A, Linux kernel foundation vernacular
1. In the operating system, device drivers fact, as customers enter the docking member. Sometimes when a new plug in a mouse, a notification will pop up to install the driver, which is the operating system with this outsourcing companies in the docking staff. When a customer needs to tell the docking member when the operating system, the input device sends an interrupt . This concept is well understood, the customer would want to outsource the company is doing everything to stop serving it. Therefore, the demand this time sent by the client is called an interrupt event (Interrupt Event).
Graphics driver called the output device driver in the operating system, such as delivery personnel also. With customer deliveries and docking member of staff, outsourcing companies can handle user "click QQ icon on the desktop," the incident. First, double click will trigger an interrupt , equivalent to the customer to inform customers docking member "With the new requirements need to be addressed." Operating system to deal with this issue prior to methods to teach clients docking member, is to call the interrupt handler . Operating system is found, double-click an icon, ready to run QQ.
This program QQ, it can do what things, how to do each thing and order, have been written on the inside as the program logic and compiled into binary, this program is equivalent to project implementation plan. Each computer programs are stored in binary files on the hard disk, and the hard disk to be in accordance with the format has become the file system to store these programs . File system requires a unified management system, known as file management subsystem (File Management Subsystem). When the operating system to get the QQ binary executable file, you can run this file. QQ's binaries are static, called Program (Program), and run up QQ, is ongoing, called the process (Process).
2. The project approval process, the need to use the company's resources, there is a trade-off dilemma, on the one hand resources are limited, even involving confidential and may not take excessive abuse by the project team; the other is efficiency, and ensure when the project application resources to run only once, so as to more efficient. To balance this, on the one hand resources related to core rights, or should be strictly controlled company, the approval to use; on the other hand, in order to improve efficiency, it is best to have a unified business lobby, which services expressly listed, who may need to apply, then there will be a response.
In the operating system have the same problems, such as multiple processes must go to the printer to print the file, if lightly the printing process, there will be the same piece of paper, the first line of text output process A, the second row is B text output of the process, all hell broke loose. Therefore, the direct operation of the printer is placed inside the operating system kernel, the process can not just operate . But the operating system also provides a business lobby, which is a system call (System Call). System call lists to provide interfaces which can be invoked, the process need to call when you can. Project approval is one of the key services provided by the business lobby, likewise any program in order to run together, you need to call the system call, the process of creating .
3. Like the project manager to manage scheduling developers to work in the project group, in the operating system, the implementation process also need to allocate the CPU to perform, which is executed in accordance with the procedures of the binary code line by line. So, in order to manage the process also requires a process management subsystem (Process Management Subsystem). If the process running a lot, then a CPU will run multiple processes, it requires scheduling capabilities of the CPU.
Each project has its own private information, which can not be seen by other project team. If different items of office space is not isolated, on the one hand, privacy is not guaranteed the project, details of the B Project A project can be seen; on the other hand will interfere with each project, A project team of people just on the whiteboard architecture drew a map, go to the toilets, the results of the project team who gave B rub. If you assign a different team to a different room, to solve this problem. Of course, the conference room is limited, we need to need a conference room management systems. In the operating system, different processes have different memory space, but the entire computer memory is limited, so the need for a unified management and distribution, which requires memory management subsystem (Memory Management Subsystem).
4. QQ after the start, there is a part code draw a dialog box on the display and the keyboard focus on the input box inside. CPU according to these instructions, it will inform the graphics driver, this dialog will be drawn. When the user through the keyboard typing, the keyboard is an input device, it will trigger an interrupt to notify the appropriate input device driver. Assume that the user entered an "a", QQ process is not sending network packets directly, call the system call, the kernel uses the NIC driver for transmission . It's like docking member received a customer demand, but this demand needs and other corporate communications, which requires the company to rely on External Cooperation, Ministry of Foreign cooperation has a special window at the business lobby. Metaphor and relationships of each subsystem follows:
Second, the commonly used Linux commands
5. In Linux, as an administrator account using the identity of the useradd command in the command line user will be able to create a child:
useradd usernameExecute this command, a user is created. It does not allow pop-up password input page and the like, will return directly. Because the next step is to call your own passwd username password to log in again. In Windows user settings when the user has the concept of a "group", such as "Adminsitrator group" "Guests group" "Power User group" and so on. Linux is also in the same grouping. User created earlier when, not say which group to join, the default will create a group with the same name .
Created by user command, it is placed in / etc / passwd file, which is a text file. By cat command, the inside of the content output on the command line. Group information in / etc / group file, as follows:
# cat /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
......
username:x:1000:1000::/home/cliu8:/bin/bash
# cat /etc/group
root:x:0:
......
username:x:1000:
在/etc/passwd文件里，可以看到root 户和刚创建的username用户。x的地方是密码，密码当然不会放在这里，不然谁都知道了。接下来是用户ID和组ID，这和/etc/group里面就对应上了。/root和/home/username分别是root用户和username用户的主目录，主目录是用户登录进去后默认的路径。
/bin/bash的位置是用于配置登录后的默认交互命令行的，不像Windows登录进去是界面，其实就是explorer.exe。而Linux登录后的交互命令行是一个解析脚本的程序，这里配置的是/bin/bash。
6. cd命令就是 change directory，就是切换目录；cd .表示切换到当前目录；cd ..表示切换到上一级目录；在Windows中使用dir命令，可以列出当前目录下的文件，Linux列出当前目录下的文件用的是ls，意思是list。常用的是ls -l，也就是用列表的方式列出文件，如下所示：
# ls -l
drwxr-xr-x 6 root root 4096 Oct 20 2017 apt
-rw-r--r-- 1 root root 211 Oct 20 2017 hosts
其中第一个字段的第一个字符是文件类型，如果是“-”表示普通文件；如果是d就表示目录。第一个字段剩下的9个字符是模式，其实就是权限位（access permission bits），3个一组，每一组rwx表示“读（read）”“写（write）”“执行（execute）”。如果是字母，就说明有这个权限；如果是横线，就是没有这个权限。这三组分别表示文件所属的用户权限、文件所属的组权限以及其他用户的权限。例如上面的例子中，-rw-r–r--就可以翻译为，这是一个普通文件，对于所属用户，可读可写不能执行；对于所属的组，仅仅可读；对于其他用户，也是仅仅可读。如果想改变权限，可以使用命令chmod 711 hosts。
第二个字段是硬链接（hard link）数目，第三个字段是所属用户，第四个字段是所属组。第五个字段是文件的大小，第六个字段是文件被修改的日期，最后是文件名。可以通过命令chown改变所属用户，chgrp改变所属组。在Linux中，没有双击安装这一说（如果无图形界面），因此想要安装还得需要命令。CentOS下使用rpm -i XXX_linux-x64_bin.rpm进行安装，Ubuntu下使用dpkg -i XXX_linux-x64_bin.deb，其中-i就是install的意思。
7. 在Linux下，凭借rpm -qa或dpkg -l就可以查看安装的软件列表，-q就是 query，a就是all，-l的意思就是list。如果真的去运行的话，会发现这个列表很长很长，很难找到安装的软件。如果知道要安装的软件包含某个关键词，可以用一个很好用的搜索工具 grep。例如rpm -qa | grep jdk，这个命令是将列出来的所有软件形成一个输出。| 是管道，用于连接两个程序，前面rpm -qa的输出就放进管道里面，然后作为grep的输入，grep将在里面进行搜索带关键词jdk的行，并且输出出来。
grep支持正则表达式，因此搜索的时候很灵活，再加上管道，这是一个很常用的模式。同理dpkg -l | grep jdk也是能够找到的。如果不知道关键词，可以使用rpm -qa | more和rpm -qa | less这两个命令，它们可以将很长的结果分页展示出来，这样就可以一个个来找了。more是分页后只能往后翻页，翻到最后一页自动结束返回命令行，less是往前往后都能翻页，需要输入q返回命令行，q就是 quit。如果要删除，可以用rpm -e或dpkg -r。-e就是erase，-r就是remove。
8. Linux也有自己的软件管家，CentOS下面是 yum，Ubuntu下面是apt-get。可以根据关键词搜索，例如搜索jdk可以使用yum search jdk或apt-cache search jdk，可以搜索出很多很多可以安装的jdk版本。如果数目太多，可以通过管道grep、more、less来进行过滤。选中一个之后就可以进行安装了，可以用yum install java-11-openjdk.x86_64或apt install openjdk-9-jdk来进行安装。安装以后可以使用yum erase java-11-openjdk.x86_64或apt purge openjdk-9-jdk来卸载JDK。
Linux允许配置从哪里下载这些软件，对于CentOS来说配置文件在/etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo里，如下所示：
[base]
name=CentOS-$releasever - Base - 163.com
baseurl=http://mirrors.163.com/centos/$releasever/os/$basearch/
gpgcheck=1
gpgkey=http://mirrors.163.com/centos/RPM-GPG-KEY-CentOS-7
对于Ubuntu来说，配置文件在/etc/apt/sources.list里，如下所示：
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ xenial main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ xenial-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ xenial-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ xenial-proposed main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ xenial-backports main restricted universe multiverse
其实无论是先下载再安装，还是通过软件管家进行安装，都是下载一些文件，然后将这些文件放在某个路径下，然后在相应的配置文件中配置一下。例如在Windows里，最终会变成C:\Program Files下面的一个文件夹以及注册表里面的一些配置。对应 Linux里会放的更散一点。例如主执行文件会放在/usr/bin或者/usr/sbin下面，其他的库文件会放在/var下面，配置文件会放在/etc下面。
9. 通过tar命令解压缩下载的压缩包之后，也需要配置环境变量，可以通过export命令来配置。如下所示：
export JAVA_HOME=/root/jdk-XXX_linux-x64
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATHexport命令仅在当前命令行的会话中管用，一旦退出重新登录进来，就不管用了。在当前用户的默认工作目录，例如/root或者/home/username下面，有一个.bashrc文件，这个文件是以点开头的，默认看不到，需要ls -al才能看到，a就是all。每次登录的时候，这个文件都会运行，因而可以把该export命令放在这个文件里。当然也可以通过source .bashrc手动执行。要编辑.bashrc文件，可以使用文本编辑器vim。
10. Linux不是像Windows那样根据.exe后缀名来执行的。它的执行条件是这样的：只要文件有x执行权限，都能到文件所在的目录下，通过./filename运行这个程序。当然，如果放在PATH里设置的路径下面，就不用./了，直接输入文件名就可以运行了，Linux会自动找到路径。一般命令行被关闭了，该会话下的所有程序都会退出，为了持续后台运行一个程序，往往使用nohup命令，这个命令的意思是no hang up（不挂起），也就是说当前交互命令行退出的时候，程序还要在。当然这个时候，程序不能霸占交互命令行，而是应该在后台运行，因此最后再加一个&，就表示后台运行。
另外一个要处理的就是输出，原来什么都打印在交互命令行里，现在在后台运行了，输出到文件是最好的。最终命令的一般形式为nohup command >out.file 2>&1 &，这里“1”表示文件描述符1，表示标准输出，“2”表示文件描述符2，意思是标准错误输出，“2>&1”表示标准输出和错误输出合并了，合并到out.file里。
如果要关闭进程，假设启动的程序包含某个关键字，那就可以使用下面的命令：
ps -ef |grep 关键字 |awk '{print $2}'|xargs kill -9其中ps -ef可以单独执行，列出所有正在运行的程序，awk工具可以很灵活地对文本进行处理，这里的awk '{print $2}'是指第二列的内容，是运行的程序ID。然后可以通过xargs传递给kill -9，也就是发给这个运行的程序一个信号，让它关闭。如果已经知道运行的程序ID，可以直接使用kill关闭运行的程序。
11. Linux也有相应的开机启动服务。例如MySQL就可以使用这种方式运行。例如在Ubuntu中可以通过apt install mysql-server的方式安装MySQL，然后通过命令systemctl start mysql启动MySQL，通过systemctl enable mysql设置开机启动。之所以成为服务并且能够开机启动，是因为在/lib/systemd/system目录下会创建一个XXX.service的配置文件，里面定义了如何启动、如何关闭。常用Linux命令如下所示：
三、常见系统调用
12. Linux中创建进程的系统调用叫fork。在 Linux 里，要创建一个新的进程，需要一个老的进程调用fork来实现，其中老的进程叫作父进程（Parent Process），新的进程叫作子进程（Child Process）。一个进程的运行是要有一个程序的，就像一个项目的执行，要有一个项目执行计划书。本来老的项目，按照项目计划书按部就班地来，项目执行到一半，突然接到命令，说要新启动一个项目需要涉及公司各个部门的工作，比如说，项目管理部门需要给这个项目组开好Jira和Wiki，会议室管理部要为这个项目分配会议室等等。
所以，现在有两种方式，一种是列一个清单，清单里面写明每个新项目组都要开哪些账号。但是，这样每次有项目，都要重新配置一遍新的Jira、Wiki，复杂得很。另一种方式就是程序员常用的方式，CTRL/C + CTRL/V。也就是说，如果想为新项目建立一套Jira，但是一个个填Jira里面的选项太麻烦，那就可以拷贝一个别人的，然后根据新项目的实际情况，将相应的配置改改。
Linux 就是这样想的。当父进程调用 fork 创建进程的时候，子进程将各个子系统为父进程创建的数据结构也全部拷贝了一份，甚至连程序代码也是拷贝过来的。按理说，如果不进行特殊的处理，父进程和子进程都按相同的程序代码进行下去，这样就没意义了，所以往往会这样处理：对于fork系统调用的返回值，如果当前进程是子进程，就返回0；如果当前进程是父进程，就返回子进程的进程号。这样首先在返回值这里就有了一个区分，然后通过if-else语句判断，如果是父进程，还接着做原来应该做的事情；如果是子进程，需要请求另一个系统调用execve来执行另一个程序，这个时候，子进程和父进程就彻底分道扬镳了，也即产生了一个分支（fork）了。
既然新进程都是父进程fork出来的，那到底谁是第一个呢？作为一个外包公司老板，有了新项目当然会分给手下做，但是当公司刚起步的时候没有下属，只好自己上了。先建立项目运行体系，等后面再做项目的时候，就都按这个来。对于操作系统也一样，启动的时候先创建一个所有用户进程的“祖宗进程”。有时候，父进程要关心子进程的运行情况，有个系统调用waitpid，父进程可以调用它，将子进程的进程号作为参数传给它，这样父进程就知道子进程运行完了没有，成功与否等。
13. 在操作系统中，每个进程都有自己的内存，互相之间不干扰，即有独立的进程内存空间。对于进程的内存空间来说，放程序代码的这部分称为代码段（Code Segment）。放进程运行中产生数据的这部分，称为数据段（Data Segment）。其中局部变量的部分，在当前函数执行的时候起作用，当进入另一个函数时，这个变量就释放了；也有动态分配的，会较长时间保存，指明才销毁的，这部分称为堆（Heap）。
只有进程要去使用部分内存的时候，才会使用内存管理的系统调用来登记，说自己马上就要用了，希望分配一部分内存给它，但是这还不代表真的就对应到了物理内存。只有真的写入数据时，发现没有对应物理内存，才会触发一个中断，现分配物理内存。而且尽管分配的逻辑虚拟内存地址是连续的，但是对应的物理内存地址并不一定连续，操作系统会维护内存地址分配的映射关系，通俗的理解如下所示：
在堆里面分配内存的系统调用有两种，即brk和mmap。当分配的内存数量比较小的时候，使用brk，会和原来的堆的数据连在一起，这就像多分配两三个工位，在原来的区域旁边搬两把椅子就行了。当分配的内存数量比较大的时候，使用mmap会重新划分一块区域，也就是说当办公空间需要太多的时候，索性来个一整块。
14. 对于文件的操作，这六个系统调用是最重要的：（1）对于已经有的文件，可以使用open打开这个文件，close关闭这个文件；（2）可以使用creat创建文件；（3）打开文件以后，可以使用lseek跳到文件的某个位置；（4）读的系统调用是read，写是write。
Linux里有一个特点，那就是一切皆文件。启动一个进程，需要一个程序文件，这是一个二进制文件。启动的时候，要加载一些配置文件，例如 yml、properties 等，这是文本文件；启动之后会打印一些日志，如果写到硬盘上，也是文本文件。但如果想把日志打印到交互控制台上，在命令行上打印出来，这其实也是一个文件，是标准输出stdout文件。这个进程的输出可以作为另一个进程的输入，这种方式称为管道，管道也是一个文件。进程可以通过网络和其他进程进行通信，建立的Socket，也是一个文件。进程需要访问外部设备，设备也是一个文件。文件都被存储在文件夹里面，其实文件夹也是一个文件。进程运行起来，要想看到进程运行的情况，会在/proc下面有对应的进程号，还是一系列文件。
每个文件Linux都会分配一个文件描述符（File Descriptor），这是一个整数。有了这个文件描述符，就可以使用系统调用，查看或者干预进程运行的方方面面。所以说文件操作是贯穿始终的，这也是“一切皆文件”的优势，就是统一了操作的入口，提供了极大的便利。
15. 在进程运行的过程中，如果遇到各种异常情况，此时系统就需要发送异常处理信号。经常遇到的信号有以下几种：（1）在执行一个程序的时候，在键盘输入“CTRL+C”，这就是中断的信号，正在执行的命令就会中止退出；（2）如果非法访问无权限的内存区域，例如跑到别人的会议室，可能会看到不该看的东西；（3）硬件故障，设备出了问题；（4）用户进程通过kill函数，将一个用户信号发送给另一个进程。
对于一些不严重的信号，可以忽略，但是像SIGKILL（用于终止一个进程的信号）和SIGSTOP（用于中止一个进程的信号）是不能忽略的，可以执行对于该信号的默认动作。每种信号都定义了默认的动作，例如硬件故障，默认终止；也可以提供信号处理函数，可以通过sigaction系统调用，注册一个信号处理函数。
16. 进程之间的沟通方式有多种：
（1）首先就是发个消息，不需要一段很长的数据，这种方式称为消息队列（Message Queue）。消息队列是在内核里的，可以通过msgget创建一个新的队列，msgsnd将消息发送到消息队列，而消息接收方可以使用msgrcv从队列中取消息。
（2）当两个进程需要交互的信息比较大时，可以使用共享内存的方式，也即两个项目组共享一个会议室（这样数据就不需要拷贝来拷贝去）。这时候，可以通过shmget创建一个共享内存块，通过shmat将共享内存映射到自己的内存空间，然后就可以读写了。
但是，两个进程共同访问一个共享内存里的数据，就会存在“竞争”的问题。如果大家同时修改同一块数据，就需要有一种方式，让不同的人能够排他地访问，这就是信号量的机制Semaphore。例如，对于只允许一个人访问的需求，可以将信号量设为1。当一个人要访问的时候，先调用sem_wait。如果这时候没有人访问，则占用这个信号量，就可以开始访问了。如果这个时候另一个人要访问，也会调用sem_wait。由于前一个人已经在访问了，所以后面这个人就必须等待上一个人访问完之后才能访问。当上一个人访问完毕后，会调用sem_post将信号量释放，于是下一个人等待结束，可以访问这个资源了。
17. 当两台Linux机器通过网络相互通信时，要遵循相同的网络协议，也即TCP/IP网络协议栈。网络服务是通过套接字Socket来提供服务的。在通信之前，双方都要建立一个Socket。可以通过Socket系统调用建立一个Socket。Socket也是一个文件，也有一个文件描述符，也可以通过读写函数进行通信。对于64位操作系统，找到unistd_64.h文件，里面对于系统调用的定义，就是下面这样：
#define __NR_restart_syscall 0
#define __NR_exit 1
#define __NR_fork 2
#define __NR_read 3
#define __NR_write 4
#define __NR_open 5
#define __NR_close 6
#define __NR_waitpid 7
#define __NR_creat 8
......
18. Glibc是Linux下使用的开源的标准C库，它是GNU发布的libc库。Glibc为程序员提供丰富的API，除了例如字符串处理、数学运算等用户态服务之外，最重要的是封装了操作系统提供的系统服务，即系统调用的封装。每个特定的系统调用对应了至少一个Glibc封装的库函数，比如系统提供的打开文件系统调用sys_open对应的是Glibc中的open函数。有时候Glibc一个单独的API可能调用多个系统调用，比如Glibc提供的printf函数就会调用如 sys_open、sys_mmap、sys_write、sys_close等等系统调用。也有时候多个API也可能只对应同一个系统调用，如 Glibc下实现的malloc、calloc、free等函数用来分配和释放内存，都利用了内核的sys_brk的系统调用。Linux的诸多系统调用如下所示：
