內(nèi)核：管理和分配計(jì)算機(jī)資源（即CPU、RAM和設(shè)備）的核心軟件層

Linux內(nèi)核可執(zhí)行文件采用／boot／vmlinuz或類似的路徑名，“z”表明內(nèi)核是經(jīng)過壓縮的可執(zhí)行文件。

內(nèi)核主要任務(wù)：

? ? （1）進(jìn)程調(diào)度：Linux屬于搶占式多任務(wù)系統(tǒng)，多個(gè)進(jìn)程（即運(yùn)行中的程序）可同時(shí)駐留于內(nèi)存，都能獲得對(duì)CPU的使用權(quán)

? ? （2）內(nèi)存管理：以高效、公平地方式在進(jìn)程之間共享這一資源，Linux采用了虛擬內(nèi)存管理機(jī)制。

?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 虛擬內(nèi)存管理機(jī)制優(yōu)勢(shì)：

?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? a. 進(jìn)程與進(jìn)程之間、進(jìn)程與內(nèi)核之間彼此隔離；一個(gè)進(jìn)程無法讀取或修改內(nèi)核或掐他進(jìn)程的內(nèi)存內(nèi)容

?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? b. 只需將進(jìn)程的一部分保持在內(nèi)存中，降低了每個(gè)進(jìn)程對(duì)內(nèi)存的需求量，使得可以在內(nèi)存中加載更多的進(jìn)程。

? ? （3）提供了文件系統(tǒng)：內(nèi)核在磁盤上提供有文件系統(tǒng)，允許對(duì)文件執(zhí)行創(chuàng)建、獲取、更新、刪除等操作

? ? （4）創(chuàng)建和終止進(jìn)程：內(nèi)核可以將新進(jìn)程載入內(nèi)存，為其提供運(yùn)行所需的資源（CPU、RAM以及對(duì)文件的訪問）。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 一旦進(jìn)程執(zhí)行完畢，內(nèi)核需要確保釋放其占用的資源，以供或許進(jìn)程使用

? ? （5）對(duì)設(shè)備的訪問：計(jì)算機(jī)外接設(shè)備（鼠標(biāo)、鍵盤、磁盤等），可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部世界的通信。

?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 內(nèi)核為進(jìn)程提供了訪問設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口，同時(shí)還仲裁多個(gè)進(jìn)程對(duì)同一個(gè)設(shè)備的訪問。

? ? （6）聯(lián)網(wǎng)：內(nèi)核以用戶進(jìn)程的名義收發(fā)網(wǎng)絡(luò)消息（數(shù)據(jù)包），同時(shí)將該數(shù)據(jù)包路由至目標(biāo)系統(tǒng)。

? ? （7）提供系統(tǒng)調(diào)用API：進(jìn)程可以利用系統(tǒng)調(diào)用API，請(qǐng)求內(nèi)核去執(zhí)行各種任務(wù)。

用戶態(tài)和核心態(tài)

? ? ? （1）CPU一般在這兩種不同狀態(tài)下運(yùn)行，執(zhí)行硬件指令可使CPU在兩種狀態(tài)來回切換

? ? ? （2）虛擬內(nèi)存區(qū)域劃分為：用戶空間部分、內(nèi)核空間部分

? ? ? （3）用戶態(tài)下運(yùn)行時(shí)，CPU只能訪問被標(biāo)記為用戶空間的內(nèi)存，試圖訪問內(nèi)核空間的內(nèi)存，將會(huì)引發(fā)硬件錯(cuò)誤

? ? ? （4）核心態(tài)下運(yùn)行時(shí)，CPU既能訪問用戶空間的內(nèi)存，又能訪問內(nèi)核空間的內(nèi)存。

? ? ? （5）CPU在核心態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可以執(zhí)行特殊操作。如宕機(jī)（halt）、訪問內(nèi)存管理硬件、設(shè)備I/O操作的初始化

交換區(qū)：磁盤空間中的保留區(qū)域，作為RAM的補(bǔ)充－－－進(jìn)程可被保存至交換區(qū)

內(nèi)核維護(hù)的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可將進(jìn)程使用的文件名稱轉(zhuǎn)換為磁盤的物理位置

內(nèi)核維護(hù)每個(gè)進(jìn)程的虛擬內(nèi)存與計(jì)算機(jī)物理內(nèi)存及磁盤交換區(qū)之間的映射關(guān)系。

某進(jìn)程可創(chuàng)建另一個(gè)進(jìn)程－－－真正含義：某進(jìn)程可以請(qǐng)求內(nèi)核創(chuàng)建另一個(gè)進(jìn)程。（因進(jìn)程間所有通信都需要內(nèi)核提供的通信機(jī)制完成）

shell（命令解釋器）：用于讀取用戶輸入的命令，并執(zhí)行相應(yīng)的程序以響應(yīng)命令。

? ? （1）登陸shell：用戶剛登陸系統(tǒng)時(shí)，由系統(tǒng)創(chuàng)建，用以運(yùn)行shell的進(jìn)程。

? ? （2）對(duì)于UNIX系統(tǒng)而言，shell只是一個(gè)用戶進(jìn)程。

? ? （3）登陸同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的不同用戶同時(shí)可以使用不同的shell（就單個(gè)用戶來說，情況也一樣）

? ? （4）shell設(shè)計(jì)兩個(gè)目的：a. 人機(jī)交互； b. 解釋shell腳本（包含shell命令的文本文件）

? ? （5）shell內(nèi)置有許多通常與編程語(yǔ)言相關(guān)的功能：包括變量、循環(huán)、條件語(yǔ)句、I/O命令、函數(shù)等

? ? （6）幾種重要的shell：

? ? ? ? ? ? a. Bourne shell（sh）：歷史最為悠久，曾是UNIX第七版標(biāo)配的shell，包含許多常見特性：I/O重定向、管道、文件名生成（通配符）、

?? ? ? ? ? ? ? 變量、環(huán)境變量處理、命令替換、后臺(tái)命令執(zhí)行、函數(shù)等。

? ? ? ? ? ? b. C shell（csh）：曾經(jīng)時(shí)BSD系統(tǒng)的標(biāo)配，但與Bourne shell并不兼容，為了保證在UNIX系統(tǒng)的移植性，人們更傾向使用Bourne shell。

? ? ? ? ? ? c. Korn shell（ksh）：AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室編寫，是Bourne shell的繼任者，同時(shí)吸收了C shell的很多交互特性

? ? ? ? ? ? d. Bourne again shell（bash）:GNU項(xiàng)目對(duì)于Bourne shell的重新實(shí)現(xiàn)，同時(shí)提供了與Korn shell和C shell類似的交互特性。

?? ? ? ? ? ? ? 在Linux上Bourne shell正是由Bourne again shell仿真提供的

超級(jí)用戶：用戶ID為0，通常登錄名為root

用戶密碼文件／etc／passwd：包含用戶名、用戶ID（UID）、組ID、主目錄、登陸shell

用戶組文件／etc／group：組名、組ID（GID）、用戶列表（隸屬于該組的用戶登錄名列表）

為了訪問文件，用戶分為3類：文件（屬主）的用戶；文件用戶同一組的用戶；其他用戶

由Shell啟動(dòng)的進(jìn)程會(huì)繼承3個(gè)已打開的文件描述符：描述符0為標(biāo)準(zhǔn)輸入；描述符1為標(biāo)準(zhǔn)輸出；描述符2為標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤。

在stdio函數(shù)庫(kù)中，這幾種描述符分別與文件流stdin，stdout，stderr相對(duì)應(yīng)

C語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的I/O函數(shù)（stdio函數(shù)庫(kù)）：fopen，fclose，scanf，printf，fgets，fputs ? ? stdio函數(shù)位于I/O系統(tǒng)調(diào)用層（open，close，read，write 等）之上。

過濾器：從stdin讀取輸入，加以轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸出到stdout，常將擁有上述行為的程序稱為過濾器，如cat、grep、tr、sort、wc、sed、awk

邏輯上將一個(gè)進(jìn)程劃分為以下幾個(gè)部分（也稱為段）

? ? （1）文本：程序的指令

? ? （2）數(shù)據(jù)：程序使用的靜態(tài)變量

? ? （3）堆：程序可以從該區(qū)域動(dòng)態(tài)分配額外內(nèi)存

? ? （4）棧：隨函數(shù)調(diào)用、返回而增減的一片內(nèi)存，用于為局部變量和函數(shù)調(diào)用鏈接信息分配存儲(chǔ)空間。

19.子進(jìn)程從父進(jìn)程處繼承數(shù)據(jù)段、棧段、堆段的副本后，可以修改這些內(nèi)容，不影響父進(jìn)程的“原版”內(nèi)容。

有兩種方式可以終止一個(gè)進(jìn)程：其一，進(jìn)程使用_exit()系統(tǒng)調(diào)用（或相關(guān)的exit()庫(kù)函數(shù)），請(qǐng)求退出；其二，向進(jìn)程傳遞信號(hào)，將其“殺死”。

進(jìn)程的“終止?fàn)顟B(tài)”，一個(gè)非負(fù)小整數(shù)，可供父進(jìn)程的wait()系統(tǒng)調(diào)用檢測(cè)。

終止?fàn)顟B(tài)為0表示進(jìn)程“功成身退”，非0表示有錯(cuò)誤發(fā)生。

大多數(shù)shell會(huì)將前一執(zhí)行程序的終止?fàn)顟B(tài)保存于shell變量$?中。

init進(jìn)程：系統(tǒng)引導(dǎo)時(shí)，內(nèi)核創(chuàng)建，是“所有進(jìn)程之父”，該進(jìn)程相應(yīng)的程序文件為“／sbin／init”，init的進(jìn)程號(hào)為1，總以超級(jí)用戶權(quán)限運(yùn)行。誰(shuí)（哪怕是超級(jí)用戶）都不能“殺死”init進(jìn)程，只有關(guān)閉系統(tǒng)才能終止該進(jìn)程。init的主要任務(wù)是創(chuàng)建并監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行所需的一系列進(jìn)程。

進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制：

? ? （1）信號(hào)（signal），用來表示事件的發(fā)生

? ? （2）管道（亦即shell用戶所熟悉的“｜”操作符）和FIFO，用于在進(jìn)程間傳遞數(shù)據(jù)

? ? （3）套接字，供同一臺(tái)主機(jī)或是聯(lián)網(wǎng)的不同主機(jī)上所運(yùn)行的進(jìn)程之間傳遞數(shù)據(jù)。

? ? （4）文件鎖定，為防止其他進(jìn)程讀取或更新文件內(nèi)容，允許某進(jìn)程對(duì)文件的部分區(qū)域加以鎖定

? ? （5）消息隊(duì)列：用于在進(jìn)程間交換消息

? ? （6）信號(hào)量（semaphore）：用來同步進(jìn)程動(dòng)作

? ? （7）共享內(nèi)存：允許兩個(gè)及兩個(gè)以上進(jìn)程共享一塊內(nèi)存。當(dāng)某進(jìn)程改變了共享內(nèi)存的內(nèi)容時(shí)，其他所有進(jìn)程會(huì)立即了解到這一變化。

26.內(nèi)核、其他進(jìn)程（只要有相應(yīng)的權(quán)限）或進(jìn)程自身均可向進(jìn)程發(fā)送信號(hào)。

發(fā)生下列情況之一時(shí)，內(nèi)核可以向進(jìn)程發(fā)送信號(hào)：

? ? （1）用戶鍵入中斷字符（通常為Ctrl＋C）

? ? （2）進(jìn)程的子進(jìn)程之一已經(jīng)終止

? ? （3）由進(jìn)程設(shè)定的定時(shí)器（告警時(shí)鐘）已經(jīng)到期。

? ? （4）進(jìn)程嘗試訪問無效的內(nèi)存地址。

28.在shell中，可使用kill命令向進(jìn)程發(fā)送信號(hào)；在程序內(nèi)部，系統(tǒng)調(diào)用kill（）可提供相同的功能。

收到信號(hào)時(shí)，進(jìn)程會(huì)根據(jù)信號(hào)采取如下動(dòng)作之一：忽略信號(hào)；? ? ? 被信號(hào)“”殺死； ? ? 先掛起，之后再被專用信號(hào)喚醒。

多個(gè)線程之間，共享同一數(shù)據(jù)區(qū)域和堆，每個(gè)線程擁有屬于自己的棧。線程之間可以通過共享的全局變量進(jìn)行通信。

shell執(zhí)行的每個(gè)程序都會(huì)在一個(gè)新進(jìn)程內(nèi)發(fā)起。比如，shell創(chuàng)建了3個(gè)進(jìn)程來執(zhí)行以下管道命令（在當(dāng)前的工作目錄下，根據(jù)文件大小對(duì)文件進(jìn)行排序并顯示）：ls -l | sort -k5n | less

偽終端：是一對(duì)相互連接的虛擬設(shè)備，也稱為主從設(shè)備。在這對(duì)設(shè)備之間，設(shè)有一條IPC信道，可供數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向傳遞。telnet和ssh都屬于偽終端。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Linux编程手册读书笔记第二章（20140330）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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