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select 函数是一种用于多路复用输入/输出的系统调用，允许程序监视多个文件描述符的状态变化。它通过等待文件描述符的可读、可写或异常事件来实现，但本身不负责数据拷贝，拷贝工作由 read 或 write 等系统调用完成。select 函数的原型包括参数 nfds（监听的文件描述符总数）、timeout（超时时间）以及 readfds、writefds、exceptfds（分别表示可读、可写、异常事件的文件描述符集合）。这些集合通过位图表示，系统提供 FD_SET、FD_CLR 等宏操作位图。select

文章主要介绍了五种常见的IO模型，并通过钓鱼的例子形象地解释了这些模型的工作原理。五种IO模型分别是：阻塞式IO、非阻塞式IO、信号驱动式IO、多路转接式IO和异步IO。其中，前四种属于同步IO，进程或线程亲自参与IO处理；而异步IO则由操作系统处理完成后通知应用程序。文章还强调了IO的本质是“等待+数据拷贝”，提高IO效率的关键在于减少等待时间。此外，文章还介绍了高级IO中的重要概念，如同步与异步、阻塞与非阻塞的区别，并提到了一些高级IO技术，如非阻塞IO、多路转接等。最后，文章介绍了fcntl函数，用于

域名系统（DNS）是将域名转换为IP地址的应用层协议，基于UDP协议。最初通过hosts文件管理域名与IP的映射，但随着网络扩展，DNS系统应运而生，由组织管理机构维护数据库，自动查询域名对应的IP。域名解析过程包括查询浏览器缓存、操作系统缓存、本地hosts文件、本地DNS服务器，直至根DNS服务器和顶级DNS服务器。使用dig工具可以分析DNS解析过程。当在浏览器输入包含域名的URL时，会触发DNS查询，随后通过TCP/IP协议与服务器通信，获取并显示网页内容，包括静态资源和通过AJAX进行的异步请求。

网络层负责将数据从一台主机传输到另一台主机，主要解决数据路由问题。数据在传输过程中需要经过封装、路由和解包的过程，类似于从一栋楼到另一栋楼的路径选择。网络层通过路由器进行路径选择，路由器通过路由表找到最短路径。IP协议是网络层的核心协议，其报头包含版本号、首部长度、服务类型、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、协议、首部检验和、源IP地址、目的IP地址等字段。IP协议通过定长报头和自描述字段的方式分离报头和有效载荷，并根据协议字段决定将有效载荷交付给上层的哪个协议。

TCP协议是互联网中广泛使用的传输层协议，主要提供可靠性保证，广泛应用于HTTP、HTTPS、FTP等上层协议。网络中的不可靠性源于长距离数据传输中可能出现的各种问题，TCP协议通过复杂的机制确保数据无差错、不丢失、不重复且按序到达。相比之下，UDP协议简单但不保证可靠性，适用于允许少量丢包的场景。TCP的主要特点包括面向连接、可靠交付、全双工通信和面向字节流。TCP报文段的首部格式包含源端口、目的端口、序列号、确认应答号、首部长度、标志位、窗口大小和检验和等字段，这些字段共同确保TCP协议的功能实现。

传输层是网络协议栈中的关键部分，负责在主机之间提供可靠的数据传输服务。它通过端口号标识应用进程，实现数据的复用和分用。传输层协议如UDP和TCP，确保数据从源主机正确传送到目标主机。UDP协议以其简单性和高效性著称，适用于对实时性要求较高的应用。UDP首部包含源端口号、目的端口号、报文长度和检验和等字段，确保数据的基本传输需求。端口号的引入解决了进程标识符在网络通信中的不稳定性问题，使得网络通信更加可靠和高效。通过五元组（源IP、源端口、目的IP、目的端口、协议号）可以唯一标识一个通信会话，确保数据正确交付

HTTPS 是在 HTTP 基础上加入 SSL/TLS 加密层，解决了 HTTP 明文传输的安全问题，如窃听、篡改和冒充风险。HTTPS 通过加密、校验机制和身份证书保障数据安全，其默认端口为 443，而 HTTP 为 80。HTTPS 在 TCP 三次握手后还需进行 SSL/TLS 握手，确保通信安全。加密和解密过程中，对称加密使用同一密钥，速度快但安全性较低；非对称加密使用公钥和私钥，安全性高但速度慢。数据摘要（如 MD5、SHA）用于验证数据完整性，不可逆且常用于文件比对和密码存储。HTTPS 的广泛

HTTP协议本质上是无状态的，每次请求或响应之间没有关联，导致服务器无法识别客户端身份，影响用户体验。为解决这一问题，引入了Cookie技术，浏览器通过保存用户信息（如账号密码）并在后续请求中自动发送，实现了会话保持功能。然而，Cookie存在安全问题，如信息泄露和伪造风险。为进一步提高安全性，引入了Session机制，服务器生成并管理Session ID，用户通过Cookie保存Session ID，服务器通过验证Session ID进行身份识别。尽管Session机制提高了安全性，但仍面临伪造攻击等风险

这个要从万维网说起！万维网WWW（World Wide Web） 是一个大规模的、联机式的信息储藏所，英文简称为 Web，而不是什么特殊的计算机网络。它提供了一种链接的方式，能够非常方便地从互联网上的一个站点访问另一个站点，从而主动地按需获取丰富的信息，具体的细节我们这里不展开讲！​ 同时万维网也是一个 分布式的 超媒体（hypermedia）系统，它是 超文本（hypertext）系统的扩充。所谓超文本是指包含指向其它文档的链接的文本，也就是说，一个超文本由多个信息源链接成，而这些信息源可以分布在世界

文章主要介绍了协议、序列化与反序列化的概念及其应用，并通过自定义协议实现一个网络版计算器的案例进行说明。 协议：协议是计算机系统或网络设备之间通信的规范，定义了数据格式、传输方式、错误处理等，确保不同设备能够正确交换信息。常见的协议包括TCP/IP、HTTP、SMTP等。 序列化与反序列化：序列化是将对象转换为字节流以便传输或存储，反序列化则是将字节流还原为对象。序列化通常使用二进制格式，常见的序列化工具有JSON、XML、protobuf等。 自定义协议实现网络版计算器：通过自定义协议，实现了一个简单的网

本文详细介绍了TCP协议中的三次握手、通信过程以及四次挥手的机制。首先，三次握手通过客户端和服务端的SYN和ACK报文段建立连接，确保双方进入ESTABLISHED状态。接着，通信过程中，客户端和服务端通过send()和recv()函数进行数据传输，体现全双工通信特点。最后，四次挥手通过FIN和ACK报文段逐步关闭连接，客户端进入TIME_WAIT状态等待2MSL时间后释放连接，服务端在收到确认后直接进入CLOSED状态。整个过程确保了TCP连接的可靠性和有序性。

守护进程（daemon）是一种在后台运行的特殊进程，通常在系统启动时启动，并在系统关闭时终止。它不与用户交互，也没有控制终端，通常以超级用户权限运行，用于执行特定任务或提供服务，如网络服务、系统监控等。守护进程的关键特点是能在系统崩溃或重启后自动恢复，确保服务连续性。会话（session）是一个或多个进程组的集合，包含一个前台进程组和多个后台进程组。会话中的进程组可以通过 shell 命令进行前后台切换，作业可以通过 fg 和 bg 命令在前后台之间转换。前台进程组负责与用户交互，而后台进程组则在后台执行

否则这个执行函数的第一个参数是隐藏的 this指针，就会报错！​ 但在线程的执行例程当中会调用。

​ UDP相当于 TCP来说细节少了很多，所以我们先从简单的 UDP套接字编程下手，因为其涉及到的细节比较少，也很直接，就是面向报文，服务端拿到信息就直接丢给客户端，丢了也不管，无需我们关系太多细节，等我们把 UDP套接字编程稍微掌握了，其实 TCP的那套接口也是类似的，但是我们学 TCP的时候，需要去了解它的传输细节。​ 下面我们就从 UDP套接字编程开始，分为服务端和客户端，我们先讲服务端，客户端也就顺其自然了解了！

​ 因特网上的每台计算机都有一个唯一的 IP地址，如果一台主机上的数据要传输到另一台主机，那么对端主机的 IP地址就应该作为该数据传输时的目的 IP地址。但仅仅知道目的 IP地址是不够的，当对端主机收到该数据后，对端主机还需要对该主机做出响应，因此对端主机也需要发送数据给该主机，此时对端主机就必须知道该主机的 IP地址。因此一个传输的数据当中应该涵盖其源IP地址和目的IP地址，目的 IP地址表明该数据传输的目的地，源 IP地址作为对端主机响应时的目的 IP地址。

​类型声明如下（注意在linux 2.6内核中，编译带读写锁数据类型时需要加参数，否则会编译错误）structint __lock;// 锁的状态// 读者数量// 读者的唤醒标志// 写者的唤醒标志// 等待读者的数量// 等待写者的数量// 用于存储读写锁的标志位// 当前写者的ID} __data;// 用于计算pthread_rwlock_t的大小// 用于内存对齐其中上述的 __flags。

​ 线程池是一种多线程的并发模型，它包含了一组线程，用于执行多个任务，通常将任务存储在队列或者数组中，并通过一定的调度算法来实现任务的执行。线程池可以提高应用程序的性能，减少线程的创建和销毁所带来的开销，并能更好地控制并发线程的数量，从而避免因线程过多而导致系统性能下降的问题。加上一个或一个以上的线程实现，线程池中的线程可以从阻塞队列中获取任务进行任务处理，当线程都处于繁忙状态时可以将任务加入阻塞队列中，等到其它的线程空闲后进行处理。需要大量的线程来完成任务，且完成任务的时间比较短。

CAS是一种常见的原子操作，也称为“比较-交换”操作，是一种比较后数据若无改变则交换数据的一种无锁操作(乐观锁)。用于实现多线程或多进程并发访问共享资源的原子性操作。​ CAS操作通常有三个参数：共享变量的内存地址、期望值和新值。CAS操作首先比较共享变量的值是否等于期望值，如果相等，则将共享变量的值替换为新值；如果不相等，则不执行任何操作。在这个过程中，CAS操作具有原子性，即其他线程或进程无法同时访问共享变量，从而避免了竞态条件和数据竞争等问题。​ CAS。

​ 举个例子，生产者就是工厂，消费者就是我们日常消费的人，一般来说，我们是不会直接去工厂买东西的，而是到超市去买，超市就相对于是一个缓冲区，我们每次买东西的时候都会去超市买，超市一般都会储备比较多的货，所以消费者一般不需要去关心是否有货的问题；​ 要知道，其实这种模型是串行的方式通过阻塞队列的，所以其实相对于生产者直接向消费者投递资源、消费者直接向生产者拿资源来说其实效率不是高的很明显，而关键提高效率的要点在于生产者投放资源是需要消耗时间的，这段时间对于其它的生产者来说是不影响的可以继续投放，提高了效率；

/ 用于实现对条件变量的互斥访问// 一个底层的系统调用，用于实现线程等待和唤醒，它是一个用户空间和内核空间之间的交互接口，用于实现线程的同步和通信// 记录条件变量被唤醒的次数，包括所有线程的唤醒次数// 记录条件变量被唤醒的次数// 最后一次被唤醒的时间戳// 与条件变量相关联的互斥锁的指针/地址// 记录当前等待的线程数// 记录最后一次broadcast的时间戳} __data;// 指定条件变量的大小// 指定该类型的对齐方式。

这些资源可能是共享的，如内存、硬盘等，或者是独占的，如打印机、数据库等。银行家算法的思想是为了避免出现“环路等待”条件，它采用安全性检查的方式来避免系统进入不安全状态，从而保证资源的安全分配。该算法把执行流和资源分别表示为图的顶点，用有向边表示执行流对资源的请求以及资源的分配。如果一个进程在一定时间内无法获取所需的资源，就会自动放弃这个请求，并释放已经占用的资源，从而避免死锁的发生。​ 是的，但是一般在大工程中，两个重复加锁的代码之间可能隔着很多行代码，导致疏忽的加锁，这都是有可能的，这都是。

​定义互斥锁对象​ 其中 pthread_mutex_tstruct{int __lock;// 锁的状态值，用于表示锁是否被占用。// 锁的计数器，用于支持可重入锁。// 锁的拥有者线程ID。/* KIND必须保持在结构中的这个位置，以保持二进制兼容性 */int __kind;// 锁的类型，包括PTHREAD_MUTEX_NORMAL（普通锁）、PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE（可重入锁）等。// 锁的使用者数，用于支持可重入锁。

应用程序应该使用 POSIX线程库提供的函数来操作 pthread_t类型的值，而不是直接访问或修改它的内部成员。因此，虽然 pthread_t类型在定义时被 typedef为无符号长整型，

​ 我们已经将页表的工作原理这个坑填上了，接下来就是学习真正的多线程部分，而这部分的知识可能会与我们之前学的进程有些出入，但是在进程部分的知识大部分还是成立的，只不过我们之前讲的那种进程是比较特殊的，也就是单执行流进程，而从现在开始，一个进程就不再是单执行流了，而是多个执行流，也就是多线程！线程是操作系统中能够独立运行的最小单元，它是在进程内部创建的执行流，与同一进程中的其他线程共享进程资源。与进程不同的是，线程没有独立的地址空间和系统资源，线程的创建、撤销和切换都由操作系统内核完成。

函数清理僵尸进程，父进程可以阻塞等待子进程结束，也可以非阻塞地查询是否有子进程结束等待清理（也就是轮询的方式）。采用第一种方式，父进程阻塞了就不能处理自己的工作了；采用第二种方式，父进程在处理自己的工作的同时还要记得时不时地轮询一 下，程序实现复杂。信号的处理函数，这样父进程只需专心处理自己的工作，不必关心子进程了，子进程终止时会通知父进程，父进程在信号处理函数中调用 wait。信号，该信号的默认处理动作是忽略，父进程可以自定义 SIGCHLD。​ 其实，子进程在终止时会给父进程发 SIGCHLD。

不是的，我们目前大部分使用的接口都是不可重入函数，特别是 STL 中的容器有各种涉及插入、删除等操作，它们都是不可重入函数， 这是一种特性，是中性词，而不是问题！ 所以它不需要我们去解决，我们只需要理解它们的特性即可！

❓❓❓​ 答案肯定还是。

​当一个任务（进程）执行系统调用而陷入内核代码中执行时，我们就称进程处于内核运行态（或简称为内核态）。此时处理器处于特权级最高的（0级）内核代码中执行。当进程处于内核态时，执行的内核代码会使用当前进程的内核栈。每个进程都有自己的内核栈。​当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户运行态（用户态）。即此时处理器在特权级最低的（3级）用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然被中断程序中断时，此时用户程序也可以象征性地称为处于进程的内核态。因为中断处理程序将使用当前进程的内核栈。

首先我们先要定位到是几号信号，比如我们使用 signal(2, mySigHandler)，那么就会去找到信号表中的 2。

​ 提供一个信号处理函数，要求内核在处理该信号时切换到用户态执行这个处理函数，这种方式称为捕捉信号！并且值得注意的是，既然采用了自定义的函数来处理信号，那么原来的那个默认处理，就不存在了！​ 💥除此之外，系统对于9号信号19号信号等信号，是一定会将该进程终止掉的，因为如果我们在自定义9号信号处理的时候如果不退出，那么就会导致进程无法杀掉，最后系统会崩掉，为了防止发生这种情况，OS调用9号信号的时候肯定是会将对应的进程杀掉的，不存在说不杀掉的情况！// 自定义处理信号的函数。

​ 我们下面先引出生活的几个共识：​ 在我们生活中，信号不外乎就是这些：发令枪、闹钟、红绿灯、消息提醒、手机铃声等等，那我们想一下，以红绿灯为例子，为什么人能够识别红绿灯呢❓​ 其实可以将识别分解为①认识+行为产生，我们因为有人教育过我们，让我们在大脑中记住了对应的红绿灯的属性，所以知道这是红绿灯，就像那些贫困地区的人可能没去过交通发达的地方，可能没有红绿灯，所以可能不知道红绿灯是什么！

​ 这里我们介绍的这种通信方式也就是 system V IPC在我们后面的使用和日常见到的其实并不多，但是包括其中的共享内存、消息队列、信号量，我们如果了解共享内存其原理的话，能够更好的帮助我们了解之前我们学过的进程地址空间的概念！​ 至于信号量，我们后面讲多线程的时候会再次讲，我们只引入一些概念如互斥等等，而消息队列我们就只说说其原理，不会细讲！

​ 其实就是因为操作系统知道这是一个管道文件，知道这个文件是管道类型，所以对于管道文件和普通文件的处理方式不一样，对于普通文件来说它加载到内存中，我们不断的向普通文件里面写入数据，它是会不断的刷新到磁盘上的（与刷新策略有关），所以如果这里是普通文件的话那么我们会看到大小一直在变；语言编写的头文件，通常用来定义数据类型，声明变量、函数、结构和类），所以在程序中要实现的话，我们就得用在程序中创建管道文件的语言级别接口 mkfifo。指令一次，就不断的循环将写入管道的数据一个一个的读到屏幕上面，

当没有数据可读时read调用阻塞，即进程暂停执行，一直等到有数据来到为止read调用返回-1errno值为EAGAIN当管道满的时候write调用阻塞，直到有进程读走数据：调用返回-1errno值为EAGAIN如果所有管道写入端对应的文件描述符被关闭，则读取端read返回0如果所有管道读取端对应的文件描述符被关闭，则 write操作会产生信号 SIGPIPE，进而终止写入端write当要写入的数据量不大于 PIPE_BUF时，linux将保证写入的原子性。

​ 之前我们学习了进程以及基础IO的相关知识，所以进程之间我们知道都是具有独立性的（通过写时拷贝和虚拟地址空间），那么如果我们今天想让不同的进程之间进行资源的交互，也就是说进程A想看到进程B发过来的信息并及时接收它，那么我们仔细想想这不就是和进程的独立性相违背了吗 ❓❓❓​ 因为我们之前说，如果打开一个文件，并且父进程创建了子进程，那么子进程其实就会拷贝父进程的大部分属性和内容，包括文件描述符表等，也就是说如果父进程指向了一个打开的文件，那么子进程也是会指向那个打开的文件。

​ 我们之前学 gcc的时候也有接触过一点动静态库的知识，现在要把它单独拿出来讲，主要是因为我们后面肯定在自己开发的时候需要包装自己的库，此时就需要有动静态库的原理知识和使用知识！​一般库名称都是中间部分，也就是去掉前缀和后缀的部分剩下的内容，如：libc.so，去掉前缀 lib，去掉后缀 .so-> c动态库。​问题来了：为什么需要库呢❓❓❓​ 我们给使用者提供我们写的函数的时候，一般是不会将源代码发给他们的，所以都会将 .c文件或者其它文件编译成可重定位目标二进制文件也就是 .o。

比如桌面看到的软件保存的是其它的路径，在系统中可能你要运行的可执行程序在一个很深的目录下，就可以在较上层的目录中建立软链接来直接使用。​ 可以发现硬链接依然能够看到文件的内容，但是软链接已经失效了，因为软链接中存放的是原来源文件的路径，现在源文件没了，当然就找不到了，也可以侧面说明。的概念，也就是说，创建一个硬链接其实就是多了一个指向源文件的一个引用，对于目录来说，只会多添加了一个 inode。，通过保存的路径访问源文件，因此源文件被删除则无法再访问，通过路径将找不到源文件，这时候软链接就会失效。

​ 之前我们学习的都是进程与被打开文件的关系，但是那些没有被打开的文件呢，它们需不需要被管理呢 ❓❓❓​ 答案肯定是需要的，对于一台计算机来说，磁盘上大部分的文件是未被打开的，而这些文件也需要被静态管理起来，方便我们随时打开！操作系统对未打开文件与打开文件的管理，称为文件系统。接下来我们就来学习未打开文件的管理！​ 我们大部分人日常中都没见到过磁盘的真实面目，所以如果要想了解文件系统，我们势必要先了解磁盘的简单物理结构，方便我们理解操作系统层面！

​ 先来看看下面的代码：​ 目前打印结果和重定向到文件中都是按我们的预期执行的，接下来我们在代码的最后 一下，看看发生什么：​ 嘶，是不是很奇怪，为什么 之后，向文件里面输出之后居然多了一倍的数据，我们 明明是在输出完之后执行的啊，并且就算是都打印了两倍，那为什么 只被输出了一次 ❓❓❓​ 其实这一切都和 以及 有关系，下面我们就来正式介绍一下缓冲区！​ 首先我们要知道，缓冲区的本质就是一段用作缓冲的内存，下面我们举个例子来解释一下为什么要有缓冲区！​ 我们在生活中总是需要去买东西或者寄东西

​ 简单地说，文件描述符fd的本质就是数组的下标若一个文件被打开，那么肯定会有一个相对应的文件描述符字段给到该文件，用于标识该文件！​ 既然是数组的下标，那么是什么数组呢 ❓❓❓​ 其实在 linux底层中是这样子的，每个进程的进程管理块 task_struct中包含着一个 struct files_struct* files指针指向 files_struct这个结构体，这个结构体也称为 文件描述符表，其中这个结构体中包含着一个指针数组 struct file* fd_array[]