《UNIX环境高级编程——APUE》
《UNIX環(huán)境高級(jí)編程——APUE》
【附】小知識(shí)
1、同步、異步
概念：消息的通知機(jī)制
解釋：涉及到IO通知機(jī)制；
同步，就是發(fā)起調(diào)用后，被調(diào)用者處理消息，必須等處理完才直接返回結(jié)果，沒處理完之前是不返回的，調(diào)用者主動(dòng)等待結(jié)果；
eg. 我去銀行辦理業(yè)務(wù), 選擇排隊(duì)等，排到頭了就辦理。
eg. 我去銀行辦理業(yè)務(wù)*,* 取一個(gè)小紙條上面有我的號(hào)碼*,* 等到排到我這一號(hào)時(shí)由柜臺(tái)的人通知我輪到我去辦理業(yè)務(wù)。
2、阻塞與非阻塞
概念：程序等待調(diào)用結(jié)果時(shí)的狀態(tài)
解釋：涉及到CPU線程調(diào)度；
阻塞：就是調(diào)用結(jié)果返回之前，該執(zhí)行線程會(huì)被掛起，不釋放 CPU 執(zhí)行權(quán)，線程不能做其它事情，只能等待，只有等到調(diào)用結(jié)果返回了，才能接著往下執(zhí)行；
eg. 上面的那個(gè)例子, 不論是排隊(duì)還是使用號(hào)碼等待通知,如果在這個(gè)等待的過程中,等待者除了等待消息之外不能做其它的事情, 那么該機(jī)制就是阻塞的。
非阻塞：就是在沒有獲取調(diào)用結(jié)果時(shí)，不是一直等待，線程可以往下執(zhí)行，如果是同步的，通過輪詢的方式檢查有沒有調(diào)用結(jié)果返回，如果是異步的，會(huì)通知回調(diào)。
eg. 在銀行辦理這些業(yè)務(wù)的時(shí)候一邊打打電話發(fā)發(fā)短信一邊等待,這樣的狀態(tài)就是非阻塞的。
3、基本的 進(jìn)程控制語(yǔ)言
? 用 fork 創(chuàng)建新進(jìn)程；
? 用 exec 可以初始執(zhí)行新的程序；
? exit 函數(shù) 和 wait 函數(shù)處理終止和等待終止。
exit(0) 正常退出
exit(1) 非正常退出
4、進(jìn)程組、會(huì)話、前臺(tái)進(jìn)程組、后臺(tái)進(jìn)程組、終端控制
進(jìn)程組與會(huì)話:
進(jìn)程組是一組相關(guān)進(jìn)程的集合,會(huì)話是一組相關(guān)進(jìn)程組的集合。進(jìn)程都有父進(jìn)程, 父進(jìn)程也有父進(jìn)程, 這就形成了一個(gè)以init進(jìn)程為根的家族樹。除此以外，進(jìn)程還有其他層次關(guān)系：進(jìn)程、進(jìn)程組、會(huì)話。進(jìn)程組和會(huì)話在進(jìn)程之前形成了兩級(jí)的層次：進(jìn)程組是一組相關(guān)進(jìn)程的集合，會(huì)話是一組相關(guān)進(jìn)程組的集合。這樣說來，一個(gè)進(jìn)程會(huì)有如下ID:
? PID:進(jìn)程的唯一標(biāo)識(shí)。對(duì)于多線程的進(jìn)程而言所有線程調(diào)用getpid()函數(shù)會(huì)返回相同值。
? PGID：進(jìn)程組ID。每個(gè)進(jìn)程都會(huì)有進(jìn)程組ID，表示該進(jìn)程所屬的進(jìn)程組。默認(rèn)情況下新創(chuàng)建的進(jìn)程會(huì)繼承父進(jìn)程的進(jìn)程組ID。
? SID：會(huì)話ID。每個(gè)進(jìn)程也都有會(huì)話ID。默認(rèn)情況下，新創(chuàng)建的進(jìn)程會(huì)繼承父進(jìn)程的會(huì)話ID
會(huì)話：
由于Linux是多用戶多任務(wù)的分時(shí)系統(tǒng)，所以必須要支持多個(gè)用戶同時(shí)使用一個(gè)操作系統(tǒng)。當(dāng)一個(gè)用戶登錄一次系統(tǒng)就形成一次會(huì)話。
一個(gè)會(huì)話包含多個(gè)進(jìn)程組，但是只能有一個(gè)前臺(tái)進(jìn)程組。每個(gè)會(huì)話都有一個(gè)會(huì)話首領(lǐng) (leader)，即創(chuàng)建會(huì)話的進(jìn)程 sys_setsid() / setsid() 調(diào)用能創(chuàng)建一個(gè)會(huì)話。但必須注意的是，只有當(dāng)前進(jìn)程不是進(jìn)程組組長(zhǎng)時(shí)，才能創(chuàng)建一個(gè)新的會(huì)話。調(diào)用 setsid 之后，該進(jìn)程成為會(huì)話的 leader 。
一個(gè)會(huì)話只能有一個(gè)控制終端。這通常是登錄到其上的終端設(shè)備（在終端登錄情況下）或者偽終端設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)登錄情況下。建立與控制終端連接的會(huì)話被稱為控制進(jìn)程一個(gè)會(huì)話中的幾個(gè)進(jìn)程組可以分為前臺(tái)進(jìn)程組與后臺(tái)進(jìn)程組。所以一個(gè)會(huì)話中，應(yīng)該包括控制進(jìn)程（會(huì)話首進(jìn)程），一個(gè)前臺(tái)進(jìn)程組與任意多個(gè)后臺(tái)進(jìn)程組。
前臺(tái)進(jìn)程 與 后臺(tái)進(jìn)程：
用戶在 shell 中可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)命令。對(duì)于耗時(shí)很久的命令（如編譯大型工程），用戶不必傻傻等待命令運(yùn)行完畢才執(zhí)行下一個(gè)命令。用戶在執(zhí)行命令時(shí)，可以在命令的結(jié)尾添加 “&” 符號(hào)，表示將命令放入后臺(tái)執(zhí)行。這樣該命令對(duì)應(yīng)的進(jìn)程組即為后臺(tái)進(jìn)程組。
在任意時(shí)刻，可能同時(shí)存在多個(gè)后臺(tái)進(jìn)程組，但是不管什么時(shí)候都只能有一個(gè)前臺(tái)進(jìn)程組。只有在前臺(tái)進(jìn)程組中進(jìn)程才能在控制終端讀取輸入。當(dāng)用戶在終端輸入信號(hào)生成終端字符（如ctrl+c、ctrl+z、ctr+\等）時(shí)，對(duì)應(yīng)的信號(hào)只會(huì)發(fā)送給前臺(tái)進(jìn)程組。
shell 中可以存在多個(gè)進(jìn)程組，無論是前臺(tái)進(jìn)程組還是后臺(tái)進(jìn)程組，它們或多或少存在一定的聯(lián)系，為了更好地控制這些進(jìn)程組（或者稱為作業(yè)），系統(tǒng)引入了會(huì)話的概念。會(huì)話的意義在于將很多的工作囊括在一個(gè)終端，選取其中一個(gè)作為前臺(tái)來直接接收終端的輸入及信號(hào)，其他的工作則放在后臺(tái)執(zhí)行。
終端控制：
會(huì)話的領(lǐng)頭進(jìn)程打開一個(gè)終端后，該終端就會(huì)成為該會(huì)話的控制終端（SVR4/linux），與控制終端建立連接的會(huì)話領(lǐng)頭進(jìn)程成為控制進(jìn)程（session leader）。一個(gè)會(huì)話只能有一個(gè)控制終端，產(chǎn)生在控制終端上的輸入和信號(hào)將發(fā)送給會(huì)話的前臺(tái)進(jìn)程組中的所有進(jìn)程，終端上的連接斷開時(shí)（比如網(wǎng)絡(luò)斷開或Modem斷開），掛起信號(hào)將發(fā)送到控制進(jìn)程（session leader）。
綜上：
進(jìn)程屬于一個(gè)進(jìn)程組，進(jìn)程組屬于一個(gè)會(huì)話，會(huì)話可能有也可能沒有控制終端。一般而言，當(dāng)用戶在某個(gè)終端上登錄時(shí)，一個(gè)新的會(huì)話就開始了。
進(jìn)程組由組中的領(lǐng)頭進(jìn)程標(biāo)識(shí)，領(lǐng)頭進(jìn)程的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符就是進(jìn)程組的組 標(biāo)識(shí)符。類似的，每個(gè)會(huì)話也有對(duì)應(yīng)一個(gè)領(lǐng)頭進(jìn)程。同一會(huì)話中的進(jìn)程通過該會(huì)話的領(lǐng)頭進(jìn)程和一個(gè)終端相連，該終端作為這個(gè)會(huì)話的控制終端。
一個(gè)會(huì)話只有一個(gè)控制終端，而一個(gè)控制終端只能控制一個(gè)會(huì)話。用戶通過控制終端，可以向控制終端所控制的會(huì)話中的進(jìn)程發(fā)送鍵盤信號(hào)。
同一個(gè)會(huì)話中只能有一個(gè)前臺(tái)進(jìn)程組，屬于前臺(tái)進(jìn)程組的進(jìn)程可以從控制終端獲得輸入，而其他進(jìn)程均是后臺(tái)進(jìn)程，可能分屬于不同的后臺(tái)進(jìn)程組。
當(dāng)我們打開多個(gè)終端窗口時(shí)，實(shí)際上就創(chuàng)建了多個(gè)終端會(huì)話。每個(gè)會(huì)話都有自己的前臺(tái)工作和后臺(tái)工作
5、init
在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)Linux時(shí)，內(nèi)核裝入并啟動(dòng)init程序。然后init程序裝載硬盤和啟動(dòng)終端程序。登錄終端程序時(shí)，它啟動(dòng)命令行界面Shell。在計(jì)算機(jī)上啟動(dòng)Linux之后，init程序監(jiān)視任何關(guān)閉計(jì)算機(jī)的信號(hào)，如不間斷電源（UPS）發(fā)生的電源故障信號(hào)和重新啟動(dòng)命令。init是Linux系統(tǒng)操作中不可缺少的程序之一。所謂的init進(jìn)程，它是一個(gè)由內(nèi)核啟動(dòng)的用戶級(jí)進(jìn)程。內(nèi)核自行啟動(dòng)（已經(jīng)被載入內(nèi)存，開始運(yùn)行，并已初始化所有的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等）之后，就通過啟動(dòng)一個(gè)用戶級(jí)程序init的方式，完成引導(dǎo)進(jìn)程。所以,init始終是第一個(gè)進(jìn)程（其進(jìn)程編號(hào)始終為1）。 內(nèi)核會(huì)在過去曾使用過init的幾個(gè)地方查找它，它的正確位置（對(duì)Linux系統(tǒng)來說）是/sbin/init。如果內(nèi)核找不到init，它就會(huì)試著運(yùn)行/bin/sh，如果運(yùn)行失敗，系統(tǒng)的啟動(dòng)也會(huì)失敗。6、Unix/Linux 的 System V、BSD、Posix概念
System V和BSD
??Unix操作系統(tǒng)在操作風(fēng)格上主要分為System V和BSD(目前一般采用BSD的第4個(gè)版本SVR4)，前者的代表的操作系統(tǒng)有Solaris操作系統(tǒng)，在Solaris1.X之前，Solaris采用的是BSD風(fēng)格，2.x之后才投奔System V陣營(yíng)。后者的代表的操作系統(tǒng)有FreeBSD。
??System V它最初由AT&T開發(fā)，曾經(jīng)也被稱為AT&T System V，是Unix操作系統(tǒng)眾多版本中的一支。在1983年第一次發(fā)布，一共發(fā)行了4個(gè)System V的主要版本，System V Release4，或者稱為SVR4，是最成功的版本，該版本有些風(fēng)格成為一些UNIX共同特性的源頭，如下表格的初始化腳本/etc/init.d。用來控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和關(guān)閉。
??BSD（Berkeley Software Distribution，伯克利軟件套件）是Unix的衍生系統(tǒng)，1970年代由伯克利加州大學(xué)（Uni Versity of California, Berkeley）開創(chuàng)。BSD用來代表由此派生出的各種套件集合。
Poxis和System V
??System V的概念如上所述。Posix是Portable Operating System Interface(可移植性操作系統(tǒng)接口)的簡(jiǎn)稱，是一個(gè)電氣與電子工程學(xué)會(huì)即IEEE開發(fā)的一系列標(biāo)準(zhǔn)，目的是為運(yùn)行在不同操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序提供統(tǒng)一的接口，實(shí)現(xiàn)者是不同的操作系統(tǒng)內(nèi)核。
??將這兩個(gè)名詞放在一起討論的一般是在Linux的進(jìn)程間通信中，如在信號(hào)量編程中，有Posix信號(hào)量和System V信號(hào)量。它們都可以用于進(jìn)程或者線程間的同步。然而， Posix信號(hào)量是基于內(nèi)存的，即信號(hào)量值是放在共享內(nèi)存中的，它使與文件系統(tǒng)中的路徑名對(duì)應(yīng)的名字來標(biāo)識(shí)。當(dāng)我們談?wù)摗癙osix 信號(hào)量”時(shí)，所指的是單個(gè)計(jì)數(shù)信號(hào)量。在Linux操作系統(tǒng)中，Posix信號(hào)量(共享內(nèi)存、消息隊(duì)列)可以通過ipcs命令查看。Posix信號(hào)量多用于進(jìn)程間通信。
??System v信號(hào)量測(cè)試基于內(nèi)核的，它放在內(nèi)核里面，要使用System V信號(hào)量需要進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，所以在多線程編程中一般不建議使用System V信號(hào)量，因?yàn)榫€程相對(duì)于進(jìn)程是輕量級(jí)的，從操作系統(tǒng)的調(diào)度開銷角度看，如果使用System V信號(hào)量會(huì)使得每次調(diào)用都要進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，喪失了線程的輕量?jī)?yōu)勢(shì)。當(dāng)我們討論“System v信號(hào)量”時(shí)，所指的是計(jì)數(shù)信號(hào)量集。
第1章-UNIX基礎(chǔ)知識(shí)
1、UNIX 和Linux的區(qū)別：
? UNIX 誕生于 20 世紀(jì) 60 年代末，
Windows 誕生于 20 世紀(jì) 80 年代中期，
Linux 誕生于 20 世紀(jì) 90 年代初
（后來的 Windows 和 Linux 都參考了 UNIX）
? UNIX大多與硬件配套（UNIX操作系統(tǒng)），Linux 可運(yùn)行在多種硬件平臺(tái)上。
? UNIX收費(fèi)（貝爾實(shí)驗(yàn)室），Linux 免費(fèi)開源
2、什么是Linux 系統(tǒng)
Linux系統(tǒng)主要由以下4部分構(gòu)成:
Linux內(nèi)核
內(nèi)核主要負(fù)責(zé)以下四種功能:
系統(tǒng)內(nèi)存管理
內(nèi)核不斷地在交換空間(swap space)和實(shí)際物理內(nèi)存之間交換虛擬內(nèi)存中的內(nèi)容。
2.軟件程序管理(進(jìn)程管理)
3.硬件設(shè)備管理
通過驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)硬件設(shè)備與應(yīng)用程序之間的通信。在Linux系統(tǒng)中加入驅(qū)動(dòng)程序代碼的方式有以下兩種: 1.編譯進(jìn)內(nèi)核的設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼
2.可插入內(nèi)核的設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼
4.文件系統(tǒng)管理
ext,ext2,ext3,ext4,minix,nfs,ntfs,XFS等。
GNU工具
GNU(GNU is not Unix的縮寫),是一套為Unix系統(tǒng)管理員設(shè)計(jì)的一套類似于Unix的環(huán)境。
Linux 系統(tǒng)和 GNU 工具的結(jié)合體稱為 Linux系統(tǒng)，也叫做 GNU/Linux系統(tǒng)。 核心 GNU 工具(coreutils)包括以下三部分:
1.用以處理文件的工具
2.用于處理文本的工具
3.用于管理進(jìn)程的工具
還包括 shell，例如 bash shell。
圖形化桌面環(huán)境
X Window軟件包：直接和 PC 上的顯卡和顯示器打交道的底層程序，可以產(chǎn)生圖形化顯示環(huán)境。 其中最流行的軟件包時(shí) x.org。 桌面環(huán)境:KDE、GNOME、Unity(Ubuntu特有)等
應(yīng)用程序
3、進(jìn)程控制
進(jìn)程
進(jìn)程：程序的執(zhí)行實(shí)例被稱為進(jìn)程（process）。
進(jìn)程ID： UNIX系統(tǒng)確保每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)唯一的數(shù)字標(biāo)識(shí)符（是一個(gè)非負(fù)整數(shù)）。
進(jìn)程控制：有 3 個(gè)用于進(jìn)程控制的主要函數(shù)： folk 、exec 和 waitpid。
線程
線程：某一時(shí)刻執(zhí)行的一組機(jī)器指令。
線程ID：線程也有自己的ID標(biāo)識(shí)符，只在它所屬的進(jìn)程內(nèi)起作用。一個(gè)線程中的線程ID在另一個(gè)進(jìn)程中沒有意義。
信號(hào)
信號(hào)（signal）： 用于通知進(jìn)程發(fā)生了某種情況。
第 2 章- UNIX 標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)現(xiàn)
沒講啥
第 3 章-文件 I/O
1、引言
文件 I/O函數(shù)主要包括：打開文件、讀文件、寫文件 操作。用到的函數(shù)有：open、 read、 write、 lseed、 close。2、文件描述符
1） UNIX系統(tǒng)shell把
文件描述符 0 與進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入關(guān)聯(lián)；
文件描述符 1 與標(biāo)準(zhǔn)輸出關(guān)聯(lián)；
文件描述符 2 與標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)；
一個(gè)套接字端點(diǎn)表示為一個(gè)文件描述符（16.5）。
3、函數(shù) open 和 openat
在 <fcnt1.h>中定義了幾個(gè)常用的常量，表示對(duì)文件的操作：
O_RDONLY 只讀打開， 一般定義為 0
O_WRONLY 只寫打開， 一般定義為 1
O_RDWR 讀、寫打開， 一般定義為2
4、函數(shù) creat
#include <fcnt1.h>
int creat(const char *path, mode_t mode);
//返回值：成功，返回為只寫打開的文件描述符。出錯(cuò)，返回-1
//path 創(chuàng)建的文件名， mode 權(quán)限位
//eg.
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define PERM 0755
int main(void)
{
static char filename[] = “file.txt”; //會(huì)創(chuàng)建一個(gè)名為 file的txt文件
int fd;
}
4.1 Linux 系統(tǒng)中采用三位十進(jìn)制數(shù)表示權(quán)限，如0755， 0644.
ABCD A- 0， 表示十進(jìn)制 B－用戶 C－組用戶 D－其他用戶
— -> 0 (no excute , no write ,no read) --x -> 1 excute, (no write, no read) -w- -> 2 write -wx -> 3 write, excute r-- -> 4 read r-x -> 5 read, excute rw- -> 6 read, write , rwx -> 7 read, write , excute
0755-> 即用戶具有讀/寫/執(zhí)行權(quán)限，組用戶和 其它用戶具有讀寫權(quán)限； 0644->即用戶具有讀寫權(quán)限， 組用戶和 其它用戶具有只讀權(quán)限；
一般賦予目錄0755權(quán)限，文件0644權(quán)限。
5、函數(shù) close
頭文件：
#include<unistd.h>
//功能：關(guān)閉一個(gè)已經(jīng)打開的文件
原型
int close(int fd)
//參數(shù)說明： fd：是需要關(guān)閉的文件描述符
返回值
//成功：返回0；
//失敗：返回-1，并設(shè)置errno
6、函數(shù) lseek
可以調(diào)用 lseek 顯示地為一個(gè)打開文件設(shè)置偏移量。7、函數(shù) read
從打開文件中讀數(shù)據(jù)。8、函數(shù)write
像打開文件寫數(shù)據(jù)11、原子操作
1.函數(shù) pread 和 pwrite
這兩種擴(kuò)展允許原子性地定位并執(zhí)行 I/O
12、函數(shù) dup 和 dup2
這兩個(gè)函數(shù)可用來復(fù)制一個(gè)現(xiàn)有的文件描述符。文件描述符：
Linux 中一切皆文件。Linux 會(huì)給每一個(gè)文件分配一個(gè)編號(hào)（ID），這個(gè)編號(hào)就是一個(gè)整數(shù)，也就是文件描述符。
13、函數(shù) sync、fsync 和fdatasync
延遲寫(delay write)：我們向文件寫入數(shù)據(jù)時(shí)，內(nèi)核通常先將數(shù)據(jù)復(fù)制到緩沖區(qū)中，然后排入隊(duì)列，晚些時(shí)候再寫入磁盤。
這三個(gè)函數(shù)是為了保證磁盤上實(shí)際文件系統(tǒng)與緩沖區(qū)中內(nèi)容的一致性。
14、函數(shù) fcnt1
它可以改變已經(jīng)打開文件的屬性
15、函數(shù) ioct1
ioct1 函數(shù)一直是 I/O 操作的雜物箱。終端I/O是使用 ioct1最多的地方。16、 /dev.fd
其目錄項(xiàng)是名為0、1、2等的文件。 打開文件 /dev/fd/n 等效于復(fù)制描述符 n（假定描述符 n 是打開的）。第 4 章- 文件和目錄
1、
2、函數(shù) stat、 fstat、fstatat 和 lstat
功能：返回與此命名文件有關(guān)的信息結(jié)構(gòu)。3、文件類型
? 普通文件（regular file）
? 目錄文件（directory file）
? 塊特殊文件（block special file）
? 字符特殊文件（character special file）
? FIFO
? 套接字（socket）
? 符號(hào)鏈接（symbolic link）
4、設(shè)置用戶 ID 和設(shè)置組 ID
5、文件訪問權(quán)限
每個(gè)文件有 9 個(gè)訪問權(quán)限位S_IRUSR 用戶讀
S_IWUSR 用戶寫
S_IXUSR 用戶執(zhí)行
S_IRGRP 組讀
S_IWGRP 組寫
S_IXGRP 組執(zhí)行
S_IROTH 其他讀
S_IWOTH 其他寫
S_IXOTH 其他執(zhí)行
6、新文件和目錄的所有權(quán)
7、函數(shù) access 和 faccessat
這兩個(gè)函數(shù)是按實(shí)際用戶 ID 和實(shí)際組 ID 進(jìn)行訪問權(quán)限測(cè)試的。
8、函數(shù) umask
9、函數(shù) chmod 、fchmod 、和 fchmodat
10、黏著位
11、函數(shù) chown、fchown、fchownat 和 lchowm
13、文件截?cái)?/h2>
#include <unistd.h>
int truncate(const char *pathname, off_t length);
int ftruncate(int fd, off_t length);
函數(shù) truncate 和ftruncate 可以將一個(gè)現(xiàn)有文件長(zhǎng)度截?cái)酁?length 長(zhǎng)
14、文件系統(tǒng)
任何一個(gè)文件可以有多個(gè)目錄指向其 i 節(jié)點(diǎn)。15、函數(shù) link、linkat、unlink、unlinkat 和 remove
函數(shù)link、linkat 可以創(chuàng)建一個(gè)指向現(xiàn)有文件的鏈接。#include <unistd.h>
int link(const char *existingpath, const char *newpath);
int linkat(int efd, const char *existingpath, int nfd, const char *newpath, int flag);
函數(shù) unlink 可以刪除一個(gè)現(xiàn)有的目錄項(xiàng)。
#include <unistd.h>
int unlink(const char *pathname);
int unlink(int fd, const char *pathname, int flag);
函數(shù) unlinkat 可以類似于 rmdir 一樣刪除目錄
函數(shù) remove 可以解除對(duì)一個(gè)文件或目錄的鏈接。
16、函數(shù) rename 和 renameat
文件或目錄可以用 rename 函數(shù) 或者renameat函數(shù)進(jìn)行重命名。
17、符號(hào)鏈接
18、創(chuàng)建和讀取符號(hào)鏈接
可以用 symlink 或 symlinkat函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)符號(hào)鏈接
19、文件的時(shí)間
20、函數(shù) futimens、utimensat 和 utimes
futimens 和 utimensat函數(shù)可以指定納秒級(jí)精度的時(shí)間戳。21、函數(shù) mkdir、mkdirat 和 rmdir
用 mkdir 和 mkdirat 函數(shù)創(chuàng)建目錄
用 rmdir 函數(shù)刪除目錄。
22、讀目錄
對(duì)某個(gè)目錄具有訪問的任一用戶都可以讀該目錄，但是為了防止文件系統(tǒng)產(chǎn)生混亂，只有內(nèi)核才能寫目錄。23、函數(shù) chdir、 fchdir 、 和 getcwd
進(jìn)程調(diào)用 chdir 和 fchdir 函數(shù)可以更改當(dāng)前工作目錄。24、設(shè)備特殊文件
25、文件訪問小結(jié)
第 5 章- 標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)
1、
2、流和 FILE 對(duì)象
? 對(duì)于所有的 I/O函數(shù)，都是圍繞文件描述符的；
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的 I/O庫(kù)，它們的操作是圍繞 流（stream）進(jìn)行的。
? 流的定向（stream’s orientation）決定了所讀、寫的字符是單字節(jié)還是多字節(jié)。
有兩個(gè)函數(shù)可以改變流的定向： freopen 、 fwide；
=> freopen函數(shù)可以清除一個(gè)流的定向；
fwide 函數(shù)可用于設(shè)置流的定向。
3、標(biāo)準(zhǔn)輸入、標(biāo)準(zhǔn)輸出 和標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤
分別是： STDIN_FILENO 、STDOUT_FILENO、STDERR_FILENO4、緩沖
標(biāo)準(zhǔn) I/O庫(kù)提供緩沖的目的是盡可能減少使用 read 和write調(diào)用的次數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)提供了三種類型的緩沖：? 全緩沖：在填滿標(biāo)準(zhǔn)I/O緩沖區(qū)后才進(jìn)行實(shí)際I/O操作。
? 行緩沖：當(dāng)再輸入和輸出中遇到換行符時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)執(zhí)行I/O操作。
? 不帶緩沖：標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)不對(duì)字符進(jìn)行緩沖存儲(chǔ)。
5、打開流
與以下三個(gè)函數(shù)有關(guān)： fopen、 freopen、 fdopen。? fopen 函數(shù)打開路徑名為 pathname 的一個(gè)指定的文件；
? fropen 函數(shù)在一個(gè)指定的流上打開一個(gè)指定的文件，若該流已經(jīng)打開，則先關(guān)閉該流；
? fdopen 函數(shù)取一個(gè)已有的文件描述符，并使一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的I/O流與該描述符相結(jié)合。
6、讀和寫流
一旦打開了流，則可在3種不同類型的非格式化I/O中進(jìn)行選擇，對(duì)其進(jìn)行讀、寫操作。
? 每次一個(gè)字符的I/O；
? 每次一行的I/O；
? 直接I/O。
7、每行一次 I/O
有兩個(gè)函數(shù)指定了緩沖區(qū)的地址，讀入的行將送入其中：fgets、gets函數(shù)。
? fgets 必須指定緩沖的長(zhǎng)度 n
? gets 函數(shù)是一個(gè)不推薦的函數(shù)。
問題：調(diào)用子在使用gets時(shí)不能指定緩沖區(qū)的長(zhǎng)度。
8、標(biāo)準(zhǔn) I/O 的效率
9、二進(jìn)制 I/O
Linux 提供了兩個(gè)函數(shù)以執(zhí)行二進(jìn)制I/O操作： fread 函數(shù) 和 fwrite函數(shù)。
函數(shù)功能是 返回讀或?qū)懙膶?duì)象數(shù)。
問題：它只能用于讀在同一系統(tǒng)上已寫的數(shù)據(jù)。
10、定位流
有三種方法定位 I/O流：
? ftell 和 fseek 函數(shù)。
? ftello 和 fseeko 函數(shù)
? fgetpos 和 fsetpos 函數(shù)。
11、格式化 I/O
? 格式化輸出：
由5個(gè)printf函數(shù)來處理：
o printf：將格式化數(shù)據(jù)寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出
o fprintf：寫至指定的流；
o dprintf：寫至指定的文件描述符；
o sprintf：將格式化的字符送入數(shù)組 buf 中。
o snprintf：能夠解決緩沖區(qū)溢出問題。
? 格式化輸入：
由3個(gè) scanf函數(shù)來處理：
o scanf 族用于分析輸入字符串，并將字符序列轉(zhuǎn)換成指定類型的變量。
12、實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)
13、臨時(shí)文件
ISO C標(biāo)準(zhǔn)I/O庫(kù)提供了兩個(gè)函數(shù)以幫助創(chuàng)建臨時(shí)文件。
? tmpnam 函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)與現(xiàn)有文件名不同的一個(gè)有效路徑名字字符串。
? tmpfile 函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)二進(jìn)制文件（類型 wb+），在關(guān)閉該文件或程序結(jié)束時(shí)將自動(dòng)刪除這種文件。
14、內(nèi)存流
我們已經(jīng)看到，標(biāo)準(zhǔn) I/O庫(kù)把數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中，因此每次一字符和每次一行的 I/O更有效。有的I/O都是通過在緩沖區(qū)主存之間來回傳送字節(jié)來完成的。
15、標(biāo)準(zhǔn) I/O的替代軟件
第 6 章- 系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件和信息
2、口令文件
某些系統(tǒng)提供了 vipw 命令，允許管理員使用該命令編輯口令文件。vipw命令串行化地更改口令文件。
POSIX.1定義了兩個(gè)獲取口令文件項(xiàng)的函數(shù)。在給出用戶登錄名或數(shù)值用戶ID后，這兩個(gè)函數(shù)就能查看相關(guān)項(xiàng)目：getpwuid函數(shù)、getpwnam函數(shù)。
getpwuid： 由 ls(1)程序使用，它將i節(jié)點(diǎn)中的數(shù)字用戶ID映射為用戶登錄名。在鍵入登錄名后，getpwnam函數(shù)由login(1)程序使用。
3、陰影口令
為使別人難以獲得原始資料（加密口令），現(xiàn)在，某些系統(tǒng)將加密口令存放在另一個(gè)通常稱為陰影口令（shadow password）的文件中。該文件至少要包含用戶名和加密口令。
4、組文件
5、附屬組 ID
1983年左右，4.2 BSD（ 伯克利軟件套件 ）引入了附屬組ID的概念。這樣不僅可以屬于口令文件記錄項(xiàng)中組ID所對(duì)應(yīng)的組，也可以屬于多至15個(gè)另外的組。
6、實(shí)現(xiàn)區(qū)別
7、其它數(shù)據(jù)文件
8、登陸賬戶記錄
大多數(shù)時(shí)候UNIX系統(tǒng)都提供下列兩個(gè)數(shù)據(jù)文件：
utmp文件記錄當(dāng)前登陸到系統(tǒng)的各個(gè)用戶；
wtmp文件跟蹤各個(gè)登陸和注銷事件。
9、系統(tǒng)標(biāo)識(shí)
POSIX.1（可移植操作系統(tǒng)接口）定義了uname 函數(shù)，它返回與主機(jī)和操作系統(tǒng)有關(guān)的信息。
10、時(shí)間和日期歷程
第7章-進(jìn)程環(huán)境
1、引言
本章將學(xué)習(xí)：
當(dāng)程序執(zhí)行時(shí)，其main函數(shù)是如何被調(diào)用的； 02
命令行參數(shù)是如何傳遞給新程序的； 04
典型的存儲(chǔ)空間布局是什么樣式； 06
如何分配另外的存儲(chǔ)空間； 08
進(jìn)程如何使用環(huán)境變量 09
進(jìn)程的各種不同終止方式； 03
longjmp 和 setjmp 函數(shù)以及它們與棧的交互作用。 10
2、 main函數(shù)
main 函數(shù)的原型是：
int main( int argc, char *argv[] )
其中 argc 是命令行參數(shù)的數(shù)目； argv是指向參數(shù)的各個(gè)指針?biāo)鶚?gòu)成的數(shù)組（ 存放命令行每個(gè)字符串的首地址）。
在調(diào)用 mian 函數(shù)前先調(diào)用一個(gè)特殊的 啟動(dòng)例程?？蓤?zhí)行程序文件將此啟動(dòng)例程指定為程序的起始地址——這是由 連接編輯器設(shè)置的，而連接編輯器則是由 C 編譯器調(diào)用。
3、進(jìn)程終止
有8種方式使進(jìn)程終止（termination）：
5種正常終止：
? 從 main 返回；
? 調(diào)用 exit；
? 調(diào)用 _exit 或 _Exit；
? 最后一個(gè)線程從其啟動(dòng)歷程返回 （11.5節(jié)）
? 從最后一個(gè)線程調(diào)用 pthread_exit； （11.5節(jié)）
3種異常終止：
? 調(diào)用 abort （10.17節(jié)）
? 接到一個(gè)信號(hào) （10.2節(jié)）
? 最后一個(gè)線程對(duì)取消請(qǐng)求作出響應(yīng)（11.5節(jié)、12.7節(jié)）
3.1- 退出函數(shù)
有 3 個(gè)函數(shù)可用于正常終止一個(gè)程序：
? _exit 和 _Exie 會(huì)立即進(jìn)入內(nèi)核；
? exit 則先執(zhí)行一些清理處理，然后返回內(nèi)核。
這3個(gè)退出函數(shù)都帶一個(gè)整形參數(shù)，稱為 終止?fàn)顟B(tài)。
若 main 的返回類型是整形， 并且 main 執(zhí)行到最后一條語(yǔ)句時(shí)返回（隱式返回），那么該進(jìn)程的終止?fàn)顟B(tài)是 0。
于是： main函數(shù)中的 return 0; 等價(jià)于 exit(0);
3.2- 函數(shù) atexit
按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的規(guī)定，一個(gè)進(jìn)程可以登記多至32個(gè)終止處理程序（exit handler）的函數(shù)，這些函數(shù)將由 exit 自動(dòng)調(diào)用，系統(tǒng)同時(shí)調(diào)用 atexit 函數(shù)來登記這些函數(shù)。
4、命令行參數(shù)
當(dāng)執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)，調(diào)用 exec 的進(jìn)程可將命令行參數(shù)傳遞給該新程序。
5、環(huán)境表
每個(gè)程序都接收到一張環(huán)境表。
與參數(shù)表一樣，環(huán)境表也是一個(gè)字符指針，其中每個(gè)指針包含一個(gè)以 null 結(jié)束的 C 字符串的地址。
全局變量 環(huán)境指針（ environ） 則包含了該指針數(shù)組的地址：
extern char **environ;
6、 C程序的存儲(chǔ)空間布局
歷史沿襲至今，C程序一直由下列幾部分組成：
? 正文段；
? 初始化數(shù)據(jù)段；
? 未初始化數(shù)據(jù)段；
? 棧；
? 堆。
7、共享庫(kù)
共享庫(kù)使得可執(zhí)行文件中不再需要包含公用的庫(kù)函數(shù)，而只需在所有進(jìn)程都可引用的存儲(chǔ)區(qū)中保存這種庫(kù)例進(jìn)程的一個(gè)副本。
8、存儲(chǔ)空間分配
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織 說明了 3 個(gè)用于存儲(chǔ)空間動(dòng)態(tài)分配的函數(shù)：
? malloc ： 分配指定字節(jié)數(shù)的存儲(chǔ)區(qū)；
? calloc ： 為指定數(shù)量指定長(zhǎng)度的對(duì)象分配存儲(chǔ)空間；
? realloc ： 增加或減少以前分配區(qū)的長(zhǎng)度。
9、環(huán)境變量
環(huán)境字符串的形式是：
name = value
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 C 定義了一個(gè)函數(shù) getenv， 可以用其取環(huán)境變量值，但是該標(biāo)準(zhǔn)又稱環(huán)境的內(nèi)容是由實(shí)現(xiàn)定義的。
10、函數(shù) setjmp 和 longjmp
在 C 中，goto 語(yǔ)句不能跨越函數(shù)，而 setjmp 和 longjmp 函數(shù)可以。
這兩個(gè)函數(shù)對(duì)于處理發(fā)生在很深層嵌套函數(shù)調(diào)用中的出錯(cuò)情況是非常有用的。
11、函數(shù) getrlimit 和setrlimit
函數(shù) getrlimit 和 setrlimit 可以進(jìn)行查詢和更改資源限制。
對(duì)這兩個(gè)函數(shù)的每一次調(diào)用都指定一個(gè)資源以及一個(gè)指向下列結(jié)構(gòu)的指針。
12、小結(jié)
本章說明了：
? 一個(gè)進(jìn)程是如何啟動(dòng)和終止的；
? 如何向其傳遞參數(shù)表和環(huán)境；
? C 程序的典型存儲(chǔ)空間布局；
? 一個(gè)進(jìn)程如何動(dòng)態(tài)地分配和釋放存儲(chǔ)空間；
? setjmp 和 longjmp 函數(shù)，他們提供了一種在進(jìn)程內(nèi)非局部轉(zhuǎn)移的方法。
第 8 章-進(jìn)程控制
1、引言
本章介紹 UNIX 系統(tǒng)的進(jìn)程控制，包括：創(chuàng)建新進(jìn)程、執(zhí)行程序和進(jìn)程終止。
還將說明進(jìn)程屬性的各種 ID ——實(shí)際、有效和保存的用戶 ID 和組ID ，以及它們?nèi)绾问艿竭M(jìn)程控制原語(yǔ)的影響。
2、進(jìn)程標(biāo)識(shí)
每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)非負(fù)整數(shù)表示的唯一進(jìn)程 ID 。P.S. 雖然進(jìn)程 ID 是唯一的，但是當(dāng)一個(gè)進(jìn)程終止后，其進(jìn)程 ID 就稱為復(fù)用的候選者。
系統(tǒng)中有一些專用進(jìn)程 ID：
? ID 為 0 的進(jìn)程通常是調(diào)度進(jìn)程，也被稱為 交換進(jìn)程（swapper） ，它并不執(zhí)行任何磁盤上的程序，因此也被稱為系統(tǒng)進(jìn)程。
? ID 為 1 通常是 init 進(jìn)程，次進(jìn)程負(fù)責(zé)在自舉內(nèi)核后啟動(dòng)一個(gè) UNIX 系統(tǒng)。
? ID 為 2 是頁(yè)守護(hù)進(jìn)程（ page daemon），此進(jìn)程負(fù)責(zé)支持虛擬存儲(chǔ)器系統(tǒng)的分頁(yè)操作。
3、函數(shù) fork
fork() 系統(tǒng)調(diào)用通過復(fù)制一個(gè)現(xiàn)有進(jìn)程來創(chuàng)建一個(gè)全新的進(jìn)程(進(jìn)程的另外一個(gè)名字叫做任務(wù))。
由 fork 創(chuàng)建的新進(jìn)程被稱為 子進(jìn)程（child process）
fork 函數(shù)被調(diào)用一次，但返回兩次。兩次返回的區(qū)別是子進(jìn)程的返回值是 0 ，而父進(jìn)程的返回值則是新建子進(jìn)程的進(jìn)程 ID。
子進(jìn)程是父進(jìn)程的副本。eg. 子進(jìn)程獲得父進(jìn)程數(shù)據(jù)空間、堆和棧的副本，父進(jìn)程和子進(jìn)程并不共享這些存儲(chǔ)空間。
4、函數(shù) vfork
vfork 函數(shù)的調(diào)用序列和返回值與 fork 相同，但 兩者 的語(yǔ)義不同。
vfork 函數(shù)用于創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程，而該新進(jìn)程的目的是執(zhí)行一個(gè)新程序。但是 vfork 和 fork還是有 2 點(diǎn)不同的（書 p .187）
5、函數(shù) exit
詳細(xì)介紹了 5 中正常終止及 3 種異常終止的方式。
終止函數(shù)： exit 、 _exit、 _Exit，它們終止后，會(huì)給父進(jìn)程傳遞退出狀態(tài)（ exit status ）的參數(shù)。
僵死進(jìn)程： 一個(gè)已經(jīng)終止、但是其父進(jìn)程尚未對(duì)其進(jìn)行善后處理 （獲取終止子進(jìn)程的有關(guān)信息、釋放它仍占用的資源）的進(jìn)程被稱為僵死進(jìn)程。
6、 函數(shù) wait 和 waitpid
當(dāng)一個(gè)進(jìn)程正?；虍惓＝K止時(shí)，內(nèi)核就向其父進(jìn)程發(fā)送 SIGCHLD 信號(hào)。
一個(gè)進(jìn)程有多個(gè)子進(jìn)程，只要有一個(gè)子進(jìn)程終止， wait 就返回。
大家知道，當(dāng)用fork啟動(dòng)一個(gè)新的子進(jìn)程的時(shí)候，子進(jìn)程就有了新的生命周期，并將在其自己的地址空間內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行。但有的時(shí)候，我們希望知道某一個(gè)自己創(chuàng)建的子進(jìn)程何時(shí)結(jié)束，從而方便父進(jìn)程做一些處理動(dòng)作。同樣的，在用 ptrace 去 attach 一個(gè)進(jìn)程滯后，那個(gè)被 attach 的進(jìn)程某種意義上說可以算作那個(gè) attach 它進(jìn)程的子進(jìn)程，這種情況下，有時(shí)候就想知道被調(diào)試的進(jìn)程何時(shí)停止運(yùn)行。
以上兩種情況下，都可以使用 Linux 中的 waitpid() 函數(shù)做到。先來看看waitpid函數(shù)的定義：
如果在調(diào)用waitpid()函數(shù)時(shí)，當(dāng)指定等待的子進(jìn)程已經(jīng)停止運(yùn)行或結(jié)束了，則waitpid()會(huì)立即返回；但是如果子進(jìn)程還沒有停止運(yùn)行或結(jié)束，則調(diào)用waitpid()函數(shù)的父進(jìn)程則會(huì)被阻塞，暫停運(yùn)行。
調(diào)用 wait 或 waitpid 的進(jìn)程可能會(huì)放生什么？
? 如果其所有子進(jìn)程都還在運(yùn)行，則阻塞；
? 如果一個(gè)子進(jìn)程已終止，正等待父進(jìn)程獲得其終止?fàn)顟B(tài)，則取得該子進(jìn)程的終止?fàn)顟B(tài)立即返回；
? 如果它沒有任何子進(jìn)程，則立即出錯(cuò)返回。
? waitpod 函數(shù)提供了 wait 函數(shù)沒有提供的 3 個(gè)功能：
7、函數(shù) waitid
UNIX 包含了另一個(gè)取得進(jìn)程終止?fàn)顟B(tài)的函數(shù)—— waitid ， 此函數(shù)類似于 waitpid，但提供了更多的靈活性。
waitid 函數(shù)允許一個(gè)進(jìn)程指定要等待的子進(jìn)程。
8、函數(shù) wait3 和 wait4
大多數(shù) UNIX 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供了另外兩個(gè)函數(shù) wait3 和 wait4。
相較于函數(shù) wait 、 waitpid 、waitid 所提供的功能要多一個(gè)，這與附加參數(shù)有關(guān)。該參數(shù)允許內(nèi)核返回由終止進(jìn)程及其所有子進(jìn)程使用的資源概況，包括： CPU時(shí)間總量、系統(tǒng)CPU時(shí)間總量、缺頁(yè)次數(shù)、接收到信號(hào)的次數(shù)等。
9、競(jìng)爭(zhēng)條件
當(dāng)多個(gè)進(jìn)程都企圖對(duì)共享數(shù)據(jù)進(jìn)行某種處理，而最后的結(jié)果又取決于進(jìn)程運(yùn)行的順序時(shí)，我們認(rèn)為發(fā)生了競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系（ race condition ）。
10、函數(shù) exec
在 “3-函數(shù) fork” 中提到：用 fork 函數(shù)創(chuàng)建新的子進(jìn)程后，子進(jìn)程往往要調(diào)用一種 exec 函數(shù)以執(zhí)行另一個(gè)程序。
當(dāng)進(jìn)程 調(diào)用一種 exec 函數(shù)時(shí)，該進(jìn)程執(zhí)行的程序完全替換為 新程序，而新程序是從其 main 函數(shù)開始執(zhí)行。
因?yàn)檎{(diào)用 exec 并不創(chuàng)建新進(jìn)程，所以前后的進(jìn)程 ID 并未改變。 exec 只是用磁盤上的一個(gè)新程序替換了當(dāng)前進(jìn)程的正文段、數(shù)據(jù)段、堆段和棧段。
11、更改用戶 ID 和 更改組 ID
在 UNIX 系統(tǒng)中，特權(quán)（如能改變當(dāng)前日期的表示法）以及訪問控制（如能否讀、寫一個(gè)特定文件），是基于用戶 ID 和 組 ID 的。
當(dāng)程序需要增加特權(quán)，或需要訪問當(dāng)前不允許訪問的資源時(shí)，我們需要更換自己的用戶 ID 或 組 ID，使得新 ID 具有合適的特權(quán)或訪問權(quán)限。當(dāng)程序需要降低其特權(quán)或阻止對(duì)某些資源的訪問時(shí)，也需要更換用戶 ID 或組 ID，新 ID 不具有相應(yīng)特權(quán)或訪問這些資源的能力。
12、解釋器文件
解釋器文件是一種文本文件。
13、函數(shù) system
ISO C定義了 system函數(shù)，它總共有 3 種返回值。
相較于 fork 、 exec， system的優(yōu)點(diǎn)為： system進(jìn)行了所需的各種出錯(cuò)處理以及各種信號(hào)處理。
14、 進(jìn)程會(huì)計(jì)
大多數(shù) UNIX 系統(tǒng)提供了一個(gè)選項(xiàng)以進(jìn)行 進(jìn)程會(huì)計(jì)（ process accounting ）處理。
啟用該選項(xiàng)后，每當(dāng)進(jìn)程結(jié)束時(shí)內(nèi)核就寫一個(gè)會(huì)計(jì)記錄。一般進(jìn)程會(huì)計(jì)包括： 命令名、所使用的 CPU 時(shí)間總量、用戶 ID 和 組 ID 、啟動(dòng)時(shí)間等。
15、用戶標(biāo)識(shí)
任一進(jìn)程都可以得到其實(shí)際用戶 ID 和有效用戶 ID 及組 ID。
但是，有時(shí)候我們希望找到運(yùn)行該程序用戶的登陸名。系統(tǒng)通常記錄用戶登陸時(shí)使用的名字，然后用 getlogin 函數(shù)可以獲取此登錄名。
如果調(diào)用此函數(shù)的進(jìn)程沒有連接到用戶登陸時(shí)所用的終端，則函數(shù)失敗。通常稱這些進(jìn)程為 守護(hù)進(jìn)程（ daemon ）
16、 進(jìn)程調(diào)度
調(diào)度策略和調(diào)度優(yōu)先級(jí)是有內(nèi)核確定的。
進(jìn)程可以通過調(diào)整 友好值 選擇以更優(yōu)先級(jí)運(yùn)行（通過調(diào)整友好值降低它對(duì) CPU 的占有，因此該進(jìn)程是有好的）。只有特權(quán)進(jìn)程允許提高調(diào)度權(quán)限。
友好值越小，優(yōu)先級(jí)越高（越靠前嘛！）。
進(jìn)程可以通過 nice 函數(shù)獲取或更改它的友好值。使用這個(gè)函數(shù)，進(jìn)程只能影響自己的友好值，不能影響任何其它進(jìn)程的友好值。
17、進(jìn)程時(shí)間
在 書 p16中說明了可以度量的 3 個(gè)時(shí)間：墻上時(shí)鐘時(shí)間、用戶 CPU時(shí)間 和 系統(tǒng) CPU時(shí)間。
任一進(jìn)程都可以調(diào)用 times 函數(shù)獲得它自己以及終止子進(jìn)程的上述值。
18、小結(jié)
UNIX 必須掌握的幾個(gè)函數(shù)： fork、exec系列、 _exit、wait、waitpid。
? fork：用來創(chuàng)建新的進(jìn)程；
? exec：用 fork 函數(shù)創(chuàng)建新的子進(jìn)程后，子進(jìn)程往往要調(diào)用一種 exec 函數(shù)才能執(zhí)行另一個(gè)程序；
? _exit：給父進(jìn)程傳遞退出狀態(tài)（ exit status ）的參數(shù)；
? wait、waitpid：我們希望知道某一個(gè)自己創(chuàng)建的子進(jìn)程何時(shí)結(jié)束；
? 本章說明了 system函數(shù)和進(jìn)程會(huì)計(jì)，這也使我們進(jìn)一步了解所有這些進(jìn)程控制函數(shù)。
system進(jìn)行了所需的各種出錯(cuò)處理以及各種信號(hào)處理
? 本章還說明了 exec函數(shù)的另一種變體：解釋器文件及它們的工作方式。
? 對(duì)各種不同的用戶 ID 和組 ID（實(shí)際、有效 和 保存的）的理解，對(duì)編寫安全的設(shè)置用戶 ID 程序是至關(guān)重要的。
在 UNIX 系統(tǒng)中，特權(quán)（如能改變當(dāng)前日期的表示法）以及訪問控制（如能否讀、寫一個(gè)特定文件），是基于用戶 ID 和 組 ID 的。
當(dāng)程序需要增加特權(quán)，或需要訪問當(dāng)前不允許訪問的資源時(shí)，我們需要更換自己的用戶 ID 或 組 ID，使得新 ID 具有合適的特權(quán)或訪問權(quán)限。當(dāng)程序需要降低其特權(quán)或阻止對(duì)某些資源的訪問時(shí)，也需要更換用戶 ID 或組 ID，新 ID 不具有相應(yīng)特權(quán)或訪問這些資源的能力。
第 9 章-進(jìn)程關(guān)系
1、引言
本章將詳細(xì)地說明進(jìn)程組 以及 POSIX.1（可一只操作系統(tǒng)接口）引入的會(huì)話的概念。還將介紹登陸 shell（登錄時(shí)所調(diào)用的）和所有從登陸 shell 啟動(dòng)的進(jìn)程之間的關(guān)系。
2、終端登陸
系統(tǒng)經(jīng)由內(nèi)核中的終端設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。
4 種終端登陸方式：
? BSD 終端登陸 （ Berkeley Software Distribution 伯克利軟件套件）
? Mac OS X 終端登陸
? Linux 終端登陸
? Solaris 終端登錄
3、網(wǎng)絡(luò)登陸
通過串行終端登錄至系統(tǒng)和經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)登陸至系統(tǒng)兩者之間主要（物理上的）區(qū)別是：網(wǎng)絡(luò)登錄時(shí)，在終端和計(jì)算機(jī)之間的連接不再是點(diǎn)到點(diǎn)的。在網(wǎng)絡(luò)登陸情況下， login僅僅是一種可用的服務(wù)，這與其它網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（如 FTP 或 SMTP）的性質(zhì)相同。
在 9.2 的終端登錄中， init 知道哪些終端設(shè)備可用來進(jìn)行登陸，并為每個(gè)設(shè)備生成一個(gè) getty 進(jìn)程。但是，對(duì)網(wǎng)絡(luò)登陸情況則有所不同，所有登陸都經(jīng)由內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動(dòng)程序（如 以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序 ）。
為使同一個(gè)軟件既能處理終端設(shè)備，又能處理網(wǎng)絡(luò)登陸，系統(tǒng)使用了一種稱為 偽終端（pseudo terminal ）的軟件驅(qū)動(dòng)程序，它仿真串行終端的運(yùn)行行為，并將終端操作映射為網(wǎng)絡(luò)操作。
有以下四種登陸方式：
? BSD 網(wǎng)絡(luò)登陸
? Mac OS X 網(wǎng)絡(luò)登陸
? Linux 網(wǎng)絡(luò)登錄
? Solaris 網(wǎng)絡(luò)登陸
4、進(jìn)程組
每個(gè)進(jìn)程除了有一個(gè)進(jìn)程 ID 之外，還屬于一個(gè)進(jìn)程組。進(jìn)程組是一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程的集合。
每個(gè)進(jìn)程組有一個(gè)唯一的進(jìn)程組 ID，進(jìn)程組 ID 類似于進(jìn)程 ID ——它是一個(gè)正整數(shù)，并可存放在 pid_t 數(shù)據(jù)類型中。
進(jìn)程調(diào)用 setpgid 函數(shù) 可以加入一個(gè)現(xiàn)有的進(jìn)程組或者創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程組。
#include <unistd.h>
int setpgid( pid_t pid, pid_t pgid);
//返回值：若成功，返回0； 若出錯(cuò)，返回 -1
setpgid 函數(shù) 將 pid 進(jìn)程的進(jìn)程組 ID 設(shè)置為 pgid。
一個(gè)進(jìn)程只能為它自己或它的子進(jìn)程設(shè)置進(jìn)程組 ID。 在它的子進(jìn)程調(diào)用了 exec 后，它就不再改該子進(jìn)程的進(jìn)程組 ID。
5、會(huì)話
會(huì)話（ session ） 是一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程組的集合。
通常是由 shell 的管道將幾個(gè)進(jìn)程編成一組的。
進(jìn)程調(diào)用 setsid 函數(shù)建立一個(gè)新會(huì)話。
#include <unistd.h>
pid_t setsid(void);
//返回值：若成功，返回進(jìn)程組 ID； 若出錯(cuò)，返回 -1
? 如果該調(diào)用進(jìn)程已經(jīng)是一個(gè)進(jìn)程組的組長(zhǎng)，則此函數(shù)返回出錯(cuò)（有具體解決方法）；
? 如果調(diào)用此函數(shù)的進(jìn)程不是一個(gè)進(jìn)程組的組長(zhǎng)，則此函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新會(huì)話。（具體會(huì)發(fā)生 3 件事）
6、控制終端
會(huì)話 和 進(jìn)程組還有一些其它特性：
? 一個(gè)會(huì)話可以有一個(gè)控制終端（ controlling terminal ）。這通常是終端設(shè)備（在終端登錄情況下）或偽終端設(shè)備（在網(wǎng)絡(luò)登陸情況下）。
? 建立與控制終端連接的會(huì)話首進(jìn)程被稱為 控制進(jìn)程（ controlling process ）
? 一個(gè)會(huì)話的幾個(gè)進(jìn)程組可被分成一個(gè) 前臺(tái)進(jìn)程組（ foreground process group ）以及一個(gè)或多個(gè) 后臺(tái)進(jìn)程組（ background process group ）。
? 如果一個(gè)會(huì)話有一個(gè)控制終端，則它有一個(gè)前臺(tái)進(jìn)程組，其他進(jìn)程組稱為后臺(tái)進(jìn)程組。
7、函數(shù) tcgetpgrp、 tcsetpgrp 和 tcgetsid
有時(shí)候需要有一種方法來通知內(nèi)核哪一個(gè)進(jìn)程組是前臺(tái)進(jìn)程組，這樣，終端設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序就能知道將終端輸入和終端產(chǎn)生的信號(hào)發(fā)往何處。
函數(shù) tcgetpgrp 返回前臺(tái)進(jìn)程組 ID，它與在 fd 上打開的終端相關(guān)聯(lián)。
如果進(jìn)程有一個(gè)控制終端，則該進(jìn)程可以調(diào)用 tcsetpgrp 將前臺(tái)進(jìn)程組 ID 設(shè)置為 pgrpid。
大多數(shù)應(yīng)用程序并不直接調(diào)用這兩個(gè)函數(shù)。他們通常由 作業(yè)控制 shell調(diào)用。
需要管理控制終端的應(yīng)用程序可以調(diào)用 tcgetsid 函數(shù)識(shí)別出控制終端的會(huì)話首選進(jìn)程的 會(huì)話ID (它等價(jià)于會(huì)話首進(jìn)程的進(jìn)程組 ID)
8、作業(yè)控制
作業(yè)控制是 BSD 在 1980年左右增加的一個(gè)新特性。它允許在一個(gè)終端是啟動(dòng)多個(gè)作業(yè)（進(jìn)程組），它控制哪一個(gè)作業(yè)可以訪問該終端以及哪些作業(yè)再后臺(tái)運(yùn)行。
一個(gè)作業(yè)只是幾個(gè)進(jìn)程的集合，通常是一個(gè)進(jìn)程管道。
作業(yè)控制要求一下 3 種形式的支持：
9、 shell 執(zhí)行程序
PID： (Process ID) 進(jìn)程 ID號(hào)
PPID： (Parent process) ID 父進(jìn)程 ID號(hào)
PGID： (Process Group ID) 進(jìn)程組 ID號(hào)
SID： (Session ID) 會(huì)話ID
10、孤兒進(jìn)程組
一個(gè)其父進(jìn)程已終止的進(jìn)程稱為 孤兒進(jìn)程（orphan process ），這種進(jìn)程由 init 進(jìn)程“收養(yǎng)”。
孤兒進(jìn)程組：（ orphaned process group ）：
? 該組中每個(gè)成員的父進(jìn)程要么是該組的一個(gè)成員，要么不是該組所屬會(huì)話的成員。
? （另一種描述）一個(gè)進(jìn)程組不是孤兒進(jìn)程組的條件是——該組中有一個(gè)進(jìn)程，其父進(jìn)程在屬于同一會(huì)話的另一個(gè)組中。如果進(jìn)程組不是孤兒進(jìn)程組，那么在屬于同一會(huì)話的另一個(gè)組中的父進(jìn)程就有機(jī)會(huì)重新啟動(dòng)該組中停止的進(jìn)程。
11、 FreeBSD 實(shí)現(xiàn)
12、小結(jié)
第 10 章- 信號(hào)
1、引言
本章先對(duì)信號(hào)機(jī)制進(jìn)行綜述，并說明每種信號(hào)的一般用法。
然后分析早期實(shí)現(xiàn)的問題。
在分析存在的問題之后再說明解決這些問題的方法，這種安排有助于加深對(duì)改進(jìn)機(jī)制的理解。
2、信號(hào)概念
定義：
信號(hào)更多的是通知事件的發(fā)生。信號(hào)產(chǎn)生之后第一時(shí)間也不是直接處理而是先存儲(chǔ)下來。
流程：
信號(hào)的產(chǎn)生—>信號(hào)的注冊(cè)—>信號(hào)的阻塞(不處理)—>信號(hào)的注銷—>信號(hào)的處理。
分類：
① 不可靠信號(hào)(非實(shí)時(shí)信號(hào))：1~31
② 可靠信號(hào)(實(shí)時(shí)信號(hào))：34~64
Linux下有62種信號(hào)，使用kill -l 命令查看
每個(gè)信號(hào)都有一個(gè)名字。這些名字都以 3 個(gè)字符 SIG 開頭。
e.g. SIGABRT 是夭折信號(hào)，當(dāng)進(jìn)程調(diào)用 about 函數(shù)時(shí)產(chǎn)生這種信號(hào)；
SIGALRM 是鬧鐘信號(hào)，由 alarm 函數(shù)設(shè)置的定時(shí)器超時(shí)后將產(chǎn)生此信號(hào)；
不存在編號(hào)為 0 的信號(hào)，因?yàn)?#xff08;10.9節(jié)）kill 函數(shù)對(duì)信號(hào)編號(hào) 0 有特殊的應(yīng)用。
3、函數(shù) signal
UNIX 系統(tǒng)信號(hào)機(jī)制最簡(jiǎn)單的接口是 signal 函數(shù)。
當(dāng)指定函數(shù)地址時(shí)，則在信號(hào)發(fā)生時(shí)，調(diào)用該函數(shù)，我們稱這種處理為捕捉該信號(hào)，稱此函數(shù)為信號(hào)處理程序（ signal handler ）或信號(hào)捕捉函數(shù)（ signal-catching function ）。
signal 函數(shù)原型說明此函數(shù)要求兩個(gè)參數(shù)，返回一個(gè)函數(shù)指針，而該指針?biāo)赶虻暮瘮?shù)無返回值（ void ）。
? 程序啟動(dòng)
當(dāng)執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)，所有信號(hào)的狀態(tài)都是系統(tǒng)默認(rèn)或忽略。
? 進(jìn)程創(chuàng)建
當(dāng)一個(gè)進(jìn)程調(diào)用 fork 時(shí)，其子進(jìn)程繼承父進(jìn)程的信號(hào)處理方式。
4、不可靠的信號(hào)
不可靠在這里指的是：信號(hào)可能會(huì)丟失。
5、終端的系統(tǒng)調(diào)用
早期 UNIX 系統(tǒng)的一個(gè)特性是： 如果進(jìn)程在執(zhí)行一個(gè)低速系統(tǒng)調(diào)用而阻塞期間捕捉到一個(gè)信號(hào)，則該系統(tǒng)調(diào)用就被終端不再繼續(xù)執(zhí)行。
該系統(tǒng)調(diào)回返回出錯(cuò)，其 error 設(shè)置為 EINTR。
6、可重入函數(shù)
7、 SIGCLD語(yǔ)義
8、可靠信號(hào)術(shù)語(yǔ)和語(yǔ)義
每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè) 信號(hào)屏蔽字（ signal mask ），它規(guī)定了當(dāng)前要阻塞遞送到該進(jìn)程的信號(hào)集。
對(duì)于每種可能的信號(hào)，該屏蔽字中都有一位與之對(duì)應(yīng)，對(duì)于某種信號(hào)，若其對(duì)應(yīng)位已設(shè)置，則它當(dāng)前是被阻塞的。進(jìn)程可以調(diào)用 sigprocmask（10.2節(jié)）來檢測(cè)和更改其當(dāng)前信號(hào)屏蔽字。
9、函數(shù) kill 和 raise
kill 函數(shù)將信號(hào)發(fā)送給進(jìn)程或進(jìn)程組； raise 函數(shù)則允許進(jìn)程向自身發(fā)送信號(hào)。
如前所述，進(jìn)程將信號(hào)發(fā)送給其它進(jìn)程需要權(quán)限。超級(jí)用戶可將信號(hào)發(fā)送給任一進(jìn)程。對(duì)于非超級(jí)用戶，其基本規(guī)則是發(fā)送者的實(shí)際用戶 ID 或有效用戶 ID 必須等于接受者的實(shí)際用戶 ID 或有效用戶 ID。
10、函數(shù) alarm 和 pause
使用 alarm 函數(shù)可以設(shè)置一個(gè)定時(shí)器（鬧鐘時(shí)間），在將來的某個(gè)時(shí)刻該定時(shí)器會(huì)超時(shí)。當(dāng)定時(shí)器超時(shí)時(shí)，產(chǎn)生 SIGALRM 信號(hào)。
每個(gè)進(jìn)程只能有一個(gè)鬧鐘時(shí)間。
pause 函數(shù)使調(diào)用者進(jìn)程掛起直至捕捉到一個(gè)信號(hào)。
只有執(zhí)行了一個(gè)信號(hào)處理程序并從其返回時(shí)， pause才返回。在這種情況下， pause 返回 -1，errno設(shè)置為 EINTR。
11、信號(hào)集
數(shù)據(jù)集 用來告訴內(nèi)核不允許發(fā)生該信號(hào)集中的信號(hào)。
函數(shù) sigemptyset 初始化由 set 指向的信號(hào)集，清除其中所有信號(hào)。 函數(shù) sigfillset 初始化由 set 指向的信號(hào)集，使其包括所有信號(hào)。所有應(yīng)用程序在使用信號(hào)集前，要對(duì)該信號(hào)集調(diào)用 sigemptyset 或 sigfillset 一次。這是因?yàn)?C 編譯器程序?qū)?不賦初值的 外部變量和靜態(tài)變量都初始化為 0。
12、 函數(shù) sigprocmask
在（10.8）中提及一個(gè)進(jìn)程的信號(hào)屏蔽字規(guī)定了當(dāng)前阻塞而不能遞送給該進(jìn)程的信號(hào)集。調(diào)用函數(shù) sigprocmask 可以檢測(cè)或更改，或同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和更改進(jìn)程的信號(hào)屏蔽字。
13、函數(shù) sigpending
sigpending 函數(shù)返回一信號(hào)集，對(duì)于調(diào)用進(jìn)程而言，其中的各信號(hào)是阻塞不能遞送的，因而也一定是當(dāng)前未決的。 該信號(hào)集通過 set 參數(shù)返回。
14、函數(shù) sigaction
sigaction 函數(shù)的功能是檢查或修改（或檢查并修改）與指定信號(hào)相關(guān)聯(lián)的處理動(dòng)作。此函數(shù)取代了 UNIX 早起版本使用的 signal 函數(shù)。
15、 函數(shù) sigsetjmp 和 siglongjmp
16、函數(shù) sigsuspend
更改進(jìn)程的信號(hào)屏蔽字可以阻塞所選擇的信號(hào)，或解除對(duì)它們的阻塞。使用這種技術(shù)可以保護(hù)不希望由信號(hào)中斷的代碼臨界區(qū)。
17、 函數(shù) abort
abort 函數(shù)的功能是使 程序異常終止。
該函數(shù)將 SIGABRT信號(hào)發(fā)送給調(diào)用進(jìn)程（進(jìn)程不應(yīng)忽略此信號(hào)）。 ISO C 規(guī)定，調(diào)用 abort將向主機(jī)環(huán)境遞送一個(gè)未成功終止的通知，其方法是調(diào)用 raise(SIGABRT) 函數(shù)。
18、函數(shù) system
POSIX.1 要求 system 忽略 SIGINT 和 SIGQUIT ，阻塞 SIGCHLD。
system 的返回值
注意 system 的返回值，它是 shell 的終止?fàn)顟B(tài)，但 shell 的終止?fàn)顟B(tài)并不總是執(zhí)行命令字符串進(jìn)程的終止?fàn)顟B(tài)。
19、函數(shù) sleep、nanosleep 和 clock_nanosleep
這本書中很多例子中都已經(jīng)使用了 sleep 函數(shù)。
nanosleep 函數(shù)與 sleep函數(shù)類似，但是它提供了納秒級(jí)的精度。這個(gè)函數(shù)掛起調(diào)用進(jìn)程，知道要求的時(shí)間已經(jīng)超時(shí)或者某個(gè)信號(hào)中斷了該函數(shù)。
20、函數(shù) sigqueue
除了對(duì)信號(hào)排隊(duì)以外，這些擴(kuò)展允許應(yīng)用程序在遞交信號(hào)時(shí)傳遞更多的信息。這些信息嵌入在 siginfo 結(jié)構(gòu)中。除了系統(tǒng)提供的信息，應(yīng)用程序還可以想信號(hào)處理程序傳遞整數(shù)或者指向包含更多信息的緩沖區(qū)指針。
sigqueue 函數(shù)只能吧信號(hào)發(fā)送給單個(gè)進(jìn)程，可以使用 value 參數(shù)想信號(hào)處理程序傳遞整數(shù)和指針值，除此之外， sigqueue 函數(shù)與 kill 函數(shù)類似。
21、作業(yè)控制信號(hào)
POSIX.1 認(rèn)為有以下 6 個(gè)與作業(yè)控制有關(guān)：
除了 SIGCHLD 以外，大多數(shù)應(yīng)用程序并不處理這些信息，交互式 shell 則通常會(huì)處理這些信號(hào)的所有工作。
當(dāng)我們通知 shell 在前臺(tái)或后臺(tái)回復(fù)運(yùn)行一個(gè)作業(yè)時(shí)， shell 向該作業(yè)中的所有進(jìn)程發(fā)送 SIGCONT 信號(hào)。
22、信號(hào)名和編號(hào)
可以使用 psignal 函數(shù)可移植地打印與信號(hào)編號(hào)對(duì)應(yīng)的字符串。
如果在 sigaction 信號(hào)處理程序中有 siginfo 結(jié)構(gòu)，可以使用 psiginfo 函數(shù)打印信號(hào)信息。
23、小結(jié)
本章 說明了早起信號(hào)實(shí)現(xiàn)的問題以及它們是如何顯現(xiàn)出來的。
然后介紹了 POSIX.1 的可靠信號(hào)概念，以及所有相關(guān)的函數(shù)。
在此基礎(chǔ)上提供了 about、system 和 sleep 函數(shù)的 POSIX.1實(shí)現(xiàn)。
最后以觀察分析作業(yè)控制信號(hào)以及信號(hào)名和信號(hào)編號(hào)之間的轉(zhuǎn)換結(jié)束。
第 11 章-線程
1、引言
本章了解如何使用多個(gè)控制線程（ 簡(jiǎn)單說就是線程 ）在單進(jìn)程中執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。一個(gè)進(jìn)程中的所有線程都可以訪問該進(jìn)程的組成部件，如文件描述符和內(nèi)存。
最后本章將討論目前可用的同步機(jī)制，防止多個(gè)線程在共享資源時(shí)出現(xiàn)不一致的問題。
有時(shí)，也可以將應(yīng)用程序設(shè)計(jì)成使用多線程的（11章），從而避免使用非阻塞 I/O（14章）。
2、線程概念
典型的 UNIX 進(jìn)程可以看成只有一個(gè)控制線程：一個(gè)進(jìn)程在某一時(shí)刻只能做一件事情。有了多個(gè)控制線程以后，在程序設(shè)計(jì)時(shí)就可以把進(jìn)程設(shè)計(jì)成在某一時(shí)刻能夠不止做一件事，每個(gè)線程處理各自獨(dú)立的任務(wù)。
每個(gè)線程都包含有表示執(zhí)行環(huán)境所必須的信息，其中包括進(jìn)程中標(biāo)識(shí)線程的 線程ID、一組寄存器值、棧、調(diào)度優(yōu)先級(jí)和策略、信號(hào)屏蔽字、 errno變量（1.7節(jié)）以及線程私有數(shù)據(jù)（12.6節(jié)）。
一個(gè)進(jìn)程的所有信息對(duì)該進(jìn)程的所有線程都是共享的，包括可執(zhí)行程序的代碼、程序的全局內(nèi)存和堆內(nèi)存、棧以及文件描述符。
3、進(jìn)程標(biāo)識(shí)
就像每個(gè)進(jìn)程有一個(gè)進(jìn)程 ID 一樣，每個(gè)線程也有一個(gè)線程 ID。進(jìn)程 ID 在整個(gè)系統(tǒng)中是唯一的，但 線程 ID 不同，線程 ID 只有在它所屬的進(jìn)程上下文中才有意義。
線程 ID 是用 pthread_t數(shù)據(jù)類型來表示的。 用結(jié)構(gòu)表示 pthread_t 數(shù)據(jù)類型的后果是不能用一種可以只的方式打印該數(shù)據(jù)類型的值。在程序調(diào)試過程中打印線程 ID 有時(shí)是非常有用的。
線程可以通過調(diào)用 pthread_self函數(shù)獲得自身的線程 ID。
pthread_self函數(shù)可以與 pthread_equal 函數(shù)一起使用。例如，主線程可能把工作任務(wù)放在一個(gè)隊(duì)列中，用線程 ID 來控制每個(gè)工作線程處理哪些作業(yè)。
4、 線程創(chuàng)建
在傳統(tǒng) UNIX 進(jìn)程模式中，每個(gè)進(jìn)程只有一個(gè)控制線程。
新增的線程可以通過調(diào)用 pthread_create 函數(shù)創(chuàng)建（注，它不是系統(tǒng)默認(rèn)的庫(kù)，需要在編譯的時(shí)候加上 -lpthread ）。
線程創(chuàng)建時(shí)并不能保證哪個(gè)線程會(huì)先運(yùn)行：是新創(chuàng)建的線程，還是調(diào)用線程。
5、進(jìn)程終止
如果進(jìn)程中的任意線程調(diào)用了 exit、 _Exit 或者 _exit，那么整個(gè)進(jìn)程就會(huì)終止。與此相類似，如果默認(rèn)的動(dòng)作是終止進(jìn)程，那么，發(fā)送到線程的信息就會(huì)終止整個(gè)進(jìn)程。
單個(gè)線程可以通過 3 種方式退出，因此可以在不終止整個(gè)進(jìn)程的情況下，停止它的控制流：
?
?
? 線程調(diào)用 pthread_exit
進(jìn)程中的其它線程也可以通過調(diào)用 函數(shù) pthread_join 訪問到其它線程指針。 pthread_join 函數(shù)可以等待指定的線程終止，但并不獲取線程的終止?fàn)顟B(tài)。
當(dāng)一個(gè)線程通過調(diào)用 函數(shù)pthread_exit 退出或者簡(jiǎn)單地從啟動(dòng)歷程中返回時(shí)，進(jìn)程中的其它線程可以通過調(diào)用 pthread_join 函數(shù)獲得該線程的退出狀態(tài)。
線程可以通過調(diào)用 pthread_cancel 函數(shù)來請(qǐng)求取消同一進(jìn)程中的其它線程?！咀ⅰ吭摵瘮?shù)僅僅是提出請(qǐng)求。
線程可以安排它退出時(shí)需要調(diào)用的函數(shù)，這與進(jìn)程在退出時(shí)可以用 atexit函數(shù) 安排退出是類似的。這樣的函數(shù)稱為 線程清理處理程序（ thread cleanup handler ）。一個(gè)線程可以建立多個(gè)清理處理程序。
6、線程同步
當(dāng)多個(gè)控制線程共享相同的內(nèi)存時(shí)，需要確保每個(gè)線程看到一致的數(shù)據(jù)視圖。
當(dāng)一個(gè)線程可以修改的變量，其它線程也可以讀取或者修改的時(shí)候，我們就需要對(duì)這些線程進(jìn)行同步，確保它們?cè)谠L問變量的存儲(chǔ)內(nèi)容時(shí)不會(huì)訪問到無效的值。
在變量修改時(shí)間多于一個(gè)存儲(chǔ)器訪問周期的處理器結(jié)構(gòu)中，當(dāng)存儲(chǔ)器讀與存儲(chǔ)器寫這兩個(gè)周期交叉時(shí)，這種不一致就會(huì)出現(xiàn)。
為了解決這個(gè)問題，線程不得不使用 鎖 ，同一時(shí)間只允許一個(gè)線程訪問該變量。
兩個(gè)或多個(gè)線程視圖在同一時(shí)間修改同一變量時(shí)，也需要進(jìn)行同步。考慮變量增量操作的情況，增量操作通常分解為以下 3 步：
1.
2. 。
3. 。
11.6.1- 互斥量
可以使用 pthread 的互斥忌口來保護(hù)數(shù)據(jù)，確保同一時(shí)間只有一個(gè)線程訪問數(shù)據(jù)。
互斥量（ mutex ）從本質(zhì)上說是一把鎖，在訪問共享資源前對(duì)互斥量進(jìn)行 設(shè)置（加鎖），在訪問完成之后釋放（解鎖）互斥量。（通過休眠使進(jìn)程阻塞）
互斥變量是用 pthread_mutex_t 數(shù)據(jù)類型表示的。在使用互斥變量以前，必須首先對(duì)它進(jìn)行初始化。
11.6.2- 避免死鎖
?般情況下,如果同?個(gè)線程先后兩次調(diào)?lock,在第?次調(diào)?時(shí),由于鎖已經(jīng)被占?,該線程會(huì)掛起等待別的線程釋放鎖,然?鎖正是被??占?著的,該線程又被掛起?沒有機(jī)會(huì)釋放鎖,因此 就永遠(yuǎn)處于掛起等待狀態(tài)了,這叫做死鎖(Deadlock)。
另一種情況：線程A獲 得了鎖1,線程B獲得了鎖2,這時(shí)線程A調(diào)?lock試圖獲得鎖2,結(jié)果是需要掛起等待線程B釋放 鎖2,?這時(shí)線程B也調(diào)?lock試圖獲得鎖1,結(jié)果是需要掛起等待線程A釋放鎖1,于是線程A和B都 永遠(yuǎn)處于掛起狀態(tài)了。
有時(shí)候，應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)使得對(duì)互斥量進(jìn)行排序是很困難的。如果涉及了太多的鎖和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可用的函數(shù)并不能把它轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)單的層次，那么就需要采用另外到底方法。
在這匯總情況下，可以先釋放占有的鎖，然后過一點(diǎn)時(shí)間再試。這種情況可以使用 pthread_mutex_trylock接口 避免死鎖。
11.6.3- 函數(shù) pthread_mutex_timelock
當(dāng)線程試圖獲取一個(gè)已加鎖的互斥量時(shí)， pthread_mutex_timelock互斥量 原語(yǔ)允許綁定線程阻塞時(shí)間。 該接口和 pthread_mutex_trylock接口 是基本等價(jià)的，但是在達(dá)到超時(shí)時(shí)間值時(shí)， pthread_mutex_timelock 不會(huì)對(duì)互斥量進(jìn)行加鎖，而是返回錯(cuò)誤碼 ETIMEDOUT。
11.6.4- 讀寫鎖
讀寫鎖（ reader-write lock ）與互斥量類似，不過讀寫鎖允許更高的并行性。
讀寫鎖非常適合于對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)讀的次數(shù)遠(yuǎn)大于寫的情況。
讀寫鎖也叫共享互斥鎖（ shared-exclusive lock ）。當(dāng)讀寫鎖是讀模式鎖定時(shí)，就可以說城市共享模式鎖住的。當(dāng)它是寫模式鎖住的時(shí)候，就可以說成是以互斥鎖模式鎖定的。
讀寫鎖可以有 3 種狀態(tài)：
? 讀模式下加鎖狀態(tài)；
? 寫模式下加鎖狀態(tài)；
? 不加鎖狀態(tài)。
一次只有一個(gè)線程可以占有寫模式的讀寫鎖，但是多個(gè)線程可以同時(shí)占有讀模式的讀寫鎖。
11.6.5- 帶有超時(shí)的讀寫鎖
帶有超時(shí)的讀寫鎖加鎖函數(shù)可以使應(yīng)用程序在獲取讀寫鎖時(shí)避免陷入永久阻塞狀態(tài)。
這兩個(gè)函數(shù)分別是： pthread_rwlock_timedrdlock 和 pthread_rwlock_timedwelock。
11.6.6- 條件變量
條件變量是線程可用的另一種同步機(jī)制。條件變量給多個(gè)線程提供了一個(gè)會(huì)和的場(chǎng)所。
條件變量與互斥量一起使用時(shí)，允許線程以無競(jìng)爭(zhēng)的方式等待待定的條件發(fā)生。
在使用條件變量之前，必須先對(duì)它進(jìn)行初始化。由 pthread_cond_t 數(shù)據(jù)類型表示的條件變量可以用兩種方式進(jìn)行初始化。 在釋放條件變量底層的內(nèi)存空間之前，可以使用 pthread_cond_destroy 函數(shù)對(duì)條件進(jìn)行反初始化（ deinitialize ）。
11.6.7- 自旋鎖
自旋鎖與互斥量基本類似，但它不是通過休眠使進(jìn)程阻塞，而是在獲取鎖之前一直處于忙等（自旋）阻塞狀態(tài)。
自旋鎖可用于以下情況：鎖被持有的時(shí)間短，而且線程并不希望在重新調(diào)度上花費(fèi)太多成本。
只有一個(gè)屬性是自旋鎖所特有的：那就是 進(jìn)程共享屬性 支持線程進(jìn)程共享同步。
當(dāng)自旋鎖用在非搶占式內(nèi)核中時(shí)是非常有用的：除了提供互斥機(jī)制以外，它們會(huì)阻塞終端，這樣中斷處理程序就不會(huì)讓系統(tǒng)陷入死鎖狀態(tài)，因?yàn)樗枰@取已被加鎖的自旋鎖（ 把中斷想成是另一種搶占 ）。
11.6.8- 屏障
屏障（ barrier ）是用戶協(xié)調(diào)多個(gè)線程并行工作的同步機(jī)制。屏障允許每個(gè)線程等待，知道所有的合作線程都到達(dá)某一點(diǎn)，然后從該點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行。
屏障對(duì)象的概念很廣，它們?cè)试S任意數(shù)量的線程等待，知道所有的線程完成處理工作，而線程不需要退出。所有線程達(dá)到屏障后可以接著工作。
可以使用 pthread_barrier_init 函數(shù) 對(duì)屏障進(jìn)行初始化。
一旦達(dá)到屏障計(jì)數(shù)值，而且線程處于非阻塞狀態(tài)，屏障就可以被重用。
11.7 小結(jié)
本章介紹了線程的概念，主要討論了 5 個(gè)基本的同步機(jī)制：
第 12 章- 線程控制
1、引言
本章將介紹控制線程行為方面的內(nèi)容：
? 線程屬性；
? 同步原語(yǔ)屬性；
? 同一進(jìn)程中的多個(gè)線程之間如何保持?jǐn)?shù)據(jù)的私有性；
? 基于進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用如何與線程進(jìn)行交互。
2、線程限制
線程限制的使用時(shí)為了增強(qiáng)應(yīng)用程序在不同的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)之間的可移植性。
3、線程屬性
ptherd接口允許我們通過設(shè)置每個(gè)對(duì)象關(guān)聯(lián)的不同屬性來細(xì)調(diào)線程和同步對(duì)象的行為。通常，管理這些屬性的函數(shù)都遵循相同的模式：
4、同步屬性
就像線程具有屬性一樣，線程同步對(duì)象也有屬性。
在 11.6.7中介紹了 自旋鎖的屬性： 進(jìn)程共享屬性。接下來介紹另外四種同步機(jī)制的屬性。
在談到屬性時(shí)一般談及：
12.4.1- 互斥量屬性
在進(jìn)程中，多個(gè)線程可以訪問同一個(gè)同步對(duì)象?；コ饬坑?3 個(gè)屬性。
進(jìn)程共享互斥量屬性需設(shè)置為 PTHREAD_PROCESS_PRIVATE。如果進(jìn)程共享互斥量屬性社會(huì)為 PTHREAD_PROCESS_SHARED，從多個(gè)進(jìn)程彼此之間共享的內(nèi)存數(shù)據(jù)塊中分配的互斥量就可以用于這些進(jìn)程的同步。
互斥量健壯屬性 與在多個(gè)進(jìn)程間共享的互斥量有關(guān)。 這意味著，當(dāng)持有互斥量的進(jìn)程終止時(shí)，需要解決不吃量狀態(tài)恢復(fù)的問題。這種情況發(fā)生時(shí)，互斥量處于鎖定狀態(tài)，恢復(fù)起來很困難。
類型互斥量屬性 控制著互斥量的鎖定特性。
12.4.2- 讀寫鎖屬性
讀寫鎖支持的唯一屬性是 進(jìn)程共享屬性。
它與互斥量的 進(jìn)程共享屬性 是相同的。就像互斥量的進(jìn)程共享屬性一樣，有一堆函數(shù)用于讀取和設(shè)置讀寫鎖的進(jìn)程共享屬性。
12.4.3- 條件變量屬性
條件變量有 2 個(gè)屬性： 進(jìn)程共享屬性 和 時(shí)鐘屬性。與其它的屬性對(duì)象一樣，條件變量屬性也有一對(duì)函數(shù)用于初始化和反初始化條件變量屬性。
進(jìn)程共享屬性： 它控制著條件變量是可以被單進(jìn)程的多個(gè)線程使用，還是可以被多進(jìn)程的線程使用。
時(shí)鐘屬性： 控制計(jì)算 pthread_cond_timedwait 函數(shù)的超時(shí)參數(shù) (tsptr)時(shí)采用的是哪個(gè)時(shí)鐘。
12.4.4- 屏障屬性
屏障屬性 目前只有 進(jìn)程共享屬性：它控制著屏障是可以被多進(jìn)程的線程使用，還是只能被初始化屏障的進(jìn)程內(nèi)的多線程使用。
12.5、 重入
如果一個(gè)函數(shù)在相同的時(shí)間點(diǎn)可以被多個(gè)線程安全地調(diào)用，就稱該函數(shù)是 線程安全 的。
如果一個(gè)函數(shù)對(duì)多個(gè)線程來說是可 重入 的，就說這個(gè)函數(shù)就是線程安全的。但這并不能說明 對(duì)信號(hào)處理程序來說該函數(shù)也是可重入的。如果函數(shù)對(duì)異步信號(hào)處理程序的重入是安全的，那么就可以說函數(shù)是 異步信號(hào)安全 的。
12.6、 線程特定數(shù)據(jù)
線程特定數(shù)據(jù)（ thread-specific data ），也稱為 線程私有數(shù)據(jù)（ thread-private data ）是存儲(chǔ)和查詢某個(gè)特定線程相關(guān)數(shù)據(jù)的一種機(jī)制。 因?yàn)槲覀兿Ｍ總€(gè)線程可以訪問它自己?jiǎn)为?dú)的數(shù)據(jù)副本，而不需要擔(dān)心與其它線程的同步訪問問題。
優(yōu)點(diǎn)：
我們知道，一個(gè)進(jìn)程中的所有線程都可以訪問這個(gè)進(jìn)程的整個(gè)地址空間。 除了使用寄存器以外，一個(gè)線程沒有辦法阻止另一個(gè)線程訪問它的數(shù)據(jù)。線程特定數(shù)據(jù)也不例外。
雖然底層的實(shí)現(xiàn)部分并不能阻止這種訪問能力，但管理線程特定數(shù)據(jù)的函數(shù)可以提高線程間的數(shù)據(jù)獨(dú)立性，使得線程不太容訪問到其它線程的線程特定數(shù)據(jù)。
12.7、 取消選項(xiàng)
可取消狀態(tài) 和 可取消類型 這兩個(gè)屬性影響著線程在響應(yīng) pthread_cancel 函數(shù)調(diào)用時(shí)所 呈現(xiàn)的行為。
可取消狀態(tài)屬性 可以是 PTHREAD_CANCEL_ENABLE， 也可以是 PTHREAD_CANCEL_DISABLE。線程可以通過調(diào)用 pthread_setcancelstate 修改它的 可取消狀態(tài)。
在默認(rèn)情況下，線程在取消請(qǐng)求發(fā)出以后還是繼續(xù)運(yùn)行，直到線程到達(dá)某個(gè)取消點(diǎn)。 取消點(diǎn)是線程檢查它是都被取消的一個(gè)位置，如果取消了，則按照要求行事。
線程啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)的 可取消狀態(tài)是 PTHREAD_CANCEL_ENABLE。
異步取消 與 推遲取消不同，因?yàn)槭褂卯惒饺∠麜r(shí)，線程可以在任意時(shí)間撤銷，不是非得遇到取消點(diǎn)才能被取消。
12.8、 線程 和 信號(hào)
每個(gè)線程都有自己的信號(hào)屏蔽字，但是信號(hào)的處理是進(jìn)程中所有線程共享的。
12.9、 線程 和 fork
當(dāng)線程調(diào)用 fork 時(shí)，就為子進(jìn)程創(chuàng)建了整個(gè)進(jìn)程地址空間的副本。
在多線程的進(jìn)程中沒了避免不一致狀態(tài)的問題，在 fork 返回和子進(jìn)程調(diào)用其中一個(gè) exec 函數(shù)之間，子進(jìn)程只能調(diào)用異步信號(hào)安全的函數(shù)。這就限制了在調(diào)用 exec 之前子進(jìn)程能做什么，但不涉及子進(jìn)程中鎖狀態(tài)的問題。
用 pthread_atfork 函數(shù)最多可以安裝 3 個(gè)幫助清理鎖的函數(shù)。
? prepare fork 處理程序由父進(jìn)程在 fork 創(chuàng)建子進(jìn)程前調(diào)用。這個(gè) fork 處理程序的任務(wù)是獲取父進(jìn)程定義的所有鎖。
? parent fork處理程序是在 fork創(chuàng)建子進(jìn)程以后、返回之前在父進(jìn)程上下文中調(diào)用的。
? child fork 處理程序在 fork 返回之前在子進(jìn)程上下文中調(diào)用。
12.10、 線程 和 I/0
很多函數(shù)（ eg. 3.11節(jié)中提及的 pread 、 pwrite ）在多線程環(huán)境下也是非常有用的，因?yàn)檫M(jìn)程中的所有線程共享相同的文件描述符。
12.11、 小結(jié)
本章中了解了：
? 如何調(diào)整線程和它們的同步原語(yǔ)
? 討論了線程的可重入性
? 還學(xué)習(xí)了線程如何與其它面向進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)行交互。
第 13 章- 守護(hù)進(jìn)程
1、引言
守護(hù)進(jìn)程常常用作服務(wù)器進(jìn)程。
守護(hù)進(jìn)程（ daemon ）是生存期長(zhǎng)的一種進(jìn)程。 它們常常在系統(tǒng)引導(dǎo)裝入時(shí)啟動(dòng)，僅在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)才終止。因?yàn)樗鼈儧]有控制終端，所以說它們是在后臺(tái)運(yùn)行的。
2、守護(hù)進(jìn)程的特征
大多數(shù)守護(hù)進(jìn)程都以超級(jí)用戶（ root ）特權(quán)運(yùn)行。所有的守護(hù)進(jìn)程都沒有控制終端，其終端名設(shè)置為問號(hào)。大多數(shù)用戶層守護(hù)進(jìn)程都是進(jìn)程組的組長(zhǎng)進(jìn)程以及會(huì)話的首進(jìn)程，而且是這些進(jìn)程組和會(huì)話中的唯一進(jìn)程。
3、編程規(guī)則
在編寫守護(hù)進(jìn)程程序時(shí)需要遵循一些基本規(guī)則，以防止產(chǎn)生不必要的交互作用。
? 首先要做的是調(diào)用 umask 將文件模式創(chuàng)建屏蔽字設(shè)置為一個(gè)已知值（通常是0）;
? 調(diào)用 fork，然后使父進(jìn)程 exit；
? 調(diào)用 setsid 創(chuàng)建一個(gè)新會(huì)話；
? 將當(dāng)前工作目錄更改為根目錄；
? 關(guān)閉不再需要的文件描述符；
? 某些守護(hù)進(jìn)程打開 /dev/null 使其具有文件描述符 0、1 和 2 ，這樣，任何一個(gè)試圖讀標(biāo)準(zhǔn)輸入、寫標(biāo)準(zhǔn)輸出或標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤的庫(kù)歷程都不會(huì)產(chǎn)生任何效果。
4、出錯(cuò)記錄
守護(hù)進(jìn)程存在的一個(gè)問題是如何處理出錯(cuò)消息。 因?yàn)樗揪筒粦?yīng)該有控制終端，所以不能只是簡(jiǎn)單地寫到標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤上。
有以下 3 種產(chǎn)生日志消息的方法：
? 內(nèi)核例程可以調(diào)用 log 函數(shù)；
? 大多數(shù)用戶進(jìn)程（守護(hù)進(jìn)程 ）調(diào)用 syslog(3)函數(shù)來產(chǎn)生日志消息。
? 無論一個(gè)用戶進(jìn)程是在此主機(jī)上，還是在通過 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接到此主機(jī)的其它主機(jī)上，都可以將日志消息發(fā)向 UDP端口 514。
5、單實(shí)例守護(hù)進(jìn)程
為了正常運(yùn)作，某些守護(hù)進(jìn)程會(huì)實(shí)現(xiàn)為，在任一時(shí)刻只運(yùn)行該守護(hù)進(jìn)程的一個(gè)副本。
如果守護(hù)進(jìn)程需要訪問一個(gè)設(shè)備，而該設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有時(shí)會(huì)阻止想要多次打開 /dev 目錄下相應(yīng)設(shè)備節(jié)點(diǎn)的嘗試。這就限制了在一個(gè)時(shí)刻只能運(yùn)行守護(hù)進(jìn)程的一個(gè)副本。
文件 和 記錄鎖機(jī)制為一種方法提供了基礎(chǔ)，該方法保證一個(gè)守護(hù)進(jìn)程只有一個(gè)副本在運(yùn)行。
文件和記錄鎖提供了一種方便的互斥機(jī)制。
守護(hù)進(jìn)程的每個(gè)副本都將試圖創(chuàng)建一個(gè)文件，并將其進(jìn)程 ID 寫到該文件中。
6、守護(hù)進(jìn)程的慣例
在 UNIX 系統(tǒng)中，守護(hù)進(jìn)程遵循下列通用慣例：
? 若守護(hù)進(jìn)程使用鎖文件，那么該文件通常存儲(chǔ)在 /var/run 目錄中；
? 若守護(hù)進(jìn)程支持配置選項(xiàng)，那么配置文件通常存放在 /etc 目錄中；
? 守護(hù)進(jìn)程可用命令行啟動(dòng)，但通常它們是由系統(tǒng)初始化腳本之一（ /etc/rc* 或 /etc/init.d/* ）啟動(dòng)的；
? 若一個(gè)守護(hù)進(jìn)程有一個(gè)配置文件，那么當(dāng)該守護(hù)進(jìn)程啟動(dòng)時(shí)會(huì)讀該文件，但在此之后一般就不會(huì)再查看它。
7、客戶進(jìn)程-服務(wù)器進(jìn)程 模型
守護(hù)進(jìn)程常常用作服務(wù)器進(jìn)程。
一般而言， 服務(wù)器進(jìn)程 等待 客戶進(jìn)程 與其通信，提出某種類型的服務(wù)要求。有的通信是單向的，有的通信是雙向的。
8、小結(jié)
在大多數(shù) UNIX 系統(tǒng)中，守護(hù)進(jìn)程是一直運(yùn)行的。
為了初始化我們自己的進(jìn)程，使之作為守護(hù)進(jìn)程運(yùn)行，需要一些審慎的思索并理解第 9 章 說明的進(jìn)程之間的關(guān)系。
本章還討論了守護(hù)進(jìn)程記錄 出錯(cuò)消息 的幾種方法。
第 14 章- 高級(jí) I/O
1、引言
本章會(huì)講到：
? 非阻塞 I/O；
? 記錄鎖；
? I/O多路轉(zhuǎn)換( select 和 poll 函數(shù) )；
? 異步 I/O；
? readv 和 writev 函數(shù)；
? 存儲(chǔ)映射 I/O（ mmap ）；
2、非阻塞 I/O
10.5節(jié)中曾將系統(tǒng)調(diào)用分成兩類：“低速”系統(tǒng)調(diào)用 和 其它。 低速系統(tǒng)調(diào)用是可能會(huì)使進(jìn)程永遠(yuǎn)阻塞的一類系統(tǒng)調(diào)用。
非阻塞 I/O 使我們可以發(fā)出 open、read 和 write這樣的 I/O 操作，并使這些操作不會(huì)永遠(yuǎn)阻塞。
有時(shí)，也可以將應(yīng)用程序設(shè)計(jì)成使用多線程的（11章），從而避免使用非阻塞 I/O。如若我們能在其它線程中繼續(xù)進(jìn)行，則可以允許單個(gè)線程在 I/O 調(diào)用中阻塞。
3、記錄鎖
商用 UNIX 系統(tǒng)提供了記錄鎖機(jī)制。
記錄鎖（ record locking ）的功能是：當(dāng)?shù)谝粋€(gè)進(jìn)程正在讀或修改文件的某個(gè)部分時(shí)，使用記錄鎖可以阻止其它進(jìn)程修改同一文件區(qū)。（“記錄”這個(gè)詞并不準(zhǔn)確，因?yàn)?UNIX 系統(tǒng)內(nèi)核沒有使用文件記錄這種說法。 一個(gè)更合適的術(shù)語(yǔ)是 “字節(jié)范圍鎖”（ byte-range locking ），因?yàn)樗i定的只是文件中的一個(gè)區(qū)域 ）。
14.3.1- 歷史
早起 UNIX 是沒有 記錄鎖的。
14.3.2- fcnt1 記錄鎖
主要分為兩種類型的鎖： 共享讀鎖（ l_type 為 L_RDLCK ）和獨(dú)占性寫鎖（ L_WRLCK ）。基本規(guī)則是：任意多個(gè)進(jìn)程在一個(gè)給定的字節(jié)上可以有一把共享的讀鎖，但是在一個(gè)給定字節(jié)上只能有一個(gè)進(jìn)程有一把獨(dú)占寫鎖。
14.3.3- 鎖的隱含繼承和釋放
關(guān)于記錄鎖的自動(dòng)繼承和釋放有 3 條規(guī)則：
? 鎖與進(jìn)程和文件兩者相關(guān)聯(lián)；
? 由 fork 產(chǎn)生的子進(jìn)程不繼承父進(jìn)程所設(shè)置的鎖；
? 在執(zhí)行 exec后，新程序可以繼承原執(zhí)行程序的鎖。
14.3.4- FreeBSD 實(shí)現(xiàn)
14.3.5- 在文件尾端加鎖
14.3.6- 建議性鎖 和 強(qiáng)制性鎖
考慮數(shù)據(jù)庫(kù)訪問例程庫(kù)。
如果該庫(kù)中所有函數(shù)都以一致的方法處理記錄鎖，則稱使用這些函數(shù)訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的進(jìn)程集為 合作進(jìn)程（ cooperating process ）。如果這些函數(shù)是唯一地用來訪問數(shù)據(jù)庫(kù)的函數(shù)，那么它們使用建議性鎖是可行的。但是建議性鎖并不能阻止對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)文件有寫權(quán)限的任何其它進(jìn)程寫這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件。
4、 I/O 多路轉(zhuǎn)接
當(dāng)從一個(gè)描述符讀，然后又寫到另一個(gè)描述符時(shí)，可以在下列形式的循環(huán)中使用阻塞 I/O： … 這種形式的阻塞 I/O 到處可見。但是如果必須從兩個(gè)描述符讀，又將如何呢？
? 法1- 將一個(gè)進(jìn)程變成兩個(gè)進(jìn)程（用 fork），每個(gè)進(jìn)程處理一條數(shù)據(jù)通路。如果使用兩個(gè)進(jìn)程，則可使每個(gè)進(jìn)程都執(zhí)行阻塞 read。
? 法2- 我們可以不使用 兩個(gè)進(jìn)程，而是用一個(gè)進(jìn)程中的兩個(gè)線程。 雖然避免了終止的復(fù)雜性，但卻要求處理兩個(gè)線程之間的同步。
? 法3- 仍舊使用一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行該程序，但使用非阻塞 I/O讀取數(shù)據(jù)。
? 法4- 還有一種技術(shù)成為 異步I/O（ asynchronous I/O ）。
? 法5- 一種比較好的技術(shù)是使用 I/O多路轉(zhuǎn)接（ I/O multiplexing ）。為了使用這種技術(shù)，先構(gòu)造一張我們感興趣的描述符（通常不止一個(gè)）的列表，然后調(diào)用一個(gè)函數(shù)，知道這些描述符中的一個(gè)已準(zhǔn)備好進(jìn)行 I/O時(shí)，該函數(shù)才返回。
14.4.1- 函數(shù) select 和 pselect
select函數(shù)使我們可以執(zhí)行 I/O多路轉(zhuǎn)接。
pselect 是 select函數(shù)的變體。
14.4.2- 函數(shù) poll
poll 函數(shù)類似于 select，但是程序員接口有所不同。 雖然 poll 函數(shù)是 System V 引入進(jìn)來支持 STREAMS 子系統(tǒng)的，但是 poll函數(shù)可用于任何類型的文件描述符。
5、異步 I/O
14.5.1- System V 異步 I/O
14.5.2- BSD 異步 I/O
14.5.3- POSIX 異步 I/O
6、 函數(shù) readv 和 writev
readv 和 writev 函數(shù)用于在一次函數(shù)調(diào)用中讀、寫多個(gè)非連續(xù)緩沖區(qū)。有時(shí)也將這兩個(gè)函數(shù)稱為 散步讀（ scatter read ）和聚集寫（ gather write ）
7、函數(shù) readn 和 writen
函數(shù) readn 和 writen 的功能分別是讀、寫指定的 N 字節(jié)數(shù)據(jù)，并處理返回值可能小于要求值的情況。這兩個(gè)函數(shù)只是按需多次調(diào)用 read 和 wtire直至讀、寫了 N 字節(jié)數(shù)據(jù)。
8、存儲(chǔ)映射 I/O
存儲(chǔ)映射 I/O（ memory-mapped I/O ）能將一個(gè)磁盤文件映射到存儲(chǔ)空間中的一個(gè)緩沖區(qū)上，于是，當(dāng)從緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)時(shí)，就相當(dāng)于讀文件中的相應(yīng)字節(jié)。與此類似，將數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)時(shí)，相應(yīng)字節(jié)就自動(dòng)寫入文件。這樣就可以在不使用 read 和 write 的情況下執(zhí)行 I/O。
9、小結(jié)
本章描述了很多高級(jí) I/O 功能：
? 非阻塞 I/O——發(fā)一個(gè) I/O操作，不使其阻塞；
? 記錄鎖
? I/O多路轉(zhuǎn)接—— select 和 poll 函數(shù)
? readv 和 writev 函數(shù)
? 存儲(chǔ)映射 I/O（mmap）
第 15 章- 進(jìn)程間通信
1、引言
進(jìn)程間通信（ InterProcess Communication， IPC ）。
本章討論經(jīng)典的 IPC： 管道(pipe)、FIFO、消息隊(duì)列、信號(hào)量、共享存儲(chǔ)。
2、管道
管道是 UNIX 系統(tǒng) IPC 的最古老的形式，一般是半雙工的（即數(shù)據(jù)只能在一個(gè)方向時(shí)流動(dòng)），現(xiàn)在某些系統(tǒng)也提供全雙工管道。
每當(dāng)在管道中鍵入一個(gè)命令序列， 讓 shell 執(zhí)行時(shí)， shell 都會(huì)為每一條命令單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，然后用管道將前一條命令進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸出與后一條命令的標(biāo)準(zhǔn)輸入相連接。
管道通常用 pipe 函數(shù)創(chuàng)建。
fstat 函數(shù)對(duì)管道的每一端都返回一個(gè) FIFO（也稱命名管道） 類型的文件描述符。
3、函數(shù) popen 和 pclose
常見的操作是創(chuàng)建一個(gè)連接到另一個(gè)進(jìn)程的管道，然后讀其輸出或向其輸入端發(fā)送數(shù)據(jù)。
為此，標(biāo)準(zhǔn) I/O 庫(kù)提供了兩個(gè)函數(shù) popen 和 pclose ： 創(chuàng)建一個(gè)管道， fork 一個(gè)子進(jìn)程，關(guān)閉未使用的管道端，執(zhí)行一個(gè) shell 運(yùn)行命令，然后等待命令終止。
4、協(xié)同進(jìn)程
UNIX 系統(tǒng)過濾程序從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀取數(shù)據(jù)，向標(biāo)準(zhǔn)輸出寫數(shù)據(jù)。幾個(gè)過濾程序通常在 shell 管道中線性連接。當(dāng)一個(gè)過濾程序即產(chǎn)生某個(gè)過濾程序的輸入，又讀取該過濾程序的輸出時(shí)，它就變成了 協(xié)同進(jìn)程（ coprocess ）。
協(xié)同進(jìn)程通常在 shell 的后臺(tái)運(yùn)行，其標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出通過管道連接到另一個(gè)程序。
popen 只提供連接到另一個(gè)進(jìn)程的標(biāo)準(zhǔn)輸入或標(biāo)準(zhǔn)輸出的一個(gè)單向管道；
而協(xié)同進(jìn)程則有連接到另一個(gè)進(jìn)程的兩個(gè)單項(xiàng)管道：一個(gè)接到其標(biāo)準(zhǔn)輸入，另一個(gè)則來自其標(biāo)準(zhǔn)輸出。
5、FIFO
FIFO 有時(shí)被稱為 命名管道。
未命名的管道只能在兩個(gè)相關(guān)的進(jìn)程之間使用，而且這兩個(gè)相關(guān)的進(jìn)程還有有一個(gè)共同的創(chuàng)建了它們的祖先進(jìn)程。
但是通過 FIFO，可以用于非線性連接，不相關(guān)的進(jìn)程也能交換數(shù)據(jù)！
FIFO 有以下兩種用途：
FIFO 可以用于復(fù)制一系列 shell 命令中的輸出流，這就防止了將數(shù)據(jù)寫向中間磁盤文件。
6、 XSI IPC
有 3 種稱為 XSI IPC 的 IPC：消息隊(duì)列、信號(hào)量、共享存儲(chǔ)器。
15.6.1- 標(biāo)識(shí)符和鍵
每個(gè)內(nèi)核中的 IPC 結(jié)構(gòu)（消息隊(duì)列、信號(hào)量 或 共享存儲(chǔ)段）都用一個(gè)非負(fù)整數(shù)的 標(biāo)識(shí)符（ identifier ）加以引用。（例如，要向一個(gè)消息隊(duì)列發(fā)送消息或者從一個(gè)消息隊(duì)列取消息，只需要知道其隊(duì)列標(biāo)識(shí)符）。
為此，每個(gè) IPC 對(duì)象都與一個(gè) 鍵（ key ）相關(guān)聯(lián)，將這個(gè)鍵作為該對(duì)象的外部名。
15.6.2- 權(quán)限結(jié)構(gòu)
XSI IPC 為每一個(gè) IPC 結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)了一個(gè) ipc_perm 結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)規(guī)定了權(quán)限和所有者。
15.6.3- 結(jié)構(gòu)限制
所有 3 中形式的 XSI IPC 都有內(nèi)置限制。大多數(shù)限制可以通過重新配置內(nèi)核來改變。
15.6.4- 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
7、消息隊(duì)列
消息隊(duì)列是消息的鏈接表，存儲(chǔ)在內(nèi)核中，由消息隊(duì)列標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)。
msgget 用于創(chuàng)建一個(gè)新隊(duì)列或打開一個(gè)現(xiàn)有隊(duì)列；
msgsnd 將新消息添加到隊(duì)列尾端。
8、 信號(hào)量
信號(hào)量 與已經(jīng)介紹過的 IPC機(jī)構(gòu)（ 管道、FIFO、以及消息隊(duì)列 ）不同。它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，用于為多個(gè)進(jìn)程提供對(duì)共享數(shù)據(jù)對(duì)象的訪問。
為了正確地實(shí)現(xiàn)信號(hào)量，信號(hào)量值的測(cè)試及減 1 操作應(yīng)當(dāng)是原子操作。為此，信號(hào)量通常是在內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)的。
常用的信號(hào)量形式被稱為 二元信號(hào)量（ binary semaphore ）。一般而言，信號(hào)量的初值可以使任意一個(gè)正值，該值表明有多少個(gè)共享資源單位可供共享應(yīng)用。
9、共享存儲(chǔ)
共享存儲(chǔ) 允許兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程共享一個(gè)給定的存儲(chǔ)區(qū)。
因?yàn)閿?shù)據(jù)不需要在客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程之間復(fù)制，所以這是最快的一種 IPC。
使用共享村粗時(shí)要掌握的唯一竅門是，在多個(gè)進(jìn)程之間同步訪問一個(gè)給定的存儲(chǔ)區(qū)。
10、 POSIX 信號(hào)量
11、 客戶進(jìn)程-服務(wù)器進(jìn)程 屬性
12、小結(jié)
本章詳細(xì)說明了進(jìn)程間通信的多種形式： 管道、命名管道（ FIFO ）、通常稱為 XSI IPC 的 3 種形式的 IPC（ 消息隊(duì)列、信號(hào)量 和 共享存儲(chǔ) ），以及 POSIX 提供的替代信號(hào)量機(jī)制。
給出了一下建議：
? 要學(xué)會(huì)使用管道 和 FIFO；
? 要盡可能避免使用消息隊(duì)列以及信號(hào)量；
? 應(yīng)該考慮全雙工管道和記錄鎖；
? 共享存儲(chǔ)仍然有它的用途， 雖然通過 mmap 函數(shù)也可能提供通項(xiàng)的功能。
第 16 章- 網(wǎng)絡(luò) IPC： 套接字
進(jìn)程間通信（ InterProcess Communication， IPC ）。
1、引言
本章將考察不同計(jì)算機(jī)（通過網(wǎng)絡(luò)相連）上的進(jìn)程相互通信的機(jī)制：網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程間通信（ network IPC ）.
在本章中，將描述套接字網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程間通信接口，進(jìn)程用改接口能夠和其它進(jìn)程通信，無論它們是在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上還是不同的計(jì)算機(jī)上。本章僅是一個(gè)套接字 API 的概述。
2、 套接字描述符
套接字是通信端點(diǎn)的抽象。
套接字描述符在 UNIX 系統(tǒng)中被當(dāng)做是一種文件描述符。
為創(chuàng)建一個(gè)套接字，調(diào)用 socket 函數(shù)。
對(duì)于數(shù)據(jù)報(bào)（ SOCK_DGRAM ）接口，兩個(gè)對(duì)等進(jìn)程之間通信時(shí)不需要邏輯連接。只需要向?qū)Φ冗M(jìn)程所使用的套接字送出一個(gè)報(bào)文。因此 數(shù)據(jù)報(bào)提供了一個(gè)無連接的服務(wù)。
另一方面，字節(jié)流( SOCK_STREAM )要求在交換數(shù)據(jù)之前，在本地套接字和通信的對(duì)等進(jìn)程的套接字之間建立一個(gè)邏輯連接。
流控制傳輸協(xié)議（ Stream Control Transmission Protocol, SCTP ）提供了因特網(wǎng)域上的順序數(shù)據(jù)包服務(wù)。
調(diào)用 socket 與調(diào)用 open 相類似。在兩種情況下，均可獲得用于 I/O 的文件描述符。當(dāng)不再需要該文件描述符時(shí)，調(diào)用 close 來關(guān)閉對(duì)文件或套接字的訪問，并且釋放該描述符以便重新使用。
套接字通信是雙向的。 可以采用 shutdown 函數(shù)來禁止一個(gè)套接字的 I/O。
3、尋址
進(jìn)程標(biāo)識(shí)由兩部分組成：
? 計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址；
? 計(jì)算機(jī)上用 端口號(hào) 表示的服務(wù)。
16.3.1- 字節(jié)序
字節(jié)序 是一個(gè)處理器架構(gòu)特性，用于指示像整數(shù)這樣的大數(shù)據(jù)類型內(nèi)部的字節(jié)如何排序。
如果處理器架構(gòu)支持 大端（ big-endian ）字節(jié)序：那么最大字節(jié)地址出現(xiàn)在最低有效字節(jié)（ Least Significant Byte, LSB ）上。
小端（ little-endian ）字節(jié)序：最低有效字節(jié)包含最小字節(jié)地址。
【注】不管字節(jié)如何排序，自最高有效字節(jié)（Most Significant Byte, MSB）總在左邊，最低有效字節(jié)總是在右邊。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議指定了字節(jié)序，因此異構(gòu)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠交換協(xié)議信息而不會(huì)被字節(jié)序所混淆。 TCP/IP 協(xié)議棧使用大端字節(jié)序。對(duì)于TCP/IP，地址用網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序來表示，所以應(yīng)用程序有時(shí)需要在處理器的字節(jié)序與網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序之間轉(zhuǎn)換他們。
16.3.2- 地址格式
一個(gè)地址標(biāo)識(shí)一個(gè)特定通信域的套接字端點(diǎn)，地址格式與這個(gè)特定的通信域相關(guān)。
16.3.3- 地址查詢
16.3.4- 將套接字與地址關(guān)聯(lián)
對(duì)于服務(wù)器，需要給一個(gè)接受客戶端請(qǐng)求的服務(wù)器套接字關(guān)聯(lián)上一個(gè)眾所周知的地址。
客戶端應(yīng)有一種方法來發(fā)現(xiàn)連接服務(wù)器所需要的地址，最簡(jiǎn)單的方法就是服務(wù)器保留一個(gè)地址并且注冊(cè)在 /etc/services 或者某個(gè)名字服務(wù)中。
4、建立連接
如果要處理一個(gè)面向連接的 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（ SOCK_STREAM 或 SOCK_SEQPACKET ），那么在開始叫喚數(shù)據(jù)以前，需要在請(qǐng)求服務(wù)的進(jìn)程套接字（客戶端）和提供服務(wù)的進(jìn)程套接字（服務(wù)器）之間建立一個(gè)連接。 使用 connect 函數(shù) 來建立連接。
5、數(shù)據(jù)傳輸
既然一個(gè)套接字端點(diǎn)表示為一個(gè)文件描述符，那么只要建立連接，就可以使用 read 和 write來通過套接字通信。
在套接字描述符上使用 read 和 write 是非常有意義的，因?yàn)檫@意味著可以將套接字描述符傳遞給那些原先為處理本地文件而設(shè)計(jì)的函數(shù)。 而且還可以安排將套接字描述符傳遞給子進(jìn)程，而該子進(jìn)程執(zhí)行的程序并不了解套接字。
6、套接字選項(xiàng)
套接字機(jī)制提供了兩個(gè)套接字選項(xiàng)接口來控制套接字行為：
? 一個(gè)接口用來設(shè)置選項(xiàng)；
? 另一個(gè)接口可以查詢選項(xiàng)的狀態(tài)。
可以獲取 or 設(shè)以下 3 種選項(xiàng)：
? 通用選項(xiàng)，工作在所有套接字類型上；
? 在套接字層次管理的選項(xiàng)，但是依賴于下層協(xié)議的支持；
? 特定于某協(xié)議的選項(xiàng)，每個(gè)協(xié)議獨(dú)有的。
可以使用 setsockopt 函數(shù)來設(shè)置套接字選項(xiàng)。
7、帶外數(shù)據(jù)
帶外數(shù)據(jù)（ out-of-band data ）是一些通信協(xié)議所支持的可選功能，與普通數(shù)據(jù)相比，它允許更好優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)傳輸。帶外數(shù)據(jù)先行傳輸，即使傳輸隊(duì)列已經(jīng)有數(shù)據(jù)。
TCP 支持帶外數(shù)據(jù)，但是 UDP 不支持。 套接字口對(duì)帶外數(shù)據(jù)的支持很大程度上受 TCP 帶外數(shù)據(jù)具體實(shí)現(xiàn)的影響。
TCP 將帶外數(shù)據(jù)成為 緊急數(shù)據(jù)（ urgent data ）。 TCP 僅支持一個(gè)字節(jié)的緊急數(shù)據(jù)，但是允許緊急數(shù)據(jù)在普通數(shù)據(jù)傳遞機(jī)制數(shù)據(jù)流之外傳輸。
8、非阻塞和異步 I/O
9、小結(jié)
本章討論了：
? 套接字端點(diǎn)如何命名，在連接服務(wù)器時(shí)，如何發(fā)現(xiàn)所用的地址。
? 給出了采用無連接的（即基于數(shù)據(jù)報(bào)的）套接字和面向連接的套接字的客戶端和服務(wù)器的實(shí)例；
? 討論了 異步和 阻塞的套接字 I/O；
? 用于管理套接字選項(xiàng)的接口。
第 17 章-高級(jí)進(jìn)程間通信
1、引言
本章將會(huì)：
? 介紹一種高級(jí) IPC（進(jìn)程間通信）——UNIX 域套接字機(jī)制，并說明它的應(yīng)用方法。這種形式的 IPC 可以在同一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的兩個(gè)進(jìn)程之間傳送打開文件描述符。
? 服務(wù)進(jìn)程可以使它們打開的文件描述符與指定的名字相關(guān)聯(lián)，同一系統(tǒng)上運(yùn)行的客戶進(jìn)程可以使用這些名字與服務(wù)器進(jìn)程匯聚。
? 還會(huì)了解到操作系統(tǒng)如何為每一個(gè)客戶進(jìn)程提供一個(gè)獨(dú)用的 IPC 通道。
2、 UNIX域套接字
UNIX 域套接字用于在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的進(jìn)程之間的通信。
雖然因特網(wǎng)網(wǎng)域套接字可以用于同一目的，但 UNIX 域套接字的效率更高。
UNIX 域套接字提供流和數(shù)據(jù)報(bào)兩種接口，UNIX 域套接字更像是套接字和管道的混合。
3、唯一連接
服務(wù)器進(jìn)程可以使用標(biāo)準(zhǔn) blind、listen 和 accept函數(shù)，為客戶進(jìn)程安排一個(gè)唯一 UNIX 域連接。客戶進(jìn)程使用 connect 與服務(wù)器進(jìn)程聯(lián)系。在服務(wù)器進(jìn)程接受了 connect 請(qǐng)求后，在服務(wù)器進(jìn)程和客戶進(jìn)程之間就存在了 唯一連接。
4、傳送文件描述符
傳送文件描述符可以使一個(gè)進(jìn)程（通常是服務(wù)器進(jìn)程）能夠處理打開一個(gè)文件所要做的一切操作（包括將網(wǎng)絡(luò)名翻譯為網(wǎng)絡(luò)地址、撥號(hào)調(diào)制調(diào)節(jié)器、協(xié)商文件鎖等）以及向調(diào)用進(jìn)程送回一個(gè)描述符，該描述符可被用于以后的所有 I/O 函數(shù)。
5、 打開服務(wù)器進(jìn)程第 1 版
6、 打開服務(wù)器進(jìn)程第 2 版
7、小結(jié)
如何在兩個(gè)進(jìn)程之間傳送文件描述符，以及服務(wù)器進(jìn)程如何接受來自客戶進(jìn)程的唯一連接。
了解了如何用它們來實(shí)現(xiàn)一個(gè)全雙工的管道以及如何利用它們來適應(yīng) 14.4 節(jié)的 I/O多路轉(zhuǎn)接函數(shù)以間接地用于 XSI 消息隊(duì)列中。
第 18 章- 終端 I/O
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的《UNIX环境高级编程——APUE》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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