最近读得一本好书，名字叫做《Linux系统管理与网络管理》，为了加深理解与学习，现将书名与目录摘录如下，后续会根据书中的内容做一些整理。

• I、基础篇
  • 1、Linux系统简介
  • 2、Linux系统安装
  • 3、图形桌面系统管理
  • 4、命令行界面
• II、系统管理篇
  • 5、Linux系统启动过程
  • 6、用户和用户组管理
  • 7、磁盘分区管理
  • 8、文件系统管理
  • 9、软件包管理
  • 10、进程管理
  • 11、网络管理
  • 12、系统监控
  • 13、Shell编程
  • 14、Linux安全
• III、网络服务篇
  • 15、FTP服务器配置和管理
  • 16、Web服务器配置和管理
  • 17、动态Web服务器配置和管理
  • 18、DNS服务器配置和管理
  • 19、邮件服务器配置和管理
  • 20、DHCP服务配置和管理
  • 21、代理服务器配置和管理
  • 22、VPN服务器配置和管理
  • 23、NFS服务器配置和管理
  • 24、Smba服务器配置和管理
  • 25、NAT服务器配置和管理
  • 26、MySQL数据库服务器配置和管理
  • 27、Webmin:Linux上的GUI管理工具
  • 28、Oracle服务器配置和管理
• 附录
  • 附录：Linux指令速查索引

参考文献
《Linux系统管理与网络管理（第2版）》余拍山 等编者，清华大学出版社，2014，ISBN 978-7-302-32018-0

进程控制

每个进程都有一个非负整数表示的唯一进程ID
虽然唯一,不过可以复用,但不是立刻复用,而是使用延迟算法,防止将新进程误认为是使用同一ID的某个已经终止的先前进程.

特殊进程:

ID为0的是调度进程,该进程是内核的一部分,不执行任何磁盘上的程序
ID为1的是Init进程，init通常读取与系统有关的初始化文件（/etc/rc*文件、/etc/inittab文件、/etc/init.d/中的文件）
ID为2的是页守护进程,负责支持虚拟存储器系统的分页操作

除了进程ID，每个进程还有一些其他标识符：

#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);//返回调用进程的进程ID
pid_t getppid(void);//调用进程的父进程ID
uid_t getuid(void);//调用进程的实际用户ID
uid_geteuid(void);//调用进程的有效用户ID
gid_t getgid(void);//调用进程的实际组ID
gid_t getegid(void);//调用进程的有效组ID

fork调用

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
//子进程返回0
//父进程返回子进程ID
//出错返回-1

fork函数被调用一次将返回两次，在子进程中返回0，在父进程中返回子进程的ID。
子进程获得父进程的数据空间、堆、栈副本

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/time.h>
#include <malloc.h>

int globvar=6;//全局变量
char buf[]="hello world\r\n";
int main(void )
{
    int var;//栈上变量
    pid_t pid;
    var = 88;
    int *ptr=(int *)malloc(sizeof(int));
    *ptr=2;



    if(write(STDOUT_FILENO,buf,sizeof(buf)-1)!=sizeof(buf)-1)
    {
        printf("write error\r\n");
        return -1;
    }
    printf("before fork\r\n");

    if((pid=fork())<0)
    {
        printf("fork error");
        return -1;
    }
    else if(pid==0)//child 
    {
        ++*ptr;
        ++var;
        ++globvar;
    }
    else//parent
    {
        sleep(2);
    }

    printf("pid = %ld, globvar = %d, &var = %ld , var = %d , *ptr = %d , ptr=%ld\r\n",(long)getpid(),globvar,(long)&var, var ,*ptr,(long)ptr);
    free(ptr);
    return 0;
}

直接执行：

./fork

打印结果：

hello world
before fork
pid = 16722, globvar = 7, &var = 140722924809824 , var = 89 , *ptr = 3 , ptr=22728720
pid = 16721, globvar = 6, &var = 140722924809824 , var = 88 , *ptr = 2 , ptr=22728720

我们看到地址都是一样的，但是值不一样，说明子进程中发生了拷贝，但是为什么地址一样呢？

这里就涉及到物理地址和逻辑地址（或称虚拟地址）的概念。

操作系统讲逻辑地址转化成物理地址的过程叫做地址重定位。

分为：

静态重定位–在程序装入主存时已经完成了逻辑地址到物理地址和变换，在程序执行期间不会再发生改变。
动态重定位–程序执行期间完成，其实现依赖于硬件地址变换机构，如基址寄存器。

逻辑地址：

在计算机体系结构中是指应用程序角度看到的内存单元（memory cell）、存储单元（storage element）、网络主机（network host）的地址。
逻辑地址往往不同于物理地址（physical address），通过地址翻译器（address translator）或映射函数可以把逻辑地址转化为物理地址。

物理地址：

物理地址（英语：physical address），也叫实地址（real address）、二进制地址（binary address），
它是在地址总线上，以电子形式存在的，使得数据总线可以访问主存的某个特定存储单元的内存地址。
在和虚拟内存的计算机中，物理地址这个术语多用于区分虚拟地址。尤其是在使用内存管理单元（MMU）转换内存地址的计算机中，
虚拟和物理地址分别指在经MMU转换之前和之后的地址。

网上看到一篇很好的介绍物理地址、逻辑地址的博客：
http://www.cppblog.com/fwxjj/archive/2009/05/27/85897.html

了解了物理地址和逻辑地址，再看上述问题：

在fork之后exec之前两个进程用的是相同的物理空间（内存区），子进程的代码段、数据段、堆栈都是指向父进程的物理空间，也就是说，两者的虚拟空间不同，
但其对应的物理空间是同一个。

当父子进程中有更改相应段的行为发生时，再为子进程相应的段分配物理空间，
如果不是因为exec，内核会给子进程的数据段、堆栈段分配相应的物理空间（至此两者有各自的进程空间，互不影响），而代码段继续共享父进程的物理空间（两者的代码完全相同）。
而如果是因为exec，由于两者执行的代码不同，子进程的代码段也会分配单独的物理空间。

fork之后内核会通过将子进程放在队列的前面，以让子进程先执行，以免父进程执行导致写时复制，而后子进程执行exec系统调用，因无意义的复制而造成效率的下降。

fork时子进程获得父进程数据空间、堆和栈的复制，所以变量的地址（当然是虚拟地址）也是一样的。

每个进程都有自己的虚拟地址空间，不同进程的相同的虚拟地址显然可以对应不同的物理地址。因此地址相同（虚拟地址）而值不同没什么奇怪。

具体过程是这样的：
fork子进程完全复制父进程的栈空间，也复制了页表，但没有复制物理页面，所以这时虚拟地址相同，物理地址也相同，

但是会把父子共享的页面标记为“只读”类似mmap的private的方式），如果父子进程一直对这个页面是同一个页面

，直到其中任何一个进程要对共享的页面“写操作”，这时内核会复制一个物理页面给这个进程使用，同时修改页表。

而把原来的只读页面标记为“可写”，留给另外一个进程使用这就是所谓的“写时复制”

参考：http://www.cnblogs.com/zhangchaoyang/articles/2317420.html

上述代码如果执行：

./fork > see.txt

则打开see.txt文件，输出为：

hello world
before fork
pid = 14001, globvar = 7, &var = 140725591119472 , var = 89 , *ptr = 3 
before fork
pid = 14000, globvar = 6, &var = 140725591119472 , var = 88 , *ptr = 2 

多打印了一个before fork这是什么原因？

首先，stdin和stdout都是行缓冲，也就是遇到\n将flush缓冲区，因此在之前直接执行./fork时只打印一个before fork

因为缓冲区刷新了。

但是当重定向文件时，变成了标准输出变成全缓冲，因此，子进程就复制了缓冲区。

用一句话解释：

面向终端的缓冲时行缓冲，当并不指向交互式设备时，他们是全缓冲

因此，子进程复制了父进程的缓冲区

参考：http://blog.csdn.net/zhangxiao93/article/details/70666125

大纲：

模块和热插拔

注:本文为《深入Linux内核架构》 的学习笔记

理解Linux内核最好预备的知识点：

• 懂C语言
• 懂一点操作系统的知识
• 熟悉少量相关算法
• 懂计算机体系结构

Linux内核的特点：

结合了unix操作系统的一些基础概念

Linux内核的任务：

1.从技术层面讲，内核是硬件与软件之间的一个中间层。作用是将应用层序的请求传递给硬件，并充当底层驱动程序，对系统中的各种设备和组件进行寻址。
2.从应用程序的层面讲，应用程序与硬件没有联系，只与内核有联系，内核是应用程序知道的层次中的最底层。在实际工作中内核抽象了相关细节。
3.内核是一个资源管理程序。负责将可用的共享资源(CPU时间、磁盘空间、网络连接等)分配得到各个系统进程。

4.内核就像一个库，提供了一组面向系统的命令。系统调用对于应用程序来说，就像调用普通函数一样。

内核实现策略：

1.微内核。最基本的功能由中央内核（微内核）实现。所有其他的功能都委托给一些独立进程，这些进程通过明确定义的通信接口与中心内核通信。

2.宏内核。内核的所有代码，包括子系统（如内存管理、文件管理、设备驱动程序）都打包到一个文件中。内核中的每一个函数都可以访问到内核中所有其他部分。目前支持模块的动态装卸(裁剪)。Linux内核就是基于这个策略实现的。

内核的组成部分：

1.用户空间（在“地址空间与特权级别”小节会详细介绍）：
应用程序：
C库


2.内核空间（在“地址空间与特权级别”小节会详细介绍）：
核心内核
设备驱动程序

硬件

详细可参考图1

图1 Linux内核组成部分

哪些地方用到了内核机制？

1.进程（在cpu的虚拟内存中分配地址空间，各个进程的地址空间完全独立;同时执行的进程数最多不超过cpu数目）之间进行通   信，需要使用特定的内核机制。
2.进程间切换(同时执行的进程数最多不超过cpu数目)，也需要用到内核机制。
    进程切换也需要像FreeRTOS任务切换一样保存状态，并将进程置于闲置状态/恢复状态。

3.进程的调度。确认哪个进程运行多长的时间。

Linux进程

1.采用层次结构，每个进程都依赖于一个父进程。内核启动init程序作为第一个进程。该进程负责进一步的系统初始化操作。init进程是进程树的根，所有的进程都直接或者间接起源于该进程。
2.通过pstree命令查询。实际上得系统第一个进程是systemd，而不是init（这也是疑问点）

3.系统中每一个进程都有一个唯一标识符(ID),用户（或其他进程）可以使用ID来访问进程。

• Linux创建新进程的机制;

功能：将一个新程序加载到当前进程的内存中并执行。旧程序的内存页将刷出，其内容替换为新的数据。然后开始执行新程序。

Linux线程

进程可以看成是一个正在执行的程序，而线程则是与主程序并行运行的程序函数或例程。

• Linux创建新线程 

        采用clone方法创建线程。

• 内核线程

地址空间与特权级别

在正式介绍之前先介绍几个单位：

KiB  ２^10字节
MiB  ２^20

GiB  ２^30

• 地址空间

    虚拟地址与物理地址：

        虚拟地址：在计算机的专用术语中是指标识一个虚拟(非物理地址)的实体地址。

        物理地址：切切实实存在的地址。在存储器里以字节为单位存储信息，为正确地存放或取得信息，每一个字节单元给以一个唯一的存储器地址，称为物理地址。

    IA-32位结构的CPU只需要使用二级页表,Linux内核总是使用四级页表，剩余部分由内核通过控页表对缺少的页表进行仿真。

    概念注意：

用户空间

                如图2所示：

图2 虚拟内存的划分

注意：每一个进程都有上述独立的虚拟地址空间。对于图2所示，每个进程有4GiB的内存空间。

• 特权级别

        这两种状态的差别在于：对高于TASK_SIZE的内存区域的访问。

• 系统调用

CPU大多数在执行用户空间中的代码。当应用程序执行系统调用时，则会切换到核心态，内核将完成其请求。在此期间，内核可以访问虚拟地址空间的用户部分。在系统调用完成之后，CPU切换回用户状态。　

        硬件中断也使CPU切换到核心态，但这种情况下内核不能访问用户空间。

        系统调用有哪些：

                进程管理
信号
文件
目录和文件系统
保护机制
定时器函数

如：在IA-32处理器上，Linux使用一个专用软件中断执行系统调用。

设备驱动程序、块设备和字符设备
设备驱动程序的任务:是在于支持应用程序经由设备文件与设备通信。换言之，使得能按恰当的方式在设备上读取/写入数据。
设备驱动程序的定义：用于与系统连接的输入/输出装置通信。如硬盘、软驱、各种接口、声卡等。


外设分为两类：
1.字符设备。提供连续的数据流，数据可以顺序读取，通常不支持随机存取。支持按字节/字符来读写数据。
典型:调制解调器
2.块设备。可以随机访问设备数据，程序可以自行确定读取数据的位置。不支持基于字符寻址，数据读写只能以块的倍数进行。
典型:硬盘。
复杂性:比字符设备复杂，因为设计到缓存机制。

网络
网卡也可以通过设备驱动程序控制。
但在内核中，网卡不能以设备文件访问。因为网络通信期间数据打包到各种协议层，内存处理数据必须针对协议层处理，才能有效将数据对接应用程序。
        为了支持用文件接口处理网络连接。Linux提供了套接字抽象，套接字可以看成是应用程序、文件接口、内核的网络实现之间的代理。


文件系统
文件存储在硬盘或者其他块设备(如光盘等),采用层次式文件系统。
文件系统使用目录结构主治存储的数据，并将其他原信息（如所有者、访问权限等）关联起来。


Linux支持许多不同的文件系统：
如标准的Ext2和Ext3文件系统、ReiserFS、XFS、VFAT等

注意：软件层（Virtual Filesystem虚拟文件系统）内核必须提供一个额外的软件层，将各种底层的文件系统的具体特征与应用层隔离开。如图3所示。

图3 文件系统的额外软件层

参考文献：

[1]Wolfgang Mauerer.《深入Linux内核架构》 Wolfgang Mauerer著 郭旭译 人民邮电出版社

• Linux内核：

        linux内核是一种开放源码的操作系统，由Linux Torvalds负责维护，提供硬件抽象层、硬盘及文件系统控制及多任务功能的系统核心程序。

• Linux发行版：

        linux发行版基于linux内核源码，将Linux系统的内核与外围实用程序(Utilities)软件和文档包装起来，并提供一些系统安装界面和系统配置、设定与管理工具，就构成了一种发行版本(distribution)，Linux的发行版本其实就是Linux核心再加上外围的实用程序组成的一个大软件包。

linux主要发行版：

Fedora Core、Debian、Mandrake、Ubuntu、Red Hat Linux、SuSE、Linux Mint、Gentoo、CentOS、

我们经常需要通过类UNIX下连接我们的Linux服务器。比如我的Mac下经常需要连接上Linux服务器。一般系统都提供了ssh支持，可以直接连接：

通过命令：

ssh root@120.25.12.92

然后输入root用户的密码就行了。

如下图：