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LINUX网络编程的读书笔记笔记是该书内容的精简，适当之处加上我个人的观点。联系：zhangyv163@tom.com笔记整理：ZhangYv日期：2005-1-15书名：Linux网络编程作者：林宇郭凌云出版社：人民邮电难度：入门到进阶第一章文件系统和进程系统1．1文件系统的总体结构从文件系统的实现角度来看，按层次可以分成应用程序、系统调用、文件子系统、高速缓冲、设备驱动和具体的存储设备等几个层次，如下图：在UNIX系统中，程序不管核心按照什么样的格式来组织文件，只是把文件看作一个无格式的字节流来看待。对文件的存取语法是由系统定义的，数据的语义是由程序加上去的。应用进程通过系统调用来访问文件系统，分配给应用程序一个标准的通用接口,便于屏蔽不同文件系统的差异。文件系统不能直接访问硬件设备，通过调用设备驱动进程来操作具体设备。对高速设备的访问，通常通过高速缓冲机制来提高设备和内存的数据交换。设备驱动进程用来屏蔽不同物理设备的操作差异。文件系统的总体结构是：引导块、超级块、索引节点表，数据区。·引导块在文件系统的最前面，它和操作系统引导有关。有且只有一个引导块有效。·超级块也叫管理块，存放文件系统的管理信息，如文件系统大小、空闲块大小、空闲块链表节点头等信息。·索引节点表，每个文件都对应着一个索引节点，里面反正用户的存取权限、信息等。通过应用程序系统调用接口文件子系统硬件存储设备设备驱动程序高速缓存字符设备块设备路径访问文件，内核把文件路径经过转换映射到索引节点表中对应节点去。·数据区。文件系统实际存放数据的磁盘空间。·空闲数据块表。超级块中空间很小，所以把空闲数据块的信息写在数据区中。VFS(VirtualFilesystemSwitch)LINUX通过虚拟文件系统转换来实现多文件系统的支持。LINUX把对文件操作的系统调用转为对不通过文件系统操作的子程序调用，这些子程序都针对具体文件系统而编写。虚拟文件系统不是真正的文件系统，而是一种映射机制来屏蔽下层的差异为上层提供方便。1．2文件结构和目录结构LINUX中的每个文件都对应虚拟文件系统的一个索引节点，里面存放有直接或多级指针能够记录文件的数据，这样设计是为了存取大文件。目录也能抽象成文件，也通过索引节点表来描述，并且把目录表中的目录项存放在数据区中。目录表的基本构成单位是目录项，有“文件名－索引节点号”构成。文件节点索引表中并不包含文件名这个信息，文件名被填写在目录文件中。·硬连接和符号（软）连接的区别：硬连接能实现的功能符号连接都能实现。硬连接只能用在文件(非目录)和同一个文件系统，但是符号连接适用在目录，也适用在不同的文件系统间。但是符号连接比硬连接更消耗内核资源，因为符号连接的转换规则是在内核中实现的，而硬连接则直接指向索引节点。硬连接是文件名和索引节点的对应关系；符号连接是指向文件的路径·文件系统相关编程：从系统的实现角度来看，文件内在表示是唯一确定的索引节点。如果从编程角度来看，文件可以通过文件描述符和文件指针来表示。UNIXI/O库中有open,write,read,close,ioctl等系统调用来操作文件描述符。在C库函数中，有fopen,fprintf,fread,fwrite,fclose等文件操作函数对文件指针进行处理，它们是对系统调用的再次封装。从系统角度来说：文件句柄就是文件的一种标志，是文件描述符表中的索引号。进程的标志输入、输出和错误输出的文件描述符分别是0，1，2在unistd.h中将它们定义为STDIN_FILENO,STDOUT_FILENO和STDERR_FILENO。从C函数库角度来说：文件句柄是一个指向文件结构的指针。。进程的标志输入、输出和错误输出在stdio.h中被定义为stdin,stdout,stderr。可以使用系统调用fileno()将一个文件指针转为文件描述符。1.3进程系统·程序并行执行中的问题：静态程序的概念不能很好描述并行环境下的规律，因此引入的进程的概念。单道程序设计中，环境是封闭的，资源总被独占；而在并行环境中由于封闭性和资源的独占性被破坏，这将导致很多问题。·进程和程序的区别：程序是指令和数据的集合，是一个静态文本，存放在一个普通的文件中，该文件在索引节点表中的文件标志为“可执行”。进程是程序在一个包括指令段、系统和用户数据的环境中，为了完成预定的任务而运行一次的过程。进程被撤销后就不再存在，而程序的文本依然留在系统中。·进程的物理表示：为了描述动态变化的进程，我们把进程静态的分为3个部分：程序部分、数据部分、进程控制块——统一称为进程映像。进程的程序部分可以被多个程序所共享，共享代码段应该被编写成纯代码puercode，即该程序段的功能不随着调用的程序不同而存在差异。程序段被执行的数据区和工作单元，当执行的不是共享代码段时，数据的一部分就被放入数据空间。每个进程都有一个进程控制块PCB，用来跟踪并记录动态变化的进程执行和调动信息的数据结构，集中体现了进程的特征、状态和其他进程间的关系等。·进程的虚空间：操作系统的虚空间可以分成“进程虚空间”和“系统虚空间”。可执行程序的指令和数据对应着进程虚空间的地址，由操作系统把进程虚空间地址映射到物理内存上。这种映射是通过硬件寄存器和系统页表共同实现的。·用户态和核心态：用户态和核心态实际上是CPU工作的两种不同模式。所有内核对外提供的功能都是按系统调用的形式。进程进行一次系统调用，CPU将在用户态与核心态间切换一次，系统调用工作在核心栈，而普通用户调用将使用用户栈。·进程上下文：进程在生命期的所有状态都可以通过进程上下文来描述。通常包括三个内容：1用户级上下文：包括代码段、数据段、用户段和共享内存段。2寄存器上下文：进程运行时各寄存器的内容3系统级上下文：进程控制块、进程使用的页表和核心栈·进程转换·进程调度：核心将在几种情况下调用调度管理器：当前进程被放入等待队列或者系统调用结束时，以及从核心态返回到用户态时。(1)LINUX支持两类不同进程：普通与实时进程，不同之处体现在优先级和调度策略上。(2)如果一个实时进程处于可执行状态，它总在任何普通进程前执行。(3)实时进程采用两种调用策略：时间片轮转和先进先出。(4)普通进程采用RoundRobin策略。(5)priority进程优先级、rt_priority实时进程优先级、counter进程运行运行时间·对fork的理解：fork之后父子进程的tast_struc除了进程号，其他的数据都一样。利用虚空间技术，共享代码段（引用计数加1），复制数据段。fork快完成的某阶段子进程被建立并保存上下文进入就绪队列等待调度，fork完毕之后父进程上下文被保存，返回子进程的进程标识符。注意：子进程的fork调用返回是0，父进程fork调用返回是子进程的进程号。然后父子进程从fork的调用点开始分别继续运行。父进程退出前需要使用wait()或waipid()等待子进程执行完毕和清除僵尸进程释放资源。第二章进程间通信和同步前言：在linux/unix中支持多种进程间通信(IPC)的方式，主要包括：信号、信号量、消息队列和共享内存，管道（包括无名管道和FIFO）也是进程间通信的方式。·2,2信号的捕获和处理：#inlucdesignal.h//参见POSIX.1中定义stopcontinuewakeupcontinuestopwakeupstopswitchswitchforkfork系统调用或中断系统调用或中断返回waitsleepexit用户态运行核心态运行就绪暂停睡眠初始空间僵尸状态暂停+睡眠相关函数：sigaction(intsigno,conststructsigaction*act,structsigaction*oact);//设置信号处理器structsigaction{void(*sa_handler)();sigset_tsa_mask;intsa_flags;};(1)信号处理器函数指针(2)进程屏蔽的信号集合（3）信号处理器的标志(查阅手册)intsigemptyset(sigset-t*set);//信号集合清空intsigfillset(sigset_t*set);//设置包含所有信号的全集intsigaddset(sigset_t*set,intsigno);//把一个信号加入信号集合intsigdelset(sigset_t*set,intsigno);//把一个信号从集合里删除intsigismember(constsigset_t*set,intsigno);//判断信号是否包含在给定集合中intsigprocmask(inthow,constsigset_t*set,sigset_t*oset);//设置进程中断屏蔽码how=[SIG_BLOCK,SIG_UNBLOCK,SIG_SETMASK],*oset对设置前屏蔽码做备份使用信号处理器基本方法：1.编写信号处理函数handler_sigproc();//信号处理函数执行完毕的最后，记得要清堵塞的信号//sigaddset(&blockmask,SIGINT);//信号处理器缺省堵塞的信号//sigaddset(&blockmask,SIGTERM);//信号处理器处理的信号//sigprocmask(SIG_BLOCK,&blockmask,NULL);//清堵塞信号2.设置信号处理器structactionact;act.sa_handler=handler_sigproc;sigemptyset(act.sa_mask);sigaddset(&act.sa_mask,SIGTERM);//信号处理器执行期间堵塞相应的信号sigaction(SIGTERM,&act,NULL);//将(kill产生)终止信号加入act信号处理器快系统调用、慢系统调用都可能被信号打断，POSIX.1把被中断的系统调用返回-1，errno设置为EINTER，只要不是“原子操作”都可能被打断，注意对这类问题的容错处理：ret=read(fd,buf,255);if(ret==-1&&errno==EINTER)//如果(系统调用是由中断引起的执行失败)则……·2.3信号量有名信号量是全局，只要知道它的名字就可以使用它；无名信号量是局部，只能通过继承才能使用它；相关函数：头文件：sys/types.h,sys/ipc.h,sys/sem.hintsemget(key_tkey,intnsems,intsemflg);//创建或取得一个信号量组intsemctl(intsem_id,intsemnum,intcmd);//信号量控制函数（取值/删除/设置等）intsemop(intsemid,structsembuf*sops,intnsops);//信号量操作函数(1)信号量组ID（2）进行怎样操作（3）操作次数structsembuf{shortsem_num;//对信号量组第sem_num个进行操作shortsem_op;//对信号量sem_value执行-1是P操作，+1是V操作shortsem_flg;//通常取0，如果使用SEM_UNDO退出进程后，信号量值变为0};使用信号量基本流程：1.sem_id=semget(SEM_KEY,0,0);//SEM_KEY自定义，要确保唯一性2.if(sem_id!=-1)//如果信号量组不存在sem_id=semget(SEM_KEY,SEM_NUM,IPC_CREAT|IPC_EXCL|0666)...//创建资源为SEM_NUM个的一个信号量组，权限为0666（可读写）else初始化信号量组的信号量资源个数3实现P和V操作函数：voidP(intsem_num,intsem_id)//对信号量组sem_id的第sem_num个信号量操作{structsembufsem[1];sem[0].sem_num=sem_num;sem[0].sem_op=-1;sem[0].sem_