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unix网络编程读书笔记

篇一：

Linux网络编程读书笔记

LINUX网络编程的读书笔记

笔记是该书内容的精简，适当之处加上我个人的观点。

联系：

zhangyv163@笔记整理：

ZhangYv日期：

2005-1-15

书名：

Linux网络编程作者：

林宇郭凌云出版社：

人民邮电

难度：

入门到进阶

第一章文件系统和进程系统

1．1文件系统的总体结构

从文件系统的实现角度来看，按层次可以分成应用程序、系统调用、文件子系统、高速缓冲、设备驱动和具体的存储设备等几个层次，如下图：

在UNIX系统中，程序不管核心按照什么样的格式来组织文件，只是把文件看作一个无格式的字节流来看待。

对文件的存取语法是由系统定义的，数据的语义是由程序加上去的。

应用进程通过系统调用来访问文件系统，分配给应用程序一个标准的通用接口,便于屏蔽不同文件系统的差异。

文件系统不能直接访问硬件设备，通过调用设备驱动进程来操作具体设备。

对高速设备的访问，通常通过高速缓冲机制来提高设备和内存的数据交换。

设备驱动进程用来屏蔽不同物理设备的操作差异。

文件系统的总体结构是：

引导块、超级块、索引节点表，数据区。

·引导块在文件系统的最前面，它和操作系统引导有关。

有且只有一个引导块有效。

·超级块也叫管理块，存放文件系统的管理信息，如文件系统大小、空闲块大小、空闲块链表节点头等信息。

·索引节点表，每个文件都对应着一个索引节点，里面反正用户的存取权限、信息等。

通过

路径访问文件，内核把文件路径经过转换映射到索引节点表中对应节点去。

·数据区。

文件系统实际存放数据的磁盘空间。

·空闲数据块表。

超级块中空间很小，所以把空闲数据块的信息写在数据区中。

VFS

LINUX通过虚拟文件系统转换来实现多文件系统的支持。

LINUX把对文件操作的系统调用转为对不通过文件系统操作的子程序调用，这些子程序都针对具体文件系统而编写。

虚拟文件系统不是真正的文件系统，而是一种映射机制来屏蔽下层的差异为上层提供方便。

1．2文件结构和目录结构

LINUX中的每个文件都对应虚拟文件系统的一个索引节点，里面存放有直接或多级指针能够记录文件的数据，这样设计是为了存取大文件。

目录也能抽象成文件，也通过索引节点表来描述，并且把目录表中的目录项存放在数据区中。

目录表的基本构成单位是目录项，有“文件名－索引节点号”构成。

文件节点索引表中并不包含文件名这个信息，文件名被填写在目录文件中。

·硬连接和符号（软）连接的区别：

硬连接能实现的功能符号连接都能实现。

硬连接只能用在文件和同一个文件系统，但是符号连接适用在目录，也适用在不同的文件系统间。

但是符号连接比硬连接更消耗内核资源，因为符号连接的转换规则是在内核中实现的，而硬连接则直接指向索引节点。

硬连接是文件名和索引节点的对应关系；符号连接是指向文件的路径

·文件系统相关编程：

从系统的实现角度来看，文件内在表示是唯一确定的索引节点。

如果从编程角度来看，文件可以通过文件描述符和文件指针来表示。

UNIXI/O库中有open,write,read,close,ioctl等系统调用来操作文件描述符。

在C库函数中，有fopen,fprintf,fread,fwrite,fclose等文件操作函数对文件指针进行处理，它们是对系统调用的再次封装。

从系统角度来说：

文件句柄就是文件的一种标志，是文件描述符表中的索引号。

进程的标志输入、输出和错误输出的文件描述符分别是0，1，2在unistd.h中将它们定义为STDIN_FILENO,STDOUT_FILENO和STDERR_FILENO。

从C函数库角度来说：

文件句柄是一个指向文件结构的指针。

。

进程的标志输入、输出和错误输出在stdio.h中被定义为stdin,stdout,stderr。

可以使用系统调用fileno将一个文件指针转为文件描述符。

1.3进程系统

·程序并行执行中的问题：

静态程序的概念不能很好描述并行环境下的规律，因此引入的进程的概念。

单道程序设计中，环境是封闭的，资源总被独占；而在并行环境中由于封闭性和资源的独占性被破坏，这将导致很多问题。

·进程和程序的区别：

程序是指令和数据的集合，是一个静态文本，存放在一个普通的文件中，该文件在索引节点表中的文件标志为“可执行”。

进程是程序在一个包括指令段、系统和用户数据的环境中，为了完成预定的任务而运行一次的过程。

进程被撤销后就不再存在，而程序的文本依然留在系统中。

·进程的物理表示：

为了描述动态变化的进程，我们把进程静态的分为3个部分：

程序部分、数据部分、进程控制块——统一称为进程映像。

进程的程序部分可以被多个程序所共享，共享代码段应该被编写成纯代码puercode，即该程序段的功能不随着调用的程序不同而存在差异。

程序段被执行的数据区和工作单元，当执行的不是共享代码段时，数据的一部分就被放入数据空间。

每个进程都有一个进程控制块PCB，用来跟踪并记录动态变化的进程执行和调动信息的数据结构，集中体现了进程的特征、状态和其他进程间的关系等。

·进程的虚空间：

操作系统的虚空间可以分成“进程虚空间”和“系统虚空间”。

可执行程序的指令和数据对应着进程虚空间的地址，由操作系统把进程虚空间地址映射到物理内存上。

这种映射是通过硬件寄存器和系统页表共同实现的。

·用户态和核心态：

用户态和核心态实际上是CPU工作的两种不同模式。

所有内核对外提供的功能都是按系统调用的形式。

进程进行一次系统调用，CPU将在用户态与核心态间切换一次，系统调用工作在核心栈，而普通用户调用将使用用户栈。

·进程上下文：

进程在生命期的所有状态都可以通过进程上下文来描述。

通常包括三个内容：

1用户级上下文：

包括代码段、数据段、用户段和共享内存段。

2寄存器上下文：

进程运行时各寄存器的内容

3系统级上下文：

进程控制块、进程使用的页表和核心栈

·进程转换

·进程调度：

核心将在几种情况下调用调度管理器：

当前进程被放入等待队列或者系统调用结束时，以及从核心态返回到用户态时。

LINUX支持两类不同进程：

普通与实时进程，不同之处体现在优先级和调度策略上。

如果一个实时进程处于可执行状态，它总在任何普通进程前执行。

实时进程采用两种调用策略：

时间片轮转和先进先出。

普通进程采用RoundRobin策略。

priority进程优先级、rt_priority实时进程优先级、counter进程运行运行时间

·对fork的理解：

fork之后父子进程的tast_struc除了进程号，其他的数据都一样。

利用虚空间技术，共享代码段（引用计数加1），复制数据段。

fork快完成的某阶段子进程被建立并保存上下文进入就绪队列等待调度，fork完毕之后父进程上下文被保存，返回子进程的进程标识符。

注意：

子进程的fork调用返回是0，父进程fork调用返回是子进程的进程号。

然后父子进程从fork的调用点开始分别继续运行。

父进程退出前需要使用wait或waipid等待子进程执行完毕和清除僵尸进程释放资源。

第二章进程间通信和同步

前言：

在linux/unix中支持多种进程间通信的方式，主要包括：

信号、信号量、消息队列和共享内存，管道（包括无名管道和FIFO）也是进程间通信的方式。

·2,2信号的捕获和处理：

#inlucdesignal.h//参见POSIX.1中定义