Linux系统编程概述(精)
《Linux培训》PPT课件
端口是网络通信的接口，套接字是端口的 高级抽象，提供了网络通信的API。
TCP/IP协议栈
DNS与域名解析
TCP/IP协议栈是互联网的基础，包括应用 层、传输层、网络层和链路层。
DNS是域名系统的缩写，用于将域名解析 为IP地址。
Linux网络配置
01
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ02
03
04
网络接口配置
配置网络接口的参数，如IP地 址、子网掩码、网关等。
Linux的特点和优势
可定制性
由于源代码公开，用户可以根据 自己的需求定制和优化Linux系统 。
跨平台性
Linux可以在多种硬件平台上运行 ，包括PC、服务器、嵌入式设备 等。
Linux的发行版和选择
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主流发行版
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Debian：以社区为基础的开源项目，强调稳定性和可靠 性。
Linux系统操作效率。
03
Shell脚本调试与优化
了解Shell脚本调试方法，学习如何优化脚本性能，提高脚本执行效率
。
Python编程在Linux中的应用
Python基础语法
学习Python语言的基本语法、数据类型、函数等，掌握Python编程基础。
Python标准库与第三方库
熟悉Python标准库中的常用模块，了解第三方库的获取与安装方法，扩展Python应用能 力。
。
磁盘管理
查看磁盘使用情况，进 行磁盘分区、格式化等
操作。
网络管理
配置网络接口、路由表 和网络服务，进行网络
故障排查等。
系统性能监控
使用系统监控工具进行 性能分析和调优，如
CPU使用率、内存占用 率、磁盘I/O等。
Linux系统编程考试资料
Linux系统程序设计第1章 Linux操作系统基础1.1 Unix/Linux操作系统简介1.2 相关术语1.3 库函数与系统调用1.4 项目构思-远程访问虚拟机1.5 Linux常用命令1.6 项目设计、实施与运行1.1 Unix/Linux操作系统简介Unix概述1969年：Ken Thompson 汇编语言1973年：与Dennis Ritchie用C语言重写UNIX ⅢUNIX分为System V和 BSD两大主流1978年：加利福尼亚大学伯克利分校以UNIX第六版为基础改进成BSD系列UNIX1983年：System V版本1发布，第一个商业UNIX版本System V 版本4是较成功的，或称为SVR41992年，版权纠纷，伯克利分校删除原UNIX代码，重写内核，1994年诞生4.4BSD版本，成为现代BSD基本版本1.1 Unix/Linux操作系统简介Linux概述1987年：荷兰的Vrije大学的Andrew S. Tanenbaum开发MINIX，用于操作系统课程的教学。
1991年：Linus学习MINIX，并发布了Linux内核。
2003年：Linux2.6版本内核发布Linux版本的两种说法内核版本：Linux2.4.20，Linux2.6等r.x.y：r-主版本号，x-偶数稳定奇数开发，y-错误修补次数发行版本：RedHat Linux 9.0，SUSE 10，Ubuntu等厂家将Linux内核与外围实用程序和文档包装，提供安装界面和系统配置、管理工具等，形成的操作1.2 相关术语操作系统多用户系统用户和组进程文件硬链接和软链接文件类型文件描述符与索引节点1.3 库函数与系统调用系统调用操作系统提供给外部程序的接口。
库函数C语言库函数提供给C语言编程需要的功能，有的库函数需要调用系统调用接口。
Linux中有GNU的glibc，POSIX的线程函数库等。
从用户角度观察都以常见的C语言函数形式出现，调用方法一致。
第1章 linux操作系统概述
微内核模型：内核中大部分模块都是独
立的进程，并在一定的特权状态下运行， 各模块之间通过消息传递进行通信。这 种机制的系统核心称为微内核。
大内核模型：整个核心模块可分为若干个子模
块，但在核心运行时，它是一个独立的二进制 映象，模块间的通信是直接调用其他模块中的 函数实现的。这种机制的系统核心称为大内核。
操作系统的设计目标
面向用户的设计目标：
1. 使用户方便使用计算机系统并容易学习。 2. 计算机系统对用户可靠、安全和高效。
面向系统设计目标：
1. 使操作系统容易设计，实现。
2. 使系统维护方便、灵活并可靠。
操作系统的功能
资源分配器：管理和分配软硬件资源。 控制器：控制用户程序执行，并对I/O设
资源共享。 加速计算—均分负载。 可靠性和通信。
分布式系统(续）
网络操作系统：
提供文件共享。 提供通信协议。 与网络相连接的各个计算机都是独立运行的。
分布式操作系统：
相互连接的各个计算机几乎没有自主权。 提供控制这个网络的单一操作系统映象。
手持系统
个人数据助理。 移动电话。 存在的问题：
实用程序及应 用软件 用户1 用户2 用户3 用户n
编译器
操作系统 汇编器 文本编辑器 ┅ 数据库系统 （内核） 系统和实用程序
操作系统 计算机硬件
机器指令系统 CPU、内存和 I/O接口
对系统层次框图的说明
硬件：CPU、内存、I/O接口。CPU中的指令系统是软 硬件的接口。 操作系统：控制和协调硬件资源执行多个应用程序 的程序。由于操作系统处在软硬件中心位置，故此 也称为核心或内核。 实用程序：由计算机系统提供的用以解决用户计算 问题的一组系统软件和应用软件。例如系统软件有： 编译器、汇编器、文本编辑器等等。应用软件有： 数据库系统，视频游戏以及税收系统等等。 用户：使用计算机的对象，包括人、机器以及与该 计算机相连接的其他计算机。
03Linux系统编程介绍
3
系统资源
处理器 输入输出 进程管理 内存 设备 定时器 进程间通信 网络
4
系统调用在系统中所处的位置
所有操作系统都提供多种服务的入口点，由此程 序向系统核请求服务。这些入口点被称之为系统 调用(system call)，
5
C库
这里我们所说的C库（libc），指的是标准C定义 的Ｃ函数的集合。如标准输入输出函数、字符串 处理函数、动态存储分配函数、日期时间函数、 数学函数等。 GNU发布的libc称为glibc
lseek系统调用 1
功能说明：通过指定相对于开始位置、当前位置或末尾位 置的字节数来重定位 curp，这取决于 lseek() 函数中指定 的位置 原型： off_t lseek (int fd, 需设置的文件标识符 off_t offset, int base); 偏移量 搜索的起始位置
返回值：返回新的文件偏移值
lseek系统调用 2
base 表示搜索的起始位置，有以下几个值：（ 这些值定义在<unistd.h>）
base SEEK_SET 文件位置 从文件开始处计算偏移
SEEK_CUR
SEEK_END
从当前文件的偏移值计算偏移
从文件的结束处计算偏移
目录访问 3－1
功能说明：打开一个目录 原型：
15
文件描述符与文件指针转换
fileno：将文件指针转换为文件描述符 fdopen：将文件描述符转换为文件指针
16
文件系统调用
open系统调用 close系统调用 creat系统调用 read系统调用 write系统调用
17Βιβλιοθήκη open系统调用2-1有几种方法可以获得允许访问文件的文件描述符 。最常用的是使用open（）（打开）系统调用 函数原型
linux ioctl系统调用的原理-概述说明以及解释
linux ioctl系统调用的原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述在计算机领域中，ioctl（I/O控制）系统调用是一种用于控制设备的通用接口。
它提供了一种与设备进行交互的方法，允许用户态程序向内核发送各种命令和请求。
ioctl系统调用的设计初衷是为了解决不具有标准化接口的设备的控制问题。
由于不同设备的功能和控制接口可能各不相同，ioctl系统调用提供了一种统一的方式来访问和控制这些设备。
无论是字符设备、块设备还是网络设备，都可以通过ioctl系统调用进行操作和控制。
与其他系统调用相比，ioctl系统调用具有很大的灵活性和通用性。
它的参数非常灵活，可以接受不同的请求和命令，并且可以传递任意类型和大小的数据。
这种设计使得ioctl系统调用能够适用于各种不同的设备和需求，为开发者提供了更多的自由度。
在实际应用中，ioctl系统调用被广泛用于设备驱动程序的开发和应用程序的交互。
例如，在Linux中，网络设备的配置和参数设置、字符设备的状态查询和控制、磁盘驱动的性能优化等都离不开ioctl系统调用。
本文将深入探讨ioctl系统调用的原理和实现机制，帮助读者更好地理解和应用它。
我们将首先介绍ioctl系统调用的基本概念和作用，然后详细讲解ioctl系统调用的调用方式和参数。
最后，我们将探讨ioctl系统调用的实现原理，并进一步探讨其优势和应用场景以及未来的研究和发展方向。
通过本文的阅读，读者将能够全面了解ioctl系统调用的作用和原理，掌握其使用方法和技巧，为开发者在设备控制和通信领域提供重要的参考和指导。
无论是初学者还是有一定经验的开发者，都可以从中获得启发和收益。
让我们一起深入研究和探索ioctl系统调用的奥秘吧！1.2文章结构文章结构部分的内容可以从以下几个方面进行描述：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：1. 引言：首先我们会对文章的主题进行简要的概述，介绍Linux ioctl 系统调用的基本概念和作用，以及本文的目的。
linux c bit 方法
linux c bit 方法【原创实用版2篇】目录（篇1）1.Linux 系统简介2.C 语言编程基础3.Linux 下的 C 语言编程4.Linux C 编程常用方法5.结论正文（篇1）1.Linux 系统简介Linux 是一个基于 UNIX 的开源操作系统，它具有开放源代码、多用户、多任务、支持多种处理器架构等特点。
Linux 系统广泛应用于服务器、嵌入式系统、超级计算机等领域，其稳定性、安全性和可扩展性得到了业界的认可。
2.C 语言编程基础C 语言是一种通用的高级程序设计语言，具有语法简洁、执行效率高、跨平台等特点。
C 语言编程的基本要素包括变量、数据类型、运算符、控制结构、函数、指针等。
3.Linux 下的 C 语言编程在 Linux 系统中，C 语言编程通常使用 GCC（GNU Compiler Collection）编译器进行编译。
GCC 是一个开源的编译器套件，支持多种编程语言，包括 C、C++、Fortran 等。
在 Linux 系统中，可以使用终端输入以下命令进行 C 语言程序的编译和运行：```gcc -o program program.c./program```其中，`-o`选项用于指定编译后程序的输出文件名，`program.c`是 C 语言源文件名，`program`是编译后可执行文件名。
4.Linux C 编程常用方法在 Linux C 编程中，有很多常用的方法可以帮助开发者提高编程效率和代码质量。
这里列举一些常用的方法：（1）使用库函数：Linux 系统提供了丰富的库函数，可以帮助开发者实现各种功能，如字符串操作、文件操作、网络编程等。
合理使用库函数可以减少重复代码，提高开发效率。
（2）使用指针：指针是 C 语言编程的重要特性之一，可以实现内存动态分配、函数参数传递等。
熟练使用指针可以提高代码的灵活性和效率。
（3）使用多态：多态是面向对象编程的一个重要特性，可以在不改变原有代码的基础上实现功能的扩展和修改。
Linux系统编程之进程控制（进程创建、终止、等待及替换）
Linux系统编程之进程控制（进程创建、终⽌、等待及替换）进程创建在上⼀节讲解进程概念时，我们提到fork函数是从已经存在的进程中创建⼀个新进程。
那么，系统是如何创建⼀个新进程的呢？这就需要我们更深⼊的剖析fork 函数。
1.1 fork函数的返回值调⽤fork创建进程时，原进程为⽗进程，新进程为⼦进程。
运⾏man fork后，我们可以看到如下信息：#include <unistd.h>pid_t fork(void);fork函数有两个返回值，⼦进程中返回0，⽗进程返回⼦进程pid，如果创建失败则返回-1。
实际上，当我们调⽤fork后，系统内核将会做：分配新的内存块和内核数据结构（如task_struct）给⼦进程将⽗进程的部分数据结构内容拷贝⾄⼦进程添加⼦进程到系统进程列表中fork返回，开始调度1.2 写时拷贝在创建进程的过程中，默认情况下，⽗⼦进程共享代码，但是数据是各⾃私有⼀份的。
如果⽗⼦只需要对数据进⾏读取，那么⼤多数的数据是不需要私有的。
这⾥有三点需要注意：第⼀，为什么⼦进程也会从fork之后开始执⾏？因为⽗⼦进程是共享代码的，在给⼦进程创建PCB时，⼦进程PCB中的⼤多数数据是⽗进程的拷贝，这⾥⾯就包括了程序计数器（PC）。
由于PC中的数据是即将执⾏的下⼀条指令的地址，所以当fork返回之后，⼦进程会和⽗进程⼀样，都执⾏fork之后的代码。
第⼆，创建进程时，⼦进程需要拷贝⽗进程所有的数据吗？⽗进程的数据有很多，但并不是所有的数据都要⽴马使⽤，因此并不是所有的数据都进⾏拷贝。
⼀般情况下，只有当⽗进程或者⼦进程对某些数据进⾏写操作时，操作系统才会从内存中申请内存块，将新的数据拷写⼊申请的内存块中，并且更改页表对应的页表项，这就是写时拷贝。
原理如下图所⽰：第三，为什么数据要各⾃私有？这是因为进程具有独⽴性，每个进程的运⾏不能⼲扰彼此。
1.3 fork函数的⽤法及其调⽤失败的原因fork函数的⽤法：⼀个⽗进程希望复制⾃⼰，通过条件判断，使⽗⼦进程分流同时执⾏不同的代码段。
《LinuxUNIX系统编程手册》导读
《LinuxUNIX系统编程⼿册》导读本书可以分为以下⼏个部分：1. 背景知识及概念UNIX、C语⾔以及 Linux的历史回顾，以及对UNIX标准的概述：《第1章历史和标准》。
以程序员为对象，对Linux和UNIX的概念进⾏介绍：《第2章基本概念》。
Linux和UNIX系统编程的基本概念：《第3章系统编程概念》。
2. 系统编程接⼝的基本特性⽂件I/O：《第4章⽂件I/O：通⽤的I/O模型》、《第5章深⼊探究⽂件I/O》。
内存分配：《》、《》、《》。
⽤户和组：《第8章⽤户和组》。
时间：《第10章时间》。
系统限制和选项：《第11章系统限制和选项》3. 系统编程接⼝的⾼级特性⽂件IO缓冲：《第13章⽂件I/O缓冲》。
⽂件系统：《第14章⽂件系统》。
⽂件属性：《第15章⽂件属性》。
扩展属性：《第16章扩展属性》。
访问控制列表：《第17章访问控制列表》。
⽬录和链接：《第18章⽬录和链接》。
信号：《第19章监控⽂件事件》、《第20章信号：基本概念》、《第21章信号：信号处理函数》、《第22章信号：⾼级特性》。
定时器：《第23章定时器与休眠》。
4. 进程、程序《》、《第9章进程凭证》、《》、《》、《》、《》、《》、《第34章进程组、会话和作业控制》、《第35章进程优先级和调度》、《第36章进程资源》、《》、《第38章编写安全的特权程序》、《第39章能⼒》、《第40章登录记账》、《第41章共享库基础》、《第42章共享库⾼级特性》。
5. 线程《》、《第30章线程：线程同步》、《第31章线程：线程安全和每线程存储》、《第32章线程：线程取消》、《第33章线程：更多细节》6. 进程间通信(IPC)《》：《第45章 System V IPC介绍》《第51章 POSIX IPC介绍》。
数据传输：《第44章管道和FIFO》、《第46章 System V 消息队列》、《》。
共享内存：《》、《第54章 POSIX 共享内存》。
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什么是操作系统？
特点：
操作系统的内核直接参考硬件规格写成，所以不同的硬件 架构下不能运行同一版本的操作系统。 基于安全和稳定的考虑，划分内核空间和用户空间，用户 空间的程序禁止直接执行内核空间的代码或数据。 操作系统内核只管理硬件资源，如果没有其他应用程序辅 助，计算机只能处于就绪状态，无法进行其它操作。
POSIX
POSIX是Portable Operating System Interface of Unix的缩写。 由IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineering）开 发，由ANSI和ISO标准化
Linux
Linux操作系统的系统编程标准基本是兼容POSIX的，但操作 系统的版本及兼容哪个版本的POSIX标准视具体情况而定
什么是系统编程？
概念：
从用户空间通过系统调用向内核发出请求，从而获得操作 系统提供的服务或者硬件资源的过程，就称为系统编程。
分支：
内核开发 设备驱动
三要素：
系统调用、C库、译器
关于POSIX
标准制定
早期的Unix系统版本混乱，同一功能的函数有不同的参数和名 字，给软件的移植带来了很大的困难，因此，IEEE开发了 POSIX标准，在源代码级别上定义了一组最小的Unix(类Unix) 操作系统接口
什么是系统调用？
操作系统的特点决定了内核必须提供一种机制，使得 用户空间的程序能够发送信号通知内核，使其深入到内核 中，执行那些只有内核才允许执行的代码。这些用来响应 用户请求的程序就称为系统调用。 当用户空间的程序(如文本编辑器)，想从操作系统获 得服务或者使用硬件资源时，就要向内核发起系统调用。 Linux内核为Alpha、i386、PowerPC等架构各自实现了 系统调用，其中i386架构大约有300系统调用。
Linux系统编程概述
3 Sept. 2008 © Neusoft Confidential
什么是操作系统？
概念：
操作系统是管理和控制计算机硬件资源的计算机程序，应 用软件必须在操作系统的支持下才能运行。操作系统是用 户和计算机的接口。
功能：
1. 进程管理(Process control) 2. 内存管理(Memory management) 3. 文件系统管理(Filesystem management) 4. 设备驱动(Device drivers) 5. 系统调用(System call )