜线（/）代表根文件，空操作符用来终止一个路径名。

路径表示从根文件路径开始的称为绝对路径，否则为相对路径。
登录时，工作目录设置为起始目录，起始目录从口令文件中相应用户的登录项中取得。

输入和输出

1.文件描述符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。当内核打开一个已有文件或创建一个新文件时，它返回一个文件描述符。在读写文件时可使用它。
2.每当运行一个新程序时，所有的shell都为其打开三个文件描述符：标准输入，标准输出，标准出错。
3.函数open，read，write，lseek，close提供了不用缓冲的I/O。这些函数都使用文件描述符。
4，标准I/O提供一种对不用缓冲I/O函数带缓冲的接口，使用标准I/O函数可以无需担心如何取得最佳的缓冲区大小，简化了对输入行的处理。

程序和进程

1.程序是存放在磁盘上处于某个目录中的一个可执行文件。（使用6个exec函数中的一个由内核将程序读入存储器并将其执行）
2.程序的执行实例被称为进程。（有些操作系统用任务表示正在被执行的程序）
进程ID是一个非负整数，用它来确保每个进程都有一个唯一的数字标识符。
3.有三个用于进程控制的主要函数：fork,exec,waitpid。
4.一个进程只有一个控制线程，同一时刻只执行一组机器指令。在一个进程内的所有线程共享同一地址单元，文件描述符，栈以及与进程想关的属性。要考虑避免不一致性——在各线程在访问共享数据时。
线程ID只在它所属进程内起作用。当在一个进程中对多个线程进行操纵时，用线程ID引用相应的线程。

出错处理

当UNIX函数出错时，常常返回一个负值，整型变量errno通常被设置为含有附加信息的一个值；某些函数并不返回负值而是用另一种约定。
使用errno有两条规则：1.若没出错，则其值不会被一个例程清除，仅当函数的返回值指明出错时才检验其值；2.任一函数都不会将errno值置为0.

信号

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，2.按系统默认方式处理，3.捕捉该信号（信号发生时调用某一自己写的函数）。
限制：向一个进程发送信号时，我们必须是该进程的所有者或是超级用户。