更新各种计算机技能~

今天是Linux系列的第一章节，对于Linux的主线学习大概会更新两个半月左右，中间穿插着算法等的学习，那么这里对于Linux的历史背景就不赘述了，有兴趣的同学可以上网自行搜索。我们首先抛出几个问题，为什么我们要学习Linux？Linux究竟是什么？Linux相对于闭源的操作系统来说有什么优点？Linux的应用场景是哪里？第一，为什么学习Linux？在当今的科技时代中，Linux在其中扮演着举足轻重的角色，不仅是为了加强IT职业的素养，对于从事这门工作的人来说Linux是必须要掌握的技术。

上文是Linux的部分基础指令，主要是开胃菜，先熟悉一下，但是本文还是指令的学习。但是在学习指令之前，我觉得我们应该对指令一个正确的认识，所以在前言部分我们先使用windows进行些许介绍，看：当我们打开谷歌浏览器的快捷方式，以及打开该exe文件的时候，打开的都是同一个谷歌浏览器，难道没有人怀疑为什么快捷方式可以直接打开浏览器吗？这是因为快捷方式的本质就是指向的该exe文件。同理，指令本质上就是一个一个的可执行程序。

本文是Linux基本指令的最后一节了，涉及的指令较多~有了前文的铺垫，我们知道指令的最基本的知识点是指令就是可执行程序，知道这个就够了，其次，我们在这里引入一个思想，Linux中一切皆文件，即便是显示器，也是文件，至于为什么，看下文咯。

继上文我们将常用的指令介绍的七七八八了，本文着重探索Linux文件中的权限部分，上文介绍的许多指令都是和文件挂钩的，并且有一句话说得好，Linux中一切皆文件，所以我们本文，先介绍完文件权限的预备知识，再着重介绍一下文件的权限等问题。

我们学习Linux的时候，是有编程语言的基础的，那么呢，我们学习Linux的时候最迫切的就是希望能打印出来一点东西，所以在最开始的几章的时候，我们学会了使用nano，来打印Hello world：但是使用nano实在是没有vim好，比如我们要快速的定位，快速的删除等，所以本文会着重介绍vim，对于yum，我们一开始就用上了，第一次接触man的时候，我们就是yum install man，安装我们的Linux青春修炼手册，所以我们大致对yum也有了一定的了解，本文的第一个重点就是介绍yum。

继上文介绍了vim 和 yum，相当于介绍了 文本编译器，我们可以利用vim写代码，那么写代码的我们了解了，现在应该了解编译器了吧？这不，gcc 和 g++就出来了，我们就简单介绍一下gcc 和 g++的一些区别，咱们的侧重点是在程序的翻译上面。

我们上文介绍了gcc和g++的基本使用，带了许多的子指令，但是有的时候啊，一个一个敲指令确实有点麻烦了，此时，一个工具就能派上用场，即自动化工具makefile。我们不妨理解为语言中的宏，命令的重新命名都可以通过makefile来表示，这就大大简化了工程量了，所以，有的时候makefile的使用从侧面也决定了工程的完备程序以及效率问题。

当我们Linux学到了这里的时候，我们大概会有一种感觉是，从VS2022转战Linux，写代码对我们来说是一种重新构建读写代码的一个过程，从文本编辑器，到文本编译器，再到今天的调试器gdb，读写代码的每个部分在Linux这里都是单独拉出来的，所以不免许多人会感受到困难，甚至于某些简单的代码在Linux这里都有点感觉晦涩难懂了，但是呢，难关总会过去的，咱们今天把gdb一看，我们就能再跨越代码的一大关卡 -调试。

我们目前学习了些许知识，已经足够支持我们写一个非常非常小的项目了，即进度条，相信大家都有过下载游戏，等待游戏更新完成的时候，那么此时就有一个进度条，代表着游戏的更新进度，那么我们今天就来模拟实现这个过程，在此之前，我们需要一些预备知识。

都说类和对象是C++中的第一个里程碑节点，那么Linux系统编程部分的第一个里程碑节点就是进程的引入，可以说我们前面的所有学习，都没有真正的开始学习Linux，我们只不过是从0开始了解一个新的软件的最基本使用而已，我们现在开始了解的是更深层次的东西，所以学习进程之前，我们应该具备一定的预备知识，所以本文注重的是预备知识，后面再介绍进程。

本文会开始慢慢切入进程了，当然，切入进程之前，我们需要再次复习一下操作系统，后面接着是介绍什么是进程，如何查看进程，在Linux中对应的文件是哪个等相关的问题，进程大概会持续更新多节，所以说进程的知识点还是相当杂乱的，就更需要同学们予以注意了。

继上文介绍了着重介绍了进程的内部属性，以及在操作系统层面进程如何被组织起来的，如何调用系统接口，有关task_struct，进程的部分理解等，今天，我们就从进程的相关属性入手，

承接上文，进程1到3我们分别介绍了从操作系统层面认识进程，什么是进程，进程的相关属性有哪些，如何创建进程，以及颠覆三观的函数fork，最后介绍了从哪里看进程的部分详细信息，以及深化了一下Linux中一切皆文件的思想->因为进程本质上也是目录！本文作为进程的收尾工作，要介绍的是进程的状态，什么是僵尸进程，什么是孤儿进程，简单描述进程的调度问题，调度问题会在地址空间详细介绍，以及进程的优先级问题，进程的切换问题等。

今天介绍的是一个较为陌生的名词，环境变量，在学习环境变量之前，我们需要一定的预备知识，这个预备知识是命令行参数，所以今天我们介绍环境变量的时候，介绍顺序是先介绍命令行参数，然后直接看有关环境变量的现象，到更多的环境变量，最后我们尝试来理解环境变量。现在进入第一个话题，预备知识——命令行参数。

本文介绍的是有关地址空间，咱们的介绍的大体思路是，先直接看现象，通过现象我们引入地址空间的概念，然后是简单的介绍地址空间，如何理解地址空间等，在往后的学习中，我们大概会介绍地址空间3 - 4次，因为地址空间有很多内容一次性还介绍不完，并且在本文中，我们能够理解之前颠覆代码三观的函数——fork()，现在就进入正题。

由上文的地址空间的学习，我们已经知道了进程不是单纯的等于PCB + 自己的代码和数据，进程实际上是等于PCB + mm_struct(地址空间) + 页表 + 自己的代码和数据。在地址空间那里我们结合写时拷贝重新理解了进程具有独立性，也理解了为什么fork函数会返回所谓的两个值，那么今天的话题是进程控制，我们拿fork举例，为什么fork返回给父进程的是子进程的pid，而子进程返回的值的0呢？

在初识进程的那一块，我们已经知道了进程并不是一直占用cpu资源的，而是存在时间片的概念，即，每个进程都有一定的时间来执行该进程，时间一到，该进程就应该自动到后面进行排队，同时，进程的数据也应该被不同的寄存器记录下来，方便下一次执行该进程的时候，可以接着上次结果运行。那么问题就来了，进程被调度的时候，是如何调度的，如果调度的过程中，有别的进程来排队，那么会不会导致随着进程数量的增多，导致进程排队的时间越来越多，最后甚至运行不了？

通过上文的学习，我们了解了进程终止，知道终止是在干什么，终止的三种情况，以及有了退出码，错误码的概念，对于错误码，我们知道不同的人对于错误码有自己的一套体系，对于退出码，我们知道可以使用echo $?来查看，并且知道了如果终止进程。那么本文，我们来学习进程等待，我们从三个方面来看，进程等待是什么？为什么要等待？等待是在做什么？从以上几个方面，相信同学对于Linux中的进程等待有更深层次的理解。

由前面的章节学习，我们已经了解了进程状态，进程终止以及进程等待，今天，我们学习进程替换。进程替换我们从如下几个点开始介绍，第一，直接看现象，第二，解释原理，第三，将代码改成多线程版本，第四，使用所有的替换函数，认识参数的含义。废话不多说，直接进入主题。

本文介绍是自主Shell编写，对于shell，即外壳解释程序，我们目前接触到的命令行解释器，有bash，还有SSH，对于今天模拟实现的Shell编写，我们模拟的是bash，以及需要的预备知识前文已经介绍了，进程的多方面的知识，在自主Shell编写里面比较重要的是进程程序替换，进程终止，进程等待，进程状态什么的，都是自主Shell编写里面的辅助知识罢了。那么，话不多说，我们直接进入到Shell编写部分。

本文以及下篇文章，揭露的都是Linux中文件的奥秘，对于文件来说，初学Linux第一节课接触的就是文件，对于C语言，我们使用fopen可以打开文件，对于C++，我们可以使用ofstream可以打开文件，那么对于这么多打开文件的方式，难道每个不同的语言，我们都要单独去学习如何使用对应的函数吗？当然不是，我们不妨回想最初学习的OS的结构图：对于该结构，我们设想一个问题，文件属于哪里？文件属于磁盘，而磁盘属于硬件，那么对于文件来说，我们能跨过OS直接操控文件吗？当然不可以，那么C语言提供的文件函数是否……

由前文文件(1)的介绍，我们引出了三个问题：高级语言和系统调用函数之间是否存在关系？fd返回值的012和C语言打开的三个流是否有什么关系？不同的宏和不同函数的选项之间是否存在某种关系？这是我们文件一里面引发的问题，那么在文件(2)里面呢，我们通过对文件深层次的理解，就会知道，以上三个问题的答案了。那么现在，我们就进入主题吧。

理解重定向是如何实现的？那么对于第二个目标，就是加深对缓冲区的理解。以上是本文的概念，那么进入主题吧。

我们在上文探讨的问题都是基于文件是被打开的情况，那么对于文件没有被打开的情况，我们是没有探讨过的，而本文作为文件系统的预备知识，着重介绍的硬件，对，没错，是硬件部分，介绍的是磁盘方面的知识。有人会好奇，我们学习文件系统和硬件内容有什么关系呢？一个是OS层面的，一个是外设层面的。->在冯诺依曼结构体中，cpu可是不能直接和外设打交道的，要借助OS，所以我们有必要学习磁盘，借助于磁盘的学习，我们对文件系统理解会更加容易一点。

本文是重定向和缓冲区的续篇，所以篇幅并不会很长。本文的主要目标是介绍stderr，对于0 1 即stdin stdout默认打开我们是能够理解的，stderr是什么我们好像并没有使用过？并且本文会加深一下缓冲区的理解和重定向的理解。那么话不多说，进入正题吧。

前文我们介绍了磁盘，介绍磁盘的原因是因为我们需要在理解文件系统之前，通过磁盘的了解，介绍一些文件相关的内容，比如文件是如何在磁盘里面存储的，什么是CHS定址法，为什么OS不使用CHS定址法，什么是LBA块等。我们今天的介绍顺序是，先简单搭建起来对文件系统的理解，再深挖细节问题。那么，进入今日的话题吧！

前文我们介绍了磁盘系统的理解，并且基于磁盘系统对文件系统的整体框架有了一个简单的理解，我们都是通过“想要见识没有打开的文件”这个话题引出来了以上的两个主题，紧随其后的，是软硬链接部分，对于软硬链接部分，我们仍然从是什么 为什么 怎么做来了解这部分的知识点。那么，进入主题吧！

继上文，我们从磁盘的理解，到了文件系统框架的基本搭建，再到软硬链接部分，我们开始逐渐理解了为什么运行程序需要./a.out了，这个前面的.是什么我们也知道了。可是我们在文件权限部分，我们已经见识了最基本的库，知道了Linux的动态库的后缀是.so 静态库是.a，Windows系统的动态库是.dll，静态库是.lib。并且我们知道库的名字要去掉前缀，去掉后缀。这是我们最开始的对于库的认识。那么我们是否是否使用过库呢？

引入管道之前，我们引入几个问题，进程通信的相关问题。第一个是进程之间为什么要通信，对于进程间通信来说，进程是具有独立性的，而进程 = 内核数据结构 + 代码数据，进程通信就是因为需要协同，协同的本质是通过数据的的流动来协同的。所以第二个问题，进程如何通信？进程间通信是通过数据进行通信的，那么也就是说A进程给某些数据，B进程需要接受到这个数据，可是以什么作为数据流通的平台呢？此时管道就出场了，管道可以说是作为信息的载体保证两个进程之间可以通信。

有了前文匿名管道的基础，我们介绍匿名管道的时候就轻松许多了，匿名管道和命名管道的区别主要是在于，匿名管道不需要文件路径，并且匿名管道常用于父子进程这种具有血缘关系的场景，使用命名管道的时候，我们常常用于的情况是两个进程毫无联系，使这两个毫无关系的进程可以进行通信。对于匿名管道来说，我们知道文件对象以及文件对象里面的文件对象里面属性集合，操作集合都不会重新创建，对于命名管道来说也是一样的，所以对于内核级别的文件缓冲区也是这个样子的，OS就没有必要创建两个了，毕竟浪费空间时间的事OS可不想做。

size代表的是开辟的共享内存的大小，对于shmflg，也就是共享内存的标志，我们这里就介绍两个常用的，一个是IPC_CREAT 一个是IPC_EXCL，使用时候我们可以分为IPC_CREAT使用，IPC_EXCL单独使用没有意义，IPC_CREAT | IPC_EXCL使用。其中key是16进程的，所以我们前面会转成16进程的方便观察，shmid是0，owner是lazy，perms权限为0，共享内存的大小是4096，nattch对应的是0，代表的意思是挂接的进程为0，status状态。

对于消息队列，信号量，共享内存都是隶属于system V这个标准下的进程间通信，其实上文的共享内存已经是基本上快被淘汰的了，对于其他的两个，消息队列和信号量，我们这里主要是以介绍为主，怎么具体的使用就暂时先不介绍了，主要是通过原理和函数部分进行介绍。并且其实在网络部分，也会重新介绍信号量，所以这里我们主要是了解即可。

前文已经将进程间通信介绍完了，介绍了相关的的通信方式。信号和信号量之间的关系是什么呢？答案是，它们之间的区别就是老婆和老婆饼之间一样，没有关系。对于信号部分，我们分为四个阶段来介绍，一个是信号的预备知识，一个是信号产生，一个是信号保存，一个是信号处理。在本文中，介绍信号的预备知识和信号产生。那么话不多说，直接进入主题吧！

前文我们已经介绍了信号产生，在时间的学习线上，信号的学习分为预备知识，信号产生，信号保存，信号处理，本文我们学习信号保存，在前言部分，我们介绍几个信号保存中的概念。信号递达：实际执行信号的处理动作。信号未决：信号从产生到递达之间的状态。对于信号产生之后，在递达的这个过程，成为未决，就像老师给你布置了作业，你接受到了做作业的这个信号，但是因为贪玩，不想做，这个状态，就是未决。

按照信号学习的时间戳，从信号的预备知识，到信号的产生，到了信号的保存，终于，我们进入了信号学习的尾声，信号处理部分。那么，信号处理部分，我们介绍的顺序是从捕捉信号入手，到多个子问题，子问题包括了内核态VS用户态，其中要了解的是再谈地址空间，谈谈键盘输入数据的过程，谈谈如何理解OS正常的运行，在OS正常运行这里，理解系统调用，理解OS如何运行的，最后是内核态和用户态的VS。那么话不多说，我们直接进入主题吧！

在前文，我们已经介绍了信号产生，信号保存，信号处理的主题内容，本文作为信号处理的续篇，主要是介绍一些不那么重要的内容，第一个点是可重入函数，第二个点是在信号处理这里的进程等待。那么话不多说，我们进入主题吧！

Linux的学习从开始到现在，我们已经经历了许多大boss，从一开始的熟悉指令，到第一次在gcc环境下编译C语言的代码，到理解文件系统，比如理解了文件的权限，万物皆文件的概念，此时，是我们经历的第一次大boss，文件系统。

前文我们已经介绍了线程的基本概念，知道查看线程是使用ps -aL查看，并且因为线程的特殊性，我们必须在用户层和操作系统层面接一层库，也就是线程库，编译程序的时候需要将程序link到线程库里面。我们也见识了最基本的线程创建，使用函数pthread_createa，但是仅仅从创建来学习线程，或者说仅仅从概念中学习线程的所有内容实在是有一点不可靠，所以本文我们介绍线程的各种操作。大体的介绍思路是我们从各种角度的问题出发，问题介绍的差不多了，欸我们不妨自己试试模拟实现一个所谓的线程。int main()

在前面Linux的线程控制1中，我们介绍了如下的几个问题：主线程和子线程的执行顺序，主线程先退出还是子线程先退出，什么是tid，全面看待线程函数传参，全面看待线程函数的返回值。以上是N个子问题的部分问题，本文，我们要学习N个子问题的剩余问题以及我们要简单的模拟实现一下线程。那么话不多说，我们直接进入主题吧！

本文的主题是线程互斥，但是我们不能光单独的把概念引出来，我们肯定要一个场景，所以我们将抢票这个场景引出来，模拟一下抢票的场景，随即引出今天的主题。那么对于线程互斥这个主题，我们从以下几点介绍：认识锁和它的接口->解决历史问题->原理角度理解锁->实现角度理解锁。当然了，因为没有理解抢票这个场景，所以我们暂时不知道锁是什么是正常的，那么，直接进入主题吧！