Unix体系结构：
很多书上一开始往往要讲到操作系统结构，这本书当然也不例外，其实这个结构很抽象。什么内核、系统调用、库函数以及shell等等，给人总是很模糊的，我不喜欢这些，对
于开源项目，最好的解释就是代码伺候。
文件和目录：
Unix一开始就设定好了一种目录结构，其实就是一棵树，有很明显的树根（和windows相比），而且很明确的树的操作。树根叫“/”.而且为了进程的概念，引入当前目录，上
级目录等概念。其实最早的操作系统应该是Unix。当时写这个操作系统美国佬，还特地发明了一种程序语言，就是C语言。
输入输出：
Unix上面有三个特殊文件。输入设备、输出设备和出错设备。这个文件个人认为都是系统为了扩展性而设计的，三个文件可以是一种设备，也可以是单纯的文件。他们文件描
述符分别是0,1,2.这是操作系统定的，谁能连接上这三个描述符，谁就是这个三个设备。通常我们用shell打开的程序时，shell把这个三个文件描述符都同时链接到当前终端控制
台。
说起输入输出，又想起缓冲等概念。一般为了程序，也是操作系统的吞吐量和速度，都喜欢搞一个缓冲区，当然这确实也有效。例如我们最开始学C语言接触的printf输出函数
。这个函数是将我们的输出先放到一个缓冲区里，然后当缓冲区满了，或者程序给出特定标识来刷新缓冲区时，才把我们信息输出到输出设备上。printf是行缓冲，也就是一行满
的时候或者遇到了换行符时候，系统才把我们信息输出。
当然如何知道printf就是缓冲区输出，还得看它的源代码。
程序和进程：
有时经常听到别人讨论，也有人问我或者想考我的：进程是什么东东？我通常很简单的回答，进程就是程序，运行中的程序。说完第一句的时候，问的人不免有点自喜，以为
一下就把我给考住了，等我过一会儿再说出第二句的时候，问的人就有点失望了，哈哈。其实我理解也很简单，因为程序和进程，两者都有一个“程”字，所以有它共同点，不同
的是“进”和“序”，很明显，进表示前进、进行，是活的有生命的。序表示序列，有序的东东，是死的。提到进程，给人的第一概念就是fork()函数。其实这个fork和微软的
CreateProcess有很大的不同，他仅仅是CreateProcess前部分，后部分是execve（）等系列四个函数。
对于刚入门的Unix的系列的程序员，大概对这个fork很难理解. if (pid = fork()) 中的pid是什么，为什么同一个函数会返回两次呢？这也不怪，对于写惯了程序的人，肯定
有点难以接受，我们平常接触的程序都只有一个出口，就是return，难道他return 完后，再return一次，这样就出现了矛盾了。拔开乌去见丽日，返回两次是在不同的进程内，在
同一个进程内也只能返回一次，也就是return.因为进程是互相隔离的，所以对于两个进程都不知道对方正在做什么，除非他问对方。这里又出现另一个问题，为什么两个进程在同
一个函数内呢？按我们理解是，代码段一般不能共享的，其实代码段可以共享，也就是两个进程都同时拥有这段代码，所以同一函数可以出现两个进程。
这里还要提一点的就是，在返回值上Unix和Windows风格不一样，Unix习惯0表示正确，而Windows习惯大于0表示正确，相反则错误。前面我已经提到Unix操作系统最开始设计
的时候就有一人叫出错设备的文件，所以一旦出错，首先代码段出返回一个error整形变量，其次系统会将出错信息输出到出错设备中。
另外对于出错恢复，Windows一般在例程开始的时候提供一个异常帧，以保证错误可以恢复。Unix系统对于出错恢复并没有做有效的管理，最多在资源占用时候，会延时再试，
出错管理还得程序员自己做。
用户和组：
对于这个概念，一直很乱七八糟的。什么超级用户、根用户、当前用户、域用户、组用户、组、附加组等等，概念太多，很多书上自认为说得很清楚，但很少我看得出他们说
得很清楚。其实我认为，这些所有概念无非就是这个操作系统是谁的？当前进程是谁？这个用户是谁家里的？分辨出这些就可以了，非要讲些什么支配权、登录名、口令等等乱七
八糟东东，无奈。
信号：
信号是进程间通信（IPC）一种技术，可以是内核进程，也可以是用户进程。也就是可以运行在内核模式也可用户模式。信号是系统大力支持一种通信方式，而且特定为信号设
计了一个数据结构，并且在内核中（比如中断）深入支持。你可以添加自己的信号，也可以修改系统信号，当然你得按系统给你设定的方式做些事情。
我认为信号通信最大的好处就是简单，发送者只需发送一个信号代码即可。没有消息那么多信息，没有socket那么复杂，没有管道那么多同步。
时间值：
长期以来，Unix一直使用两种不同的时间值：
1,日历时间。该值是从1970年1月1日00：00：00以来所经过的秒数。它时系统硬件Bios专门记录的。（time_t）
2,进程时间。它是系统时钟中断产生的系统滴答所记录的数值。(clock_t)
其实二者主要是字宽不同，前者是long long.后者是long.
二，标准化及实现
由于Unix是开源项目，所以由此产生很多版本，比如最早的AT&T实验室的SVR4,加州大学伯克利分校的FreeBSD,当今流行开源系统Linux,Apple公司的Max OS X,Sun公司的
Solaris。
系统之多，就会引起分歧。各行各的，就会导致程序很乱，必须一套大家共遵循的标准才行。
首先是C语言，因为大多操作系统都是用C语言开发的。
ISO C：即国际标准化组织制定的C标准规范。1999年ISO C标准被更新为ISO/IEC 9899：1999。
其次就是系统调用规范，几乎每个操作系统都提供一套自己的系统调用，因为它是内核模式运行的，不同于用户模式，是程序开发的根本，所以也必须标准化。
IEEE POSIX：POSIX是一系列由IEEE制定的标准，也是可移值操作系统的接口。现行成熟标准是POSIX.1，由Austin Group开发工作组维护。
Single UNIX Specification：他也POSIX标准，只是他是POSIX.1的一个超集，扩展了POSIX.1所提供的功能。相应的接口也被改称为X/Open系统接口，由Open Group开发维护
。2002年被ISO批准为国际标准ISO/IEC 9945:2002。
每个操作系统为用户提供开发接口，也都定义了一套系统数据类型。以下是/usr/include/sys/types.h文件内容，提供了系统基本数据类型定义。
/*
* POSIX Standard: 2.6 Primitive System Data Types
*/
#ifndef _SYS_TYPES_H
#define _SYS_TYPES_H 1
#include
__BEGIN_DECLS
#include
#ifdef __USE_BSD
# ifndef __u_char_defined
typedef __u_char u_char;
typedef __u_short u_short;
typedef __u_int u_int;
typedef __u_long u_long;
typedef __quad_t quad_t;
typedef __u_quad_t u_quad_t;
typedef __fsid_t fsid_t;
# define __u_char_defined
# endif
#endif
typedef __loff_t loff_t;
#ifndef __ino_t_defined
# ifndef __USE_FILE_OFFSET64
typedef __ino_t ino_t;
# else
typedef __ino64_t ino_t;
# endif
# define __ino_t_defined
#endif
#if defined __USE_LARGEFILE64 && !defined __ino64_t_defined
typedef __ino64_t ino64_t;
# define __ino64_t_defined
#endif
#ifndef __dev_t_defined
typedef __dev_t dev_t;
# define __dev_t_defined
#endif
#ifndef __gid_t_defined
typedef __gid_t gid_t;
# define __gid_t_defined
#endif
#ifndef __mode_t_defined
typedef __mode_t mode_t;
# define __mode_t_defined
#endif
#ifndef __nlink_t_defined
typedef __nlink_t nlink_t;
# define __nlink_t_defined
#endif
#ifndef __uid_t_defined
typedef __uid_t uid_t;
# define __uid_t_defined
#endif
#ifndef __off_t_defined
# ifndef __USE_FILE_OFFSET64
typedef __off_t off_t;
# else
typedef __off64_t off_t;
# endif
# define __off_t_defined
#endif
#if defined __USE_LARGEFILE64 && !defined __off64_t_defined
typedef __off64_t off64_t;
# define __off64_t_defined
#endif
#ifndef __pid_t_defined
typedef __pid_t pid_t;
# define __pid_t_defined
#endif
#if (defined __USE_SVID || defined __USE_XOPEN) && !defined __id_t_defined
typedef __id_t id_t;
# define __id_t_defined
#endif
#ifndef __ssize_t_defined
typedef __ssize_t ssize_t;
# define __ssize_t_defined
#endif
#ifdef __USE_BSD
# ifndef __daddr_t_defined
typedef __daddr_t daddr_t;
typedef __caddr_t caddr_t;
# define __daddr_t_defined
# endif
#endif
#if (defined __USE_SVID || defined __USE_XOPEN) && !defined __key_t_defined
typedef __key_t key_t;
# define __key_t_defined
#endif
#ifdef __USE_XOPEN
# define __need_clock_t
#endif
#define __need_time_t
#define __need_timer_t
#define __need_clockid_t
#include
#ifdef __USE_XOPEN
# ifndef __useconds_t_defined
typedef __useconds_t useconds_t;
# define __useconds_t_defined
# endif
# ifndef __suseconds_t_defined
typedef __suseconds_t suseconds_t;
# define __suseconds_t_defined
# endif
#endif
#define __need_size_t
#include
#ifdef __USE_MISC
/* Old compatibility names for C types. */
typedef unsigned long int ulong;
typedef unsigned short int ushort;
typedef unsigned int uint;
#endif
/* These size-specific names are used by some of the inet code. */
#if !__GNUC_PREREQ (2, 7)
/* These types are defined by the ISO C99 header . */
# ifndef __int8_t_defined
# define __int8_t_defined
typedef char int8_t;
typedef short int int16_t;
typedef int int32_t;
# if __WORDSIZE == 64
typedef long int int64_t;
# elif __GLIBC_HAVE_LONG_LONG
__extension__ typedef long long int int64_t;
# endif
# endif
/* But these were defined by ISO C without the first `_'. */
typedef unsigned char u_int8_t;
typedef unsigned short int u_int16_t;
typedef unsigned int u_int32_t;
# if __WORDSIZE == 64
typedef unsigned long int u_int64_t;
# elif __GLIBC_HAVE_LONG_LONG
__extension__ typedef unsigned long long int u_int64_t;
# endif
typedef int register_t;
#else
/* For GCC 2.7 and later, we can use specific type-size attributes. */
# define __intN_t(N, MODE) \
typedef int int##N##_t __attribute__ ((__mode__ (MODE)))
# define __u_intN_t(N, MODE) \
typedef unsigned int u_int##N##_t __attribute__ ((__mode__ (MODE)))
# ifndef __int8_t_defined
# define __int8_t_defined
__intN_t (8, __QI__);
__intN_t (16, __HI__);
__intN_t (32, __SI__);
__intN_t (64, __DI__);
# endif
__u_intN_t (8, __QI__);
__u_intN_t (16, __HI__);
__u_intN_t (32, __SI__);
__u_intN_t (64, __DI__);
typedef int register_t __attribute__ ((__mode__ (__word__)));
/* Some code from BIND tests this macro to see if the types above are
defined. */
#endif
#define __BIT_TYPES_DEFINED__ 1
#ifdef __USE_BSD
/* In BSD is expected to define BYTE_ORDER. */
# include
/* It also defines `fd_set' and the FD_* macros for `select'. */
# include
/* BSD defines these symbols, so we follow. */
# include
#endif /* Use BSD. */
#if defined __USE_UNIX98 && !defined __blksize_t_defined
typedef __blksize_t blksize_t;
# define __blksize_t_defined
#endif
/* Types from the Large File Support interface. */
#ifndef __USE_FILE_OFFSET64
# ifndef __blkcnt_t_defined
typedef __blkcnt_t blkcnt_t; /* Type to count number of disk blocks. */
# define __blkcnt_t_defined
# endif
# ifndef __fsblkcnt_t_defined
typedef __fsblkcnt_t fsblkcnt_t; /* Type to count file system blocks. */
# define __fsblkcnt_t_defined
# endif
# ifndef __fsfilcnt_t_defined
typedef __fsfilcnt_t fsfilcnt_t; /* Type to count file system inodes. */
# define __fsfilcnt_t_defined
# endif
#else
# ifndef __blkcnt_t_defined
typedef __blkcnt64_t blkcnt_t; /* Type to count number of disk blocks. */
# define __blkcnt_t_defined
# endif
# ifndef __fsblkcnt_t_defined
typedef __fsblkcnt64_t fsblkcnt_t; /* Type to count file system blocks. */
# define __fsblkcnt_t_defined
# endif
# ifndef __fsfilcnt_t_defined
typedef __fsfilcnt64_t fsfilcnt_t; /* Type to count file system inodes. */
# define __fsfilcnt_t_defined
# endif
#endif
#ifdef __USE_LARGEFILE64
typedef __blkcnt64_t blkcnt64_t; /* Type to count number of disk blocks. */
typedef __fsblkcnt64_t fsblkcnt64_t; /* Type to count file system blocks. */
typedef __fsfilcnt64_t fsfilcnt64_t; /* Type to count file system inodes. */
#endif
/* Now add the thread types. */
#if defined __USE_POSIX199506 || defined __USE_UNIX98
# include
#endif
__END_DECLS
#endif /* sys/types.h */ |
