第四周作业

第四周    1. 使用while read line和/etc/passwd，计算用户id总和。

2. 总结索引数组和关联数组，字符串处理，高级变量使用及示例。

索引数组-普通数组可以不事先声明直接使用，declare -a array_name,数组以编号为0开始的数字作为编号，为数值索引

关联数组-必须事先声明，declare -A array_name，可自定义索引格式，

字符串处理

高级变量使用：

shell变量一般为无类型，declare和typeset可用于指定变量类型

-a为普通数组，-A为关联数组，

declare -x 等于export声明环境变量和函数

3. 求10个随机数的最大值与最小值。

4. 使用递归调用，完成阶乘算法实现。

5. 解析进程和线程的区别？

1、进程是操作系统分配资源的最小单位，线程是程序执行的CPU调度的最小单位

2、一个进程，由一个或多个线程组成，线程是一个进程中的不同执行路线

3、进程之间相互独立，同一进程下各线程共享程序的内存空间（包括代码段、数据集、堆等）以及一些进程级别的资源（如打开文件和信号），某进程内的线程在其它进程不可见

4、调度和切换上，线程的上下文切换比进程的快很多

top、ps、pstree -p、grep -i thread /proc/pid/status

6. 解析进程的结构。

内核把进程存放在任务队列双向循环链表中，链表中每一项都是类型为task_struct，称为进程控制块（Processing Control Block）,PCB中包含每一个具体进程的所有信息

PCB包含信息：

进程id、用户id和组id

进程计数器

进程的状态（就绪、运行、阻塞）

进程切换时需要保存和恢复的CPU寄存器的值

描述虚拟地址空间的信息

描述控制终端的信息

当前工作目录pwd

文件描述符表，包含很多指向file结构体的指针

进程可以使用的资源上限（ulimit -a）

输入输出状态：配置进程的I/O设备

7. 结合进程管理命令，说明进程各种状态。

ps aux 可查看进程状态，通过kill命令执行操作对相应PID进程进行状态调整，STAT为进程状态。

进程状态有：

运行中R-running

就绪ready

睡眠态（可中断S-Interruptable、不可中断D-uninterruptable）

停止态T-stopped,暂停于内存中，不会自动调度，除非手动调度kill -19 PID

僵死态Z-zombie，父进程结束但子进程未关闭，可通过杀死或恢复父进程恢复正常状态

孤儿进程-父进程先退出，由系统进程收养成为子进程继续运行

8. 说明IPC通信和RPC通信实现的方式。

IPC-inter Process Communication

PIPE-管道，单向传输

socket 套接字文件，双工通信

Memory-maped file 文件映射，将文件中一段数据映射到物理内存，多个进程共享这片内存

signal 信号

Lock 对资源上锁，若资源已被某进程锁住，则其它进程想修改甚至读取这些资源将被阻塞，直到释放；

semaphore：信号量，一种计数器；

RPC：远程过程调用

无名管道只能用于亲缘关系的进程间通信，
命名管道(PIPE)解决了这一局限，支持任意两进程之间的通信；
消息队列（Message Queue）可以支持有数据格式的通信，消息队列、过程调用 通常提供有同步机制。
共享内存效率最高，但是需要跟信号量、锁等同步机制结合使用；
信号主要用于进程间的异步通信，也是唯一的一种异步通信机制

命名管道FIFO：

10. 总结Linux，前台和后台作业的区别，并说明如何在前台和后台中进行状态转换。

前台作业：终端启动，且启动后一直占用终端

后台作业：可通过终端启动，将过程转入后台运行（释放终端），具有并发运行的特性，可快速执行任务。COMMAND &

fg：将作业调回前台运行

bg：让送往后台的作业在后台继续运行

kill：终止作业

Ctrl+Z 可停止后台作业，bg让其恢复继续运行

11. 总结内核设计流派及特点。

Linux的内核设计主要流派和特点可以概括为以下几点：

单内核（Monolithic Kernel）: Linux采用了微内核的设计，但并不是完全的微内核，而是采用了混合式的设计，即单内核设计。这意味着Linux拥有一个中央核心，它负责调度进程，管理内存，处理系统调用等。

模块化设计（Modularity）: Linux的内核设计具有很高的模块化程度，用户可以根据需要动态地添加或删除内核模块。

支持模块化代码（LKM, Loadable Kernel Modules）: Linux允许用户根据需要加载和卸载内核模块。

支持内核模块的动态装载和卸载（Dynamic Kernel Modules）: 在Linux中，内核模块可以在运行时动态地加载或卸载，这是通过内核提供的模块加载和卸载工具实现的。

支持内核的 live patching（Hotpatching）: Linux内核提供了一种机制，允许在系统运行时对内核代码进行更新和修改，这被称为 live patching。

支持 SMP（Symmetric MultiProcessing）: Linux支持对称多处理，这意味着Linux可以很好地支持多个CPU核心和多个处理器。

良好的用户和组权限管理：Linux有一套完善的权限管理机制，包括用户和用户组的概念，确保系统安全性。

支持内存管理和文件系统：Linux有一套完善的内存管理系统和多种文件系统，如ext4，XFS等。

支持多种进程调度算法：Linux支持多种进程调度算法，如O(1)，完全公平调度算法等。

支持网络协议栈的模块化设计：Linux的网络协议栈也是模块化的，用户可以根据需要添加或删除网络协议

12. 总结rocky 启动流程，grub工作流程

1. 加载 BIOS 的硬件信息，获取第一个启动设备 2. 读取第一个启动设备 MBR 的引导加载程序 (grub) 的启动信息

3. 加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并尝试驱动所有的硬件设备

4. 核心执行 init 程序，并获取默认的运行信息

5. init 程序执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 文件，重新挂载根文件系统

6. 启动核心的外挂模块

7. init 执行运行的各个批处理文件 (scripts)

8. init 执行 /etc/rc.d/rc.local

9. 执行 /bin/login 程序，等待用户登录

10. 登录之后开始以 Shell 控制主机

13. 手写chkconfig服务脚本，可以实现服务的开始，停止，重启。

#!/bin/bash

. /etc/init.d/functions

start(){
    [ -e /var/lock/subsys/testsrv ] && exit || touch /var/lock/subsys/testsrv 
    echo $PATH
    action "Starting testsrv"
    sleep 3
}

stop(){
    [ -e /var/lock/subsys/testsrv ] && rm /var/lock/subsys/testsrv || exit 
    action "Stopping testsrv"
}

status(){
    [ -e /var/lock/subsys/testsrv ] && echo "testsrv is running"  || echo "testsrv is stopped"

}

case $1 in 
start)
    start
    ;;
stop)
    stop
    ;;
restart)
    stop
    start
    ;;
status)
    status
    ;;
*)
    echo $"Usage: $0 {start|stop|status|restart}"
    exit 2
esac
 

14. 总结systemd服务配置文件

• /usr/lib/systemd/system：每个服务最主要的启动脚本设置。
• /run/systemd/system：系统执行过程中产生的服务脚本，比上面目录优先运行。
• /etc/systemd/system：管理员建立的执行脚本
• /lib/systemd/system  :  ubuntu的每个服务最主要的启动脚本设置对应目录

15. 总结system启动流程

Systemd 新特性

系统引导时实现服务并行启动

按需启动守护进程

自动化的服务依赖关系管理

同时采用 socket 式与 D-Bus 总线式激活服务

socket 与服务程序分离

向后兼容 sysv init 脚本

使用 systemctl 命令管理， systemctl 命令固定不变，不可扩展，非由 systemd 启动的服务，

systemctl 无法与之通信和控制

系统状态快照

systemd 核心概念： unit unit 表示不同类型的 systemd 对象，通过配置文件进行标识和配置；文件中主要包含了系统服务、监听

socket 、保存的系统快照以及其它与 init 相关的信息

16. 总结awk工作原理，awk命令，选项，示例。

文本三剑客之一AWK：是一种强大的生成文本、修改文本非常强大 的文本工具

相较于grep与sed更为出色，可处理更复杂的文本

工作原理：在文件或字符串中，每读入一行，完成执行相应命令之后再下一行。

BEGIN、END 更是可做到如同文本添加表头与尾部内容的语句

17. 总结awk的数组，函数。

awk的数组为关联数组

awk函数分为内置和自定义函数

内置函数：

常见返回值0和1之间-rand（）

配合rand(),生成随机数srand（）

int（）返回整数

length()

sub(r,s,[t])、gsub(r,s,[t])

自定义函数

function 函数名( 参数a,参数b){}   BEGIN{print 函数()}

awk -f 调用 【可添加执行文件对象】

18. 总结ca管理相关的工具，根据使用场景总结示例。

Openssl、gpg

19. 总结对称加密和非对称加密算法和用openssl签发证书步骤    

生成私钥：openssl genrsa -out /PATH/.../File [-aes128] 算法

解密：openssl rsa -in /PATH/.../File -out File2

提取公钥： openssl rsa -in /PATH/.../File  -pabout -out /PATH/File2

批发ca证书：openssl ca -in /PATH/test.csr -out /etc/.../CA/certs/test.crt

吊销证书:openssl ca -revoke /etc/.../CA/nercerts/Serial.pem