zhangcoder的博客 记录学习轨迹~

作者分享了提交首个Linux内核补丁的喜悦经历。虽然补丁技术含量不高，但标志着正式参与开源社区开发。文章附上了补丁提交链接和社区讨论记录

分析Linux/Unix中ar命令生成的归档文件格式。通过十六进制编辑器解析test.a归档文件，发现其包含文件头魔数"!<arch>\n"和60字节的元数据结构体ar_hdr。该结构体存储了文件名、时间戳、权限、大小等元数据，并以`\n结尾。文件内容保持原样未压缩，按偶字节对齐。文章详细解析了各字段含义，包括16字节文件名(以/结尾)、12字节时间戳、6字节UID/GID、8字节权限、10字节文件大小(ASCII形式)等元数据，展示了归档文件的具体存储结构。

本文介绍了Linux系统中匿名管道通信的实现方法。通过pipe系统调用创建管道文件，使用fork创建子进程实现父子进程通信。父进程负责读取管道数据，子进程负责写入数据。文章详细讲解了write_pipe和read_pipe函数的实现，包括字符串处理、管道读写操作以及进程同步机制。特别强调了管道通信中父子进程的协同工作关系，以及数据传输过程中用户空间与内核空间的交互流程。最后通过完整代码演示了管道通信的实际应用，展示了父子进程间数据传输的动态过程。

本文摘要：进程间通信(IPC)是不同进程间数据交互的方式，本质是让进程共享同一份资源。操作系统作为第三方提供和管理这些资源，通过系统调用实现资源创建、使用和释放。重点讲解了匿名管道的实现原理：父子进程通过继承文件描述符共享内存级管道文件，实现单向通信。管道通信要求进程间必须存在血缘关系，且建议严格遵循单向通信原则（关闭不使用的端口）。文章还解释了tty的含义，并指出双向通信需使用两个管道。

深入探讨动态库和静态库的工作原理。主要内容包括：1) 动态库使用位置无关代码(PIC)技术，通过-fPIC选项编译，使库函数能加载到任意虚拟内存地址；2) 分析ASLR机制使动态库每次加载地址随机化；3) 详细解析PLT(过程链接表)和GOT(全局偏移表)的协作机制，PLT实现延迟绑定，GOT存储动态链接函数地址；4) 通过Cutter和GDB工具验证加载器通过DynamicLoaderOperation修改GOT表数据的过程。文章揭示了动态库加载的核心原理：使用相对地址偏移，通过基地址+偏移量的方式

文章摘要：本文首先回顾了虚拟地址与物理地址的区别，解释了程序编译后内部地址的概念。通过分析可执行文件的ELF文件结构，说明了如何通过readelf命令查看程序入口地址。重点比较了位置无关(PIE)和位置相关(no_pie)可执行文件的区别：PIE类型(DYN)在运行时加载到随机虚拟地址(基址+偏移)，而传统EXEC类型(no_pie)加载到固定地址。通过gdb调试验证了两种类型在内存中的地址映射差异，为理解程序加载执行机制提供了实践参考。

文章摘要：文章探讨了C语言静态库和动态库的实现与使用问题。在静态库部分，通过除法函数示例展示了错误处理机制（如除零错误）的实现方式，并分析了Linux默认从右向左传参带来的问题及解决方法。动态库部分详细讲解了制作过程、权限要求、加载机制和共享特性，介绍了四种让操作系统找到自制动态库的方法：环境变量设置、启动脚本修改、系统目录拷贝和ldconfig配置。文章还涉及汇编代码分析、Pascal调用约定对比等底层细节，为开发者提供了全面的库文件开发实践指导。

介绍Linux下静态库的制作和使用方法。主要内容包括：1）回顾静态链接原理，对比动态链接；2）演示如何创建静态库文件（.a文件）并通过Makefile自动化构建；3）详细讲解发布静态库的正确方式，包括头文件和库文件的组织；4）重点说明使用静态库时的三个关键参数：-I指定头文件路径、-L指定库路径、-l指定库名；5）补充gcc的默认搜索路径机制。文章通过多个代码版本逐步解决静态库使用中的常见问题，最终给出了完整的静态库编译命令示例。

本文通过两个实验探讨EXT2文件系统的关键特性。实验1详细演示了在Linux下格式化U盘为EXT2文件系统的过程，包括卸载挂载点、备份数据等操作，并分析了文件系统结构参数。实验2重点研究了超级块的重要性，通过人为破坏主超级块验证了备份超级块的恢复机制，介绍了使用e2fsck和dd命令从备份超级块恢复主超级块的方法。研究揭示了EXT2文件系统中超级块的关键作用和备份机制，为理解文件系统损坏与修复提供了实践参考。

浅析了EXT2文件系统的核心机制。首先介绍了i_block数组的三级索引结构，推导出单个文件最大存储容量的计算方法；其次详细阐述了inode和block位图的管理机制，解释了删除文件时仅需修改位图而无需清空数据块的原理。文章还分析了文件系统"满"的三种情况，并重点讲解了超级块和组描述符的关键作用。在文件操作层面，系统性地揭示了新建、删除、查找和修改文件时内核的底层处理流程，特别强调了目录作为特殊文件的实现方式及其inode查找机制。最后，针对文件访问效率问题，介绍了EXT

Ext2文件系统采用分层结构管理磁盘数据，主要包括启动块、数据块、inode表等区域。数据块以4KB为单位存储文件内容，inode表则记录文件属性（不含文件名），每个inode有唯一编号。文件系统通过三级索引机制管理大文件：前12个直接索引指向数据块，第13个为二级索引（指向块号表），第14个为三级索引（多级间接寻址）。关键结构体ext2_inode包含文件权限、大小、时间戳等信息，其中i_block数组实现索引功能。inode数量在格式化时固定，无法动态调整。这种设计通过多级索引平衡了小文件存储效率和大文

探讨C语言和操作系统缓冲区的区别与作用，解释了缓冲区存在的必要性（提高效率和格式化支持），分析了代码运行结果与缓冲策略的关系。通过模拟实现fopen、fwrite、fclose函数，详细讲解了如何为FILE结构体添加缓冲区，并比较了不同刷新策略的效率差异。实验证明，减少刷新次数（即减少系统调用）能显著提升效率，这解释了为什么缓冲区机制对程序性能至关重要。文章还包含缓冲区的三种刷新策略（立即刷新、行缓冲、全缓冲）的具体实现细节。

本文探讨了C语言缓冲区的相关概念，通过对比不同示例代码的运行结果，分析了缓冲区在文件操作中的作用。文章指出C语言提供的缓冲区与操作系统内核缓冲区不同，并通过实验验证了close(1)会阻止缓冲区内容输出到屏幕。同时介绍了FILE结构体的组成，特别是其中的文件描述符字段。最后讨论了exit和_exit函数的区别，以及C语言缓冲区的三种刷新策略：行缓冲、全缓冲和无缓冲，并说明不同输出设备对应的刷新机制。文章为理解C语言文件操作和缓冲区机制提供了详细的技术分析。

介绍C语言实现LRU缓存算法的方法，重点讲解了如何结合uthash哈希表库来优化性能。主要内容包括：1) uthash哈希表的基本操作（创建、添加节点、查找、销毁）；2) LRU缓存的实现思路，使用双向链表维护访问顺序；3) 详细代码实现，包括缓存初始化、get/put操作和内存释放；4) 提交结果展示。该实现通过哈希表快速查找，结合链表维护访问顺序，达到了O(1)时间复杂度的操作效率。

本文主要探讨Linux系统中的重定向机制及其底层实现原理。文章首先回顾了文件描述符和read系统调用的基本概念，详细解释了重定向的两种实现方法：通过close+open组合以及使用dup2系统调用。随后分析了输入/输出重定向在shell中的具体应用，包括如何为自制shell添加重定向功能。文章深入剖析了"Linux一切皆文件"的设计理念，通过虚拟文件系统(VFS)和文件操作结构体(file_operations)解释了不同设备的统一访问机制。最后，从面向对象的角度解读了Linux文件系统

本文介绍了LRU缓存的设计与实现。LRU（最近最少使用）是一种常见的缓存淘汰算法，当缓存满时淘汰最近最少使用的数据。文章以LeetCode 146题为例，提出使用哈希表（unordered_map）存储键值对，双向链表（list）维护访问顺序的高效实现方案：链头存放最新访问数据，链尾存放LRU数据。通过哈希表存储链表迭代器，实现O(1)时间复杂度的查找和更新操作。具体实现包括：1）get操作需将被访问数据移至链头；2）put操作区分键存在（更新值）与不存在（插入新值，若缓存满需先删除链尾数据）两种情况。文章

介绍Linux文件IO中的文件描述符机制。首先回顾了文件描述符的基本概念，指出操作系统通过struct file结构体管理文件属性，并用链表组织打开的文件。重点分析了文件描述符的分配规则：默认从3开始编号，0-2被stdin、stdout、stderr占用；系统会寻找最小的未使用数组下标作为新文件描述符。通过实验验证了FILE结构体包含_fileno成员，与文件描述符关联。最后解释了文件引用计数机制，说明只有当引用计数归零时内核才会真正关闭文件。文章还提供了查看标准流文件描述符的两种方法，并建议进一步

分析了一个隐蔽的C程序bug，该bug导致环境变量environ[0]被意外修改。通过gdb调试发现，问题出在split_commandline函数中，由于main函数的argv数组和environ数组在内存中连续存放，当argv数组越界时修改了environ[0]的值。解决方法是避免使用main函数传递的argv数组，改为定义独立的argv数组空间。文章还验证了Linux进程内存布局中argv和environ数组的连续性，并参考了SystemV ABI规范说明这一特性。这个bug展示了内存越界的隐蔽性

介绍自制Shell的实现过程，重点讲解命令行提示符的格式设计、命令字符串的读取与切割、常规命令和内置命令的执行机制。通过系统调用获取用户名、主机名和当前目录，巧妙处理路径显示；使用strtok函数切割命令参数；区分常规命令（fork+exec执行）和内置命令（直接执行）。文章还详细实现了cd、env、export、echo等内置命令，并提供了代码实现和运行测试示例。最后总结了Shell的基本工作原理和参考资料，为开发简易Shell提供了完整的技术方案。

本文摘要：文章详细介绍了Linux中exec系列函数的使用方法，包括执行自定义可执行文件、调用shell脚本和Python脚本的示例。重点探讨了exec函数传递参数和环境变量的机制，验证了环境变量在子进程中的继承特性。文章还介绍了putenv函数和自定义环境变量的方法，并深入分析了exec系列函数底层都调用了execve系统调用的实现原理。通过glibc源代码分析，证实了6个exec函数最终都转换为execve系统调用。这些内容为理解Linux进程替换和环境变量传递机制提供了实用参考。

介绍Linux系统下文件操作的相关知识，包括：1. 复习文件概念和分类，强调文件=内容+属性，以及打开文件与进程的关系。2. 对比C语言字符串和文件字符串的区别，指出文件字符串不需要以\0结尾。3. 讲解三个默认打开的文件流(stdin/stdout/stderr)及其使用。4. 详细说明open系统调用的使用方法，包括flags参数组合、mode参数权限设置等。5. 介绍write系统调用的使用注意事项，包括文件位置、截断和追加等写入方式。6. 最后分析C语言fopen函数与open系统调用的对比

探讨Linux环境变量的概念与应用。通过实验对比系统命令与自制程序的执行差异，解释了PATH环境变量的作用机制。文章详细介绍了环境变量的全局属性、获取方法（包括env命令、getenv()函数、envp参数和environ变量），并区分了环境变量与本地变量的不同特性。此外，还分析了系统命令的分类（常规命令与内建命令），以及man和help命令的区别。最后简要提及了自定义程序入口函数的实现方法。全文通过代码示例和命令行操作，系统性地阐述了环境变量在Linux系统中的重要地位和工作原理。

介绍Linux进程管理中waitpid的WNOHANG选项和exec系列函数。waitpid的WNOHANG参数可实现非阻塞轮询，父进程在等待子进程时可执行其他任务。exec系列函数（如execl、execv等）用于进程程序替换，能够替换当前进程的代码段和数据段而不创建新进程。文章详细讲解了各exec函数的区别与命名规则，包括参数传递方式（列表/数组）、路径搜索方式（是否使用PATH环境变量）和环境变量处理方式。这些函数通过修改进程的代码段入口地址实现程序替换，替换失败才会返回执行原代码。

介绍Linux系统中僵尸进程的清理方法及进程等待机制。主要内容包括：1）验证僵尸进程无法被kill命令终止；2）清理僵尸进程的两种方法：终止父进程或父进程主动收尸；3）详细讲解wait和waitpid系统调用的使用，包括等待单个/多个子进程、阻塞特性等；4）深入分析wstatus参数的位图结构，解释如何通过位运算获取子进程退出状态；5）说明进程退出信息的存储位置和waitpid可能失败的情况。文章通过实验代码演示了如何提取进程退出状态信息，并分析了正常退出和异常退出的不同处理机制。

1.知识回顾 fork()的使用 2.使用fork()创建多个进程 情景引入:fork()炸弹 示例代码讲解 3.进程终止 进程退出的几种情况 退出码 strerror函数 全局变量errno ★退出码和错误码不是一回事 代码是否异常终止 exit函数 对比return和exit 对比exit和_exit _exit系统调用 _Exit函数 4.总结本文退出进程的几种方法

深入探讨了进程地址空间的概念及其在操作系统中的重要作用。首先回顾了C/C++内存区域划分，通过实验验证了栈区向下增长、堆区向上增长的特性。重点阐述了进程地址空间的本质是内核数据结构，包含页表、CR3寄存器等关键组件，以及写时拷贝机制的工作原理。通过分析mm_struct结构体，详细说明了操作系统如何管理进程地址空间。文章还解释了进程地址空间存在的意义：保护物理内存、实现进程隔离，并指出进程地址空间不等于实际内存。最后介绍了操作系统的懒加载机制和缺页中断原理，更新了进程的组成公式为"内核数据

整理了7个Linux系统相关的知识点练习题，涵盖文件系统、命令使用、文件操作和开发工具等方面。主要内容包括：1)Linux 2.6.*内核默认支持ext2/ext3/ext4/xfs文件系统；2)uname -r命令查看内核版本；3)top命令查看CPU占用；4)批量删除.c文件的两种方法；5)yum命令的正确用法；6)Vim中全局替换字符串的语法；7)Makefile的工作原理和伪目标特性。这些题目涉及Linux系统管理的基础知识，通过解析帮助理解常用命令和工具的核心功能。

介绍了Linux进程调度的核心机制。首先回顾了O(1)调度算法，详细解析了运行队列和过期队列的双指针数组结构，以及通过位图快速定位最高优先级进程的方法。其次阐述了进程的竞争性、独立性、并行和并发概念。重点讲解了进程切换的完整过程，包括上下文保存机制，特别说明了32位系统下TSS（任务状态段）在保存寄存器值方面的关键作用。文章还补充了进程上下文保存位置的讨论，指出除了PCB外，任务状态段TSS也是重要存储位置。最后提供了关于进程上下文和操作系统进程管理的拓展阅读资源。

首先回顾了Linux进程的基本概念，然后重点讨论了两种特殊进程状态：僵尸进程和孤儿进程。僵尸进程是已终止但未被父进程完全回收的进程，可能导致内存泄漏；孤儿进程则是父进程终止后由init进程接管。文章还详细介绍了进程优先级的概念，包括PRI和NI值的含义及修改方法（通过nice、renice和top命令）。最后简要说明了如何在图形界面调整进程优先级。全文提供了代码示例和命令行操作演示，帮助理解进程状态管理和优先级调整的实际应用。

介绍了操作系统中的进程状态分类，包括运行状态、阻塞状态、挂起状态和就绪状态，并对比了不同操作系统教材中的定义差异。重点分析了Linux内核中的进程状态实现（R/S/D/T/t/X等），通过实验演示了进程在不同状态下的表现。特别解释了D状态（不可中断睡眠）的特性及其与S状态的区别，并提供了模拟高IO场景的代码示例。文章还涉及进程调度算法、前台/后台进程、虚拟内存管理等核心概念，最后介绍了交换分区及其查看方法。这些内容为理解操作系统进程管理机制提供了全面指导。

Linux进程基础知识，重点分析了进程创建机制。文章首先介绍了psajx命令获取PID的原理，通过系统调用遍历PCB链表获取进程信息。随后详细讲解了fork()系统调用，包括其返回值设计原理（父进程获子进程PID，子进程获0）、父子进程分流机制，并通过实验代码验证了父子进程的执行流程。文章还对比了fork()和vfork()的差异，指出vfork()会阻塞父进程且共享父进程存储空间。最后总结了两种创建进程的方法：通过bash执行可执行文件和使用fork()/vfork()系统调用。全文深入浅出

介绍Linux进程的基本概念和管理方法。主要内容包括：1.进程的浅层定义 - 正在运行的程序；2.查看进程的多种方法（ps、top、/proc目录）；3.进程管理实践（查看、终止进程）；4.进程控制块（PCB）的组成和作用；5.Linux内核中task_struct结构体的详细解析。文章通过代码示例和命令演示，帮助读者理解进程标识符（PID）、工作目录、程序计数器等核心概念，并深入分析了操作系统如何通过PCB组织和管理进程。最后提供了Linux内核源代码中task_struct的完整定义，为后续学

冯依诺曼体系结构是现代计算机的基础架构，其核心是将程序指令和数据存储在同一个存储器中。该体系由CPU、存储器、输入/输出设备通过总线连接组成。程序运行必须加载到内存，CPU通过控制器和运算器处理数据。操作系统通过驱动程序间接管理硬件资源，本质是对数据进行组织管理。系统调用是程序访问操作系统服务的接口，程序在执行时会在用户态和内核态之间切换以确保安全。库函数是对系统调用的封装，为开发者提供更便捷的编程接口。整个计算机系统的运行都建立在冯依诺曼体系结构的基础上。

介绍了Linux下GDB调试器的使用方法。主要内容包括：调试前的准备工作，需使用-g选项编译生成debug版本；断点的分类与原理，分为软件断点和硬件断点；通过示例代码演示了常用调试命令的使用，如list查看代码、break设置断点、run运行程序、info查看信息、next/step单步调试、print查看变量等。文章还对比了GDB命令与Visual Studio调试功能的对应关系，并介绍了finish、continue、setvar等进阶命令的使用方法。

介绍了Git的基本概念和使用方法。Git是一个免费开源的分布式版本控制系统，由Linus Torvalds开发。文章讲解了如何创建Git仓库，安装Git，使用git clone克隆仓库，配置用户信息。重点介绍了常用命令：git add提交文件变更到暂存区，git commit记录本地修改，git push推送更改到远端仓库，以及git log查看提交历史和git status检查仓库状态。最后解释了.gitignore文件的作用，通过实例验证了其对特定类型文件的忽略效果，如.app后缀文件不会被上

本文介绍了Linux下进度条的实现方法，重点讲解了C语言中回车换行、缓冲区、sleep/usleep函数的使用技巧。通过倒计时程序作为预备实验，逐步构建了5个版本的进度条：从基础版本到添加中括号、百分比、旋转动画等特效。文章还分析了pv命令项目中进度条显示函数的调用方式，并提供了模拟下载过程的回调函数实现。最后讲解了如何生成2GB测试文件并使用pv命令监控复制进度。代码示例和效果演示完整展现了Linux环境下进度条的开发流程和优化思路。

介绍Linux下使用make和makefile编译大型项目的方法。首先以Redis为例演示了简单的make编译流程，然后详细讲解了makefile的基本语法，包括依赖关系、依赖方法和清理规则的编写。文章还探讨了make的自动化推导机制、时间判断原理，以及.PHONY伪目标和简写符号的使用。最后介绍了如何通过修改文件时间或使用.PHONY修饰来强制重新编译，以及用@符号隐藏命令执行细节的技巧。

讲解了GCC的使用，包括gcc与g++的区别、编译过程的四个阶段（预处理-E、编译-S、汇编-c、链接）。重点介绍了编译器选项（-std、-O、-Wall/-Werror、-g）的使用场景，动态库(.so)与静态库(.a)的差异及ldd/file命令的用法。通过实例演示了从源代码到可执行文件的完整编译流程，分析了动静态链接的优缺点：动态库节省资源但依赖系统环境，静态库独立性强但体积较大。文中还涵盖了宏定义(-D)、调试信息(-g)

Vim是一款多模式文本编辑器，包含命令模式、插入模式和底行模式三种主要模式。命令模式下可使用gg/G移动光标、yy/dd复制删除行、u撤销等高效操作；插入模式用于文本输入；底行模式用于保存退出(:wq)和执行外部命令(:!gcc)。 Vim支持分屏操作(vs文件)，可同时编辑多个文件(ctrl+ww切换)。配置通过修改用户家目录的.vimrc文件实现，推荐使用一键配置脚本。NeoVim作为改进分支，兼容Vim并提供更多功能。文中还介绍了微软Edit编辑器作为替代选择。

Linux系统中的软件安装方法，重点讲解了yum包管理器的使用。主要内容包括： 软件安装方法： 直接编译源代码（较复杂） 使用yum等包管理器（推荐） yum常用命令： yum list：查看软件包 yum install/remove：安装/卸载软件 其他命令：yum search/makecache/update/upgrade 扩展yum源： 安装epel-release扩展源 通过扩展源安装sl小火车等软件 yum源管理： 配置文件位置：/etc/yum.re