Linux发展历史
1969 --unix 肯汤姆森 , C 丹尼斯里奇
商业：
- IBM
- APPLE
- 惠普
- sun
BSD：
- freeBSD
Linux：
- redhat centos
- debain ubuntu
MMU作用
虚拟内存和与物理内存的映射
设置修改内存的访问级别
访问级别：0 1 2 3 （由高到低） 由MMU设置访问内存访问级别 用户空间3级 内核空间0级
虚拟空间常用区域：
|=========
|
|内核区
|
|=========
|环境变量、命令行参数
|stack
|共享库
|.data .bss rw
|.text .rodata ro
|.head
|=========
用户空间：
进程间独立：单独开辟空间，MMU映射到不同空间
内核控件：
映射同一块空间
PCB 进程控制块
1、进程id：系统中每个进程都有一个id C语言中使用pid_t 类型描述
2、进程状态： 停止态 就绪态 运行态 挂起态 终止态 保存在PCB中
3、进程切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器
4、描述虚拟地址空间的信息 虚拟地址和物理地址对应信息
5、描述控制终端的信息
6、当前工作目录
7、umask掩码
8、文件描述符表，包含很多指向file结构体的指针
9、和信号相关的信息
10、用户id和组id
11、会话(Session)和进程组
12、进程可以使用的资源上限 ()
环境变量
环境变量 是指操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数。通常具备以下特征：
1、环境变量一定是字符串
2、环境变量有统一的格式：[名]=:值 多个值用冒号分割
3、值用来描述进程环境信息
例如 输入date 由命令解析器调用 /bin/date
$PATH $SHELL $HOME $LANG $TERM 常用环境变量
环境变量的存储位置 和 命令行参数存储位置相近
存储形式 ： char environ; 以NULL 作为哨兵结尾 使用 extern char environ;导出环境变量表
环境变量相关的函数
getenv() char getenv(const char name) 成功返回环境变量的值，失败返回NULL name不存在
setenv() int setenv(const char name, const char value, int overwrite); 成功返回0 错误返回-1
unsetenv() int unsetenv(const char* name); 删除环境变量
进程控制
函数fork()
pid_t fork(void) 创建一个子进程 读时共享，写时复制
返回值：普通函数一次调用返回一个值，
但是调用一次fork()返回俩个值：
1、返回紫禁城的pid (非负整数 > 0) 父进程的返回
2、返回0 子进程的返回
3、-1 时出错了
原理产生两个进程时 进程继续向后走； 父进程的fork返回子进程id 子进程返回0值
fork调用 一个进程 -> 两个进程
getpid()获取进程id getppid()获取父进程id 保证父进程晚点结束否则子进程会成为孤儿进程由root进程领养此时这个进程的父进程的id为1
进程共享
刚fork之后
父子相同处：全局变量，.data，.text，栈、堆、环境变量、用户id、宿主目录、进程工作目录、信号处理方式
父子不同处：进程id、fork返回值、父进程id、进程运行时间、闹钟(计时器)、未决信号集
读时共享，写时复制
父进程和子进程哪个先执行不确定取决于内核使用的调度算法
gdb调试
指令大全
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run r 运行一个待调试的程序
continue c 让暂停的程序继续运行
next n 运行到下一行
step s 单步执行，遇到函数会进入
until u 运行到指定行停下来
finish fi 结束当前调用函数，回到上一层调用函数处
return return 结束当前调用函数并返回指定值，到上一层函数调用处
jump j 将当前程序执行流跳转到指定行或地址
print p 打印变量或寄存器值
backtrace bt 查看当前线程的调用堆栈
frame f 切换到当前调用线程的指定堆栈
thread thread 切换到指定线程
break b 添加断点
tbreak tb 添加临时断点
delete d 删除断点
enable enable 启用某个断点
disable disable 禁用某个断点
watch watch 监视某一个变量或内存地址的值是否发生变化
list l 显示源码
info i 查看断点 / 线程等信息
ptype ptype 查看变量类型
disassemble dis 查看汇编代码
set args set args 设置程序启动命令行参数
show args show args 查看设置的命令行参数
gcc main.c -g 得出的 a.out 才能调试
l (list) 列出代码
r (run) 执行
start 单步执行
set follow-fork-mode child 跟踪父进程（默认跟踪父进程）
set follow-fork-mode parent 跟踪子进程
一定要在fork之前调用
exec族函数
调用exec不会产生新的进程，不会产生新的进程id，旧程序被新进程替代 exec 函数族函数只有错误返回值，没有错误则执行完就结束，不会再执行调用函数
execlp 函数 加载一个进程 借助PATH环境变量
execl 函数 加载一个进程 通过路径+程序名来加载
execvp 函数 加载一个进程 使用自定义环境变量env
dup2
完成文件描述符的拷贝
|---|
| 1 |stdin
|---|
| 2 |stdout
|---|
| 3 |stderr
|---|
| 4 |file
|---|
dup2(2,3)
将2的付给3
孤儿进程和僵尸进程
孤儿进程：父进程先于子进程结束,则子进程成为孤儿进程，子进程的父进程成为init进程，则称init进程领养了子进程
僵尸进程：进程终止，父进程未对其进行回收，子进程残留资源（PCB）存放于内核中，变成僵尸进程，僵尸进程不能使用kill指令进行终止，因为僵尸进程已经结束。
wait() waitpid() 初步
pid_t wait(int *status)
父进程回收子进程终止信息。该函数有三个功能
1、阻塞等待子进程退出 父进程不会做其他事情
2、回收子进程残留资源 内核中不存在PCB
3、获取子进程结束状态 得到子进程如何回收的
wait 成功返回退出进程id 否则返回-1
wait(int *status) status是传出参数 获取子进程退出状态
通过宏获取状态
1、
WIFEXITED(status) 为非0 -> 进程正常结束
WEXITSTATUS(status)如上宏为真，使用此宏 ->获取进程退出状态
2、
WIFSIGNALED(status) 为非0 -> 进程异常终止
WTERMSIG(status)如上宏为真，使用此宏 ->取得使进程终止的那个信号的编号
3、
WIFSTOPPED(status)为非0->进程处于暂停状态
WSTOPSIG(status) 如上宏为真，使用此宏 ->取得使进程暂停的那个信号的编号
WIFCONTINUED(status)为真->进程暂停后已经继续运行
pid_t waitpid(pid_t pid, int* status, int options) 成功返回清理掉的子进程ID，成功返回-1
特殊参数和返回情况
参数pid：
>0 回收指定进程ID
-1 回收任意子进程(相当于wait)
0 回收和当前调用waitpid一个组的所有子进程
<-1 回收指定进程组的任意子进程
返回 0阻塞
WNOHANG（非阻塞 轮询） ，且子进程正在运行。
一次wait()或waitpid()调用只能清理一个子进程，清理多个子进程应使用循环。
IPC方法 进程间通信
1、管道 使用最简单
2、信号 开销最小
3、共享映射区 无血缘关系
4、本地套接字 最稳定
1、管道：
本质是伪文件
由两个文件描述符引用，一个表示读端，一个表示写端
规定数据从管道的写端流入管道，从读端流出
管道原理：管道实为内核使用环形队列机制，借助内核缓冲区4k
管道的局限性：
1、数据自己读不能自己写
2、数据一旦被读走，便不在管道中存在，不可反复读取
3、由于管道采用半双工通信方式，因此数据只能在一个方向上流动
4、只有在公共祖先的进程间使用管道
pipe 函数
int pipe(int pipefd[2]) 成功返回0 失败返回-1
fd[0] -> r
fd[1] -> w
关闭读端 close(fd[0]);
fifo 有名管道 用于非血缘关系进程间通信
2、共享内存：
创建共享内存的函数mmap函数
mmap函数
void* mmap(void* addr, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset);
addr:简历映射区的首地址，由linux内核指定。使用时，直接传递NULL
length:欲创建映射区的大小
prot:映射区权限 PROT_READ、PROT_WRITE、 PROT_READ|PROT_WRITE
flags:标志位参数(常用于设定更新物理区域、设置共享、创建匿名映射区)
MAP_SHARED:会将映射区所做的操作反映到物理设备（磁盘）上。
MAP_PRIVATE:映射区所做的修改不会反映到物理设备上。
int munmap(void* addr, szie_t length);
fd:用来创建映射区的文件描述符
offset:映射文件的偏移(4k的整数倍)
返回值： 成功返回首地址，失败：MAP_FAILED宏
无法创建大小为0的共享空间
创建的文件必须大小不为0
借助共享内存访问磁盘文件 （之前 open write）
mmap 注意事项：
1、是否可以使用open O_CREATE创建缓冲区
不可以使用open O_CREATE创建缓冲区
因为创建出来的文件大小为0
但是不可以创建大小为0的缓冲区
但是可以创建大小为0的堆空间
2、（映射区首地址）mem++， munmap可否成功？
不能成功因为首地址不一样了
创建的映射区首地址和释放的映射区首地址要一样
3、如果open时O_RDONLY，mmap时PROT参数指定PROT_READ|PROT_WRITE会怎么样？
创建映射区的权限要小于等于打开文件的权限，映射区创建的过程中会产生一次对文件的读操作。
4、如果文件偏移量为1000会怎样？
offset（偏移值）的值必须为4k的整数倍
映射区内核MMU创建的，MMU映射时为4K
5、如果不检测mmap的返回值会怎么样？
会出错
6、mmap什么情况下会调用失败？
参数无效的情况下
7、对mem 越界操作会怎样？
无法munmap
无法释放
8、文件描述符先关闭对mmap映射有没有影响？
文件描述符先关闭没有影响
文件描述符就是操作一个文件的句柄，只要建立映射区成功就可以直接关闭。
父子进程或有血缘关系的进程之间使用共享内存
MAP_SHARED 父子共享
MAP_PRIVATE 进程独享
匿名映射区
不需要将东西写入文件 使用宏 MAP_ANONYMOUS(或MAP_ANOP) 这个宏只可以在linux下使用，其他类unix下不能使用
其他类Unix系统可以使用/dev/zero --- /dev/null
fd = open("/dev/zero",O_RDWR);
mmap 无血缘关系系进程间通信
使用同一文件创建映射区，
指定MAP_SHARED
可多读端多写端