APUE读书笔记-01UNIX系统概述（1）

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简介
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 所有的操作系统都为运行于其上的应用程序提供服务。典型的服务包括执行一个新的程序，打开一个文件，读取文件，分配内存空间，获取当前日期时间，等等。本文这里集中描述各种版本的UNIX操作系统所提供的服务。
 本身知识就不是线性方式获取的，所以以严格的近似线性步进方式来说明UNIX、却不引用后面将要使用的一些术语，几乎是不可能的(这也是让人困扰的)。本章从程序设计人员的角度先快速浏览UNIX，并对书中引用的一些术语概念进行简要的说明并给出实例。在以后各章中，将作更详细的说明。本章也对想要熟悉UNIX环境的程序设计人员简要介绍了UNIX提供的各种服务。
 
参考资料：

1、UNIX体系结构
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 严格来说，操作系统就是一个可以控制计算机硬件资源，以及为运行于其中的程序提供运行环境的软件。大体来说，我们可以将这个软件称作内核，因为它是处于整套环境核心的那个部分。下图就展示了这个体系结构。

               UNIX操作系统体系结构

             +------------------------+
             |   applications        a|
             | +-------------------x p|
             | |s   shell         /  p|
             | |h+---------------/   l|
             | |e|  system calls |   i|
             | |l| +-----------+ |   c|
             | |l| |  Kernel   | |   a|
             | | | +-----------+ |   t|
             | | |  system calls |   i|
             | | /---------------\   o|
             | |/library routines \  n|
             | x-------------------x s|
             +------------------------+

 内核的接口层被称作系统调用（从代码角度上看系统调用就好似函数，例如用于文件打开的open，读取的read，写入的write等），通过它们定义UNIX系统能够提供功能。
 通用的库函数构建在系统调用接口之上（也就是类似C库等方便编程的程序API库其实最终会调用到系统调用，例如fopen函数，可以简单看做对系统调用的封装），应用程序可以构建在库函数之上也可以构建在系统调用之上（也就是，我们编写的应用程序，可以调用库函数，例如strcpy；也可以直接调用系统调用函数，例如open；来实现特定的功能）。
 shell是一个特殊的应用程序，它提供了运行其他程序的界面（类似微软的命令行dos操作系统，dos下的命令就是一个个独立的应用程序，而dos本身是为用户提供的可以运行应用程序的“程序”；前面的说法不一定准确，因为dos本身究竟是操作系统还是操作系统本人还不清楚，但是不会影响理解，其实想说的是：UNIX系统下的shell提供了命令行交互方式操作环境，用户在其中敲入的命令就是一个个独立的应用程序，而提供这套交互环境的shell本身也是一种特殊的应用程序，而相对于命令行环境下的图形环境其实也是一种应用程序，这里就不说了）。
 综上，大体来说，操作系统就是内核，提供了基本的功能；其他的软件使得我们可以用更人性化的方式使用计算机。其他的软件包括系统工具，应用程序，shells，通用函数库，等等。例如：Linux就是GNU下的操作系统的内核。有些人们喜欢将其称作GNU/Linux操作系统，但是一般更多的是简称其为Linux。尽管这不是严格准确地，但是它大致表达了所要表达的意思就够了。

参考：

2、登陆
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 当我们登陆UNIX的时候，我们需要输入用户名称和密码。然后系统从一个密码文件中搜索我们输入的登陆名称，检查输入的密码是否匹配。这个密码文件一般是/etc/passwd，其中的每一行包含了当前系统的用户名称等信息，各种信息用':'分割。一个大致的例子如下：
 sar:x:205:105:Stephen Rago:/home/sar:/bin/ksh
 这一行分别表示了：登陆名称(sar),加密密码(用X表示)，用户ID(即User ID，205)，组ID(即group ID，105)，注释（一些描述信息可以没有），用户主目录（/home/sar），登陆shell(也就是登陆时将启动的第一个程序，作为shell，这里是/bin/ksh)。需要注意的是，由于安全性原因，当前系统一般都将实际加密的密码移到另外一个地方了（例如/etc/shadow），密码本身也经过了加密的处理。

参考：

3、文件和目录
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（1）文件系统
 UNIX文件系统对目录和文件使用层次安排（树状），每一级目录或者文件，都属于该层次树中的某一层的节点。通过由树根开始的路径来表示到每个目录或者文件。例如，目录的起点称为根 (root)，其名字是一个字符"/"，也表示根目录；"/usr"则表示在"/"目录下面的一个文件"usr"（或者 "usr" 也可是一个子目录，UNIX将目录看作特殊的文件）。

（2）路径
 如前所叙述，0个或多个以斜线分隔的文件名序列(可以任选地以斜线开头)构成路径名（pathname），以斜线开头的路径形式的名称为绝对路径名（如前面所举的例子"/usr"） ，否则称为相对路径名。绝对路径，可以让我们通过树根开始，给出文件的完整精确名字，直接引用到该文件；而相对路径，就是相对于当前的路径而言的路径，有些时候，采用相对方式的引用，会比绝对路径更灵活。这里，需要注意的是当前路径用"."表示，另外当前路径的父目录用".."表示。
 例如./usr，表示当前路径下的"usr"文件，相对路径中的文件最终都是对应绝对路径中的文件的，不过，具体对应哪个文件，视当前路径而定。
 再例如，相对路径名doc/memo/joe指的是文件joe，它在目录memo中，而memo又在目录doc中，doc则应是工作目录中的一个目录项。从该路径名可以看出， doc和memo都应当是目录，但是却不清楚joe是文件还是目录。路径名/urs/lib/lint是一个绝对路径名，它指的是文件 (或目录) lint，而lint在目录lib中，lib则在目录usr中，usr则在根目录中。

（3）工作目录
 每个进程都有一个工作目录，有时称为当前工作目录。所有相对路径名都从工作目录开始解释（也就是一工作目录作为当前目录）。进程可以用chdir函数更改工作目录。

（4）家目录（Home Directory，有时又称起始目录，主目录）
 表示用户刚刚登陆的时候，设置的当前路径。这个路径其实就是密码文件（例如/etc/passwd）中制定的用户主目录。如果用户登陆的时候直接进入shell命令行界面，那么可以通过命令"pwd"来查看当前的路径。

参考：