操作系统 Linux系统

Linux操作系统

预备知识（Operating System）：

1、GNU项目，GNU项目是一个自由软件项目，旨在建立一个完全自由开放通用的UNIX软件平台。

2、操作系统：管理计算机硬件和软件资源的程序，而且操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

3、操作系统基础知识：一、四个特性：并发：同一段时间内多个程序执行(注意区别并行和并发，前者是同一时刻的多个事件，后者是同一时间段内的多个事件)；二、共享：系统中的资源可以被内存中多个并发执行的进线程共同使用；三、虚拟：通过时分复用（如分时系统）以及空分复用（如虚拟内存）技术实现把一个物理实体虚拟为多个；四、异步：系统中的进程是以走走停停的方式执行的，且以一种不可预知的速度推进。

4、进程和线层：进层状态和多线层的状态（就绪状态，执行状态，阻塞状态）；队列（就绪队列和阻塞队列）；

5、进程和线层：

一、进程就是一个程序在一个数据集上的一次动态执行过程。进程一般由程序、数据集、进程控制块三部分组成。程序用来描述进程要完成哪些功能以及如何完成；数据集则是程序在执行过程中所需要使用的资源；进程控制块用来记录进程的外部特征，描述进程的执行变化过程，系统可以利用它来控制和管理进程，它是系统感知进程存在的唯一标志。

　　二、进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位。

　　三、线程也叫轻量级进程，它是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行过程中的最小单元，由线程ID、程序计数器、寄存器集合和堆栈共同组成。线程的引入减小了程序并发执行时的开销，提高了操作系统的并发性能。多线层共用资源，包括代码段(代码和常量)，数据段(全局变量和静态变量)，扩展段(堆存储)，但是每个线程拥有自己的栈段， 寄存器的内容，栈段又叫运行时段，用来存放所有局部变量和临时变量。

四、线程则是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位。

6、同步和异步：同步就是指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求需要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，直到收到返回信息才继续执行下去；异步是指进程不需要一直等下去，而是继续执行下面的操作。

注：1、父和子进程使用进程间通信机制（https://www.cnblogs.com/xdyixia/p/9257668.html），同一进程的线程通过读取和写入数据到进程变量来通信。线程之间的通信更方便。

　　2、进程同步问题：生产者-消费者问题；哲学家进餐问题；读者-写者问题；同步的解决方案：管程，信号量。

7、IO模型：

同步IO、synchronous IO做”IO operation”的时候会将process阻塞，所以blocking IO，non-blocking IO，IO multiplexing都属于synchronous IO。非阻塞IOIO在执行recvfrom这个system call的时候，如果kernel的数据没有准备好，这时候不会block进程。但是，当kernel中数据准备好的时候，recvfrom会将数据从kernel拷贝到用户内存中，这个时候process是被block了。

异步IO、用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，kernel会给用户进程发送一个signal。

阻塞IO、在linux中，默认情况下所有的socket都是blocking，blocking IO的特点就是在IO执行的两个阶段都被block。recvfrom这个系统调用，kernel（实时操作系统）准备数据。数据在一开始还没有到达（比如，还没有收到一个完整的UDP包），kernel要等待完整的数据。用户进程这边，整个进程会被阻塞。当kernel一直等到数据准备好了，它就会将数据从kernel中拷贝到用户内存，然后kernel返回结果，用户进程才解除block的状态，重新运行起来。

非阻塞IO：非阻塞将大的整片时间的阻塞分成N多的小的阻塞, 所以进程不断地有机会 ‘被’ CPU光顾”。即每次recvform系统调用（阻塞IO）之间，cpu的权限还在进程手中，这段时间是可以做其他事情的。

IO多路复用：select/epoll的好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO，基本原理就是select/epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket（kernel会“监视”所有select负责的socket,所以优势在于IO多路复用可以同时处理多个connection），当某个socket有数据准备好了，就通知用户进程调用read，将数据从kernel拷贝到用户进程。

8、虚拟地址：进程创建加载的时候，自身感知获得了一个连续的内存地址空间，然而实际上内核之分配了一个逻辑上的虚拟内存空间，并且对虚拟内存和磁盘通过mmap做映射关系，对虚拟内存和物理内存的映射关系；等到程序真正运行的时候，需要某些数据，并不在虚拟内存中，才会触发缺页异常，进行数据拷贝。

2、Linux系统的优点：

Linux操作系统：

一、Linux目录系统：

1、/和~：

/是根目录，Linux系统只有一个/目录；~是家目录，每个用户都有一个家目录。如果是root用户（根用户、超级用户），~表示的是：/root；如果是普通用户a，~表示的是：/home/a

2、文件基本属性：　

一、在Linux中第一个字符代表这个文件是目录、文件或链接文件等。

• 当为[ d ]则是目录
• 当为[ - ]则是文件；
• 若是[ l ]则表示为链接文档(link file)；
• 若是[ b ]则表示为装置文件里面的可供储存的接口设备(可随机存取装置)；
• 若是[ c ]则表示为装置文件里面的串行端口设备，例如键盘、鼠标(一次性读取装置)

二、文件权限，前10个字符表示文件类型和权限，读r（4），写w（2），执行x（1），没有权限-。（注：可用三位二进制数表示权限）

3、绝对路径和相对路径：

　　绝对路径：路径的写法，由根目录 / 写起，例如： /usr/share/doc 这个目录；相对路径：不是由 / 写起，例如由 /usr/share/doc 要到 /usr/share/man 底下时，可以写成： cd ../man

二、Linux操作系统常用命令操作：

1、文件操作：ls/file、cp、mv、ln、rm、tar、chmod/chowm/charp/touch

2、目录操作：mkdir、rmdir、cd、pwd

3、用户切换：su、sudo、login；passwd；exit/reboot、init0/shutdown、halt/poweroff

4、获取帮助：[命令]+：-h、-？、--help；man、info+[命令]

三、Linux操作系统，shell编程：

1、变量、流、管道；

变量是一种临时记录字符串的方式，export（变量的赋值）；$（提取变量的值）export name=$（pwd）/tar.tar

流是打开文件的一种形式，cat、echo、sort、uniq、head、tail、wc；>（文件内容删除）、>>（在文件的尾部增加输出的内容）格式：命令>(>>) 文件，如 cat greptest >liutest

管道（|）是一种进程的通信方式，将前一个命令的输出发送给后一个命令。grep "grep" greptest | tail -n 3

2、进程操作：

进程查看，ps 

进程控制，kill;语法：kill { [{ -信号 | -s 信号}]  进程号 | -l [信号]  } -s 信号 或者 -信号 ：发送信号到指定进程；-l 信号：将信号数值翻译成信号的名称

进程切换，bg和fg

3、网络操作

网络配置：ifconfig

ping：ping [参数] 目标地址

ARP：将IP数据报转换为以太网的帧，并发送给临近的网络接口

FTP：FTP服务器主要提供远程文件下载服务。

4、系统变量（表示特殊含义的系统变量）：$+n/#/0/?/*/@/$/!

5、shell编程设计：

　　变量、条件测试>>文件状态测试、逻辑操作（-a、-o、！）、字符串测试（-z、n；=、！=、<、>）、数值测试（-eq、-ne；(-lt、-le)、(-gt、-ge）)

　　流程控制语句：if；case（字符串str所匹配的情况，执行相应的程序分支）；while、until；for

　　常用命令：

　　　　read；

　　　　select；

　　　　大括号{  }（将一个非整体的字符串强制解释成一个整体如：[$1 = ‘-n‘] && { echo hello" ls }）；

　　　　"（单引号），取消所有的转义符号、通配符和分隔符、""（双引号），取消通配符和分隔符的转义，但是对于变量依然进行转义。‘12 $a‘和"12 $a"中的a=12两者表达的意思不同！

　　　　funname(){...}函数

四、Linux操作系统 vi/vim编辑器：

1、三种操作模式：命令模式、底行模式、文本输入模式

默认模式是命令模式，在命令模式下按：模式切换为底行模式；按i、a、o等，命令模式切换为文本输入模式；两种模式按ESC可以切换为命令模式。

底行模式用于处理带有参数的命令。

2、可视模式：在命令模式下按v,模式切换为可视模式，按v退出可视模式。

3、取代模式(Replace mode-按键r和R)：r 只会取代光标所在的那一个字符一次；R会一直取代光标所在的文字，直到按下 ESC 为止。

4、vi键盘图

五、Linux操作系统 linux yum 命令：

1、yum 语法：yum [options] [command] [package ...]

2、yum常用命令：

1.列出所有可更新的软件清单命令：yum check-update

2.更新所有软件命令：yum update

3.仅安装指定的软件命令：yum install <package_name>

4.仅更新指定的软件命令：yum update <package_name>

5.列出所有可安裝的软件清单命令：yum list

6.删除软件包命令：yum remove <package_name>

7.查找软件包 命令：yum search <keyword>

8.清除缓存命令:

　　yum clean packages: 清除缓存目录下的软件包

　　yum clean headers: 清除缓存目录下的 headers

　　yum clean oldheaders: 清除缓存目录下旧的 headers

　　yum clean, yum clean all (= yum clean packages; yum clean oldheaders) :清除缓存目录下的软件包及旧的headers