Linux基础知识培训

1、Linux基础知识培训,Linux历史、发展 Linux基本操作 Linux驱动程序简介 Linux程序设计,Linux的历史和发展 Unix,Linux,GNU简介,什么是Unix Unix操作系统最初是由贝尔实验室(Bell Liboratory)研究开发的，20世纪70年代为DEC（数字设备公司，现在的compaq）的PDP系列计算机设计，现在已经成为非常流行的多用户、多任务操作系统，可运行在多种不同的硬件平台上。 Unix是AT cat1.c /就可以把代码粘帖到1.c文件里，按ctrl+d 保存代码。 cat 1.c 或more 1.c /都可以查看里面的内容。 gcc -o 1 1

2、.c /将1.c编译成.exe文件，我们可以用此命编译出代码。,Linux使用简介 Linux基本操作命令,8.chmod 命令 权限修改 用法：chmod 一位8进制数 filename。 eg: chmod u+x filenmame /只想给自己运行，别人只能读 /u表示文件主人， g 表示文件文件所在组。 o 表示其他人 ;r 表可读，w 表可写，x 表可以运行 chmod g+x filename /同组的人来执行 9. clear，date命令 clear:清屏，相当与DOS下的cls;date:显示当前时间。 10. mount 加载一个硬件设备 用法:mount 参数 要加载的

3、设备 载入点 eg: mount /dev/cdrom cd /mnt/cdrom /进入光盘目录 11. su 在不退出登陆的情况下，切换到另外一个人的身份 用法: su -l 用户名(如果用户名缺省，则切换到root状态) eg:su -l netseek (切换到netseek这个用户，将提示输入密码),Linux使用简介 Linux基本操作命令,12.whoami，whereis，which，id /whoami:确认自己身份 /whereis:查询命令所在目录以及帮助文档所在目录 /which:查询该命令所在目录(类似whereis) /id:打印出自己的UID以及GID。(UID:

4、用户身份唯一标识。GID:用户组身份唯一标识。每一个用户只能有一个唯一的UID和 GID) eg: whoami /显示你自已登陆的用户名 whereis bin 显示bin所在的目录，将显示为：/usr/local/bin which bin 13. grep，find grep:文本内容搜索;find:文件或者目录名以及权限属主等匹配搜索 eg: grep success * /*查找当前目录下面所有文件里面含有success字符的文件,Linux使用简介 Linux基本操作命令,14. kill 可以杀死某个正在进行或者已经是dest状态的进程 eg; ps ax 15. passwd

5、可以设置口令 16. history 用户用过的命令 eg: history /可以显示用户过去使用的命令 17. ! 执行最近一次的命令 18. mkdir命令 eg: mkdir netseek /创建netseek这个目录 19. tar 解压命令 eg: tar -zxvf nmap-3.45.tgz /将这个解压到nmap-3.45这个目录里 20. finger 可以让使用者查询一些其他使用者的资料 eg: finger /查看所用用户的使用资料,Linux驱动程序简介,Linux启动过程 RedHat典型启动过程当用户打开PC的电源，BIOS开机自检，按BIOS中设置的启动设备(

6、通常是硬盘)启动，接着启动设备上安装的引导程序lilo或grub开始引导Linux，Linux首先进行内核的引导，接下来执行init程序，init程序调用了rc.sysinit和rc等程序，rc.sysinit和rc当完成系统初始化和运行服务的任务后，返回init；init启动了mingetty后，打开了终端供用户登录系统，用户登录成功后进入了Shell，这样就完成了从开机到登录的整个启动过程。,Linux驱动程序简介,Linux启动过程,Linux驱动程序简介,嵌入式Linux引导程序 嵌入式Linux很少使用像lilo，grub这类引导程序，嵌入式领域使用较多的是u-boot U-boot

7、介绍 U-boot是一个庞大的公开源码的软件。他支持一些系列的arm体系，包含常见的外设的驱动，是一个功能强大的板极支持包。其代码可以从 U-boot是由PPCBOOT发展起来的，是PowerPC、ARM9、Xscale、X86等系统通用的Boot方案。u-boot是一个open source的bootloader，目前版本是1.1.6。u-boot是在ppcboot以及armboot的基础上发展而来，目前发展得相当的成熟和稳定，已经在许多嵌入式系统开发过程中被采用。由于其开发源代码，其支持的开发板众多。 U-boot支持NFS网络文件系统和ELF格式的文件直接启动Linux，也能对Linux

8、 Image进行压缩后存储，启动的时候再解压到内存运行。,Linux驱动程序简介,Linux设备类型 Unix系统将设备分为三类：字符设备、块设备、网络接口，所以模块也分三类：字符模块、块模块、网络模块 字符设备 字符设备驱动通常至少实现：open,close,read和write系统调用。与普通文件区别在于大部分字符设备只能顺序访问数据通道。 rootlocalhost # ls /dev/ttyS* -l crw-rw- 1 root uucp 4, 64 2008-11-26 08:56 /dev/ttyS0 crw-rw- 1 root uucp 4, 65 2008-11-26 08

9、:56 /dev/ttyS1 关于TTY:一个 tty 设备得名于电传打字机的很老的简称, 并且起初只和连接到一台 UNIX 机器的物理或者虚拟终端有关联. 长时间以来, 这个名子还逐渐表示任何串口类型的设备, 因为终端连接也能够在这样的一个连接上建立. 一些物理 tty 设备的例子是串口, USB-串口 转换器, 以及某些类型的需要特殊处理来正确工作的调制解调器(例如传统的 Win-Modem 类型设备). tty 虚拟设备支持虚拟控制台以用来登录到一台计算机, 或者从键盘, 或者从网络连接, 或者通过一个 xterm 会话.,Linux驱动程序简介,Linux设备类型 块设备 块驱动程序，

10、除了给内核提供和字符驱动一样的接口外，还提供了专门面向块设备的接口，块设备的接口必须支持挂装（mount）文件系统。 rootlocalhost # ls /dev/sda* -l brw-r- 1 root disk 8, 0 2008-11-26 08:56 /dev/sda brw-r- 1 root disk 8, 1 2008-11-26 08:56 /dev/sda1 brw-r- 1 root disk 8, 2 2008-11-26 08:56 /dev/sda2 网络设备 网络接口由内核中的网络子系统驱动，负责发送和接收数据包。网络接口在文件系统中没有对应接点项，而是分配一个

11、唯一的名字(eth0 eth1.ethn)。,Linux驱动程序简介,Linux module module（模块）是 Linux 的一大革新。有了 module 之后，写 device driver （设备驱动程序）不再是一项恶梦，修改 kernel 也不再是一件痛苦的事了。因为你不需要每次要测试 driver 就重新编译kernel 一次。那简直是会累死人。Module 可以允许我们动态的改变 kernel，加载 device driver，或者卸载device driver，而不需要重启或者重新编译系统，它也能缩短我们 driver development 的时间。 Module操作 i

12、nsmod 加载模块 lsmod 查看系统已经加载的模块 rmmod 删除模块,Linux程序设计,Linux编程语言 最早的Linux是用汇编实现的，现在已经支持非常多的程序语言，但我们在Linux下编程用得最多的还是标准C语言,Linux程序设计,Linux程序 Linux应用程序表现为2中形式：可执行文件和脚本 可执行文件 类似于windows平台的.exe文件 可执行文件的3种格式（包括Unix平台）：a.out,coff,elf a.out - assembler and link editor output 汇编器和链接编辑器的输出 a.out 是早期UNIX系统使用的可执行文件格

13、式，由 AT exit(0); ,Linux程序设计,第一个Linux C程序 第一个C程序的编译 rootlocalhost gcc -o hello helloworld.c 第一个C程序的执行 rootlocalhost ./hello Hello world！ GCC常用的编译选项 -c 只进行预处理、编译和汇编，生成.o文件 -S 只进行预处理和编译，生成.s文件，是汇编源代码，熟悉汇编语言的可以通过读它来解决莫名其妙的问题 -E 只进行预处理，这会产生预处理后的结果到标准输出，可以通过重定向保存，这个在查找预定义产生的错误时可能有用 -C 预处理时不删除注释信息，这在-E时可能有用

14、,Linux程序设计,GCC常用的编译选项 -o 指定目标名称，在使用-c、-S参数时可用，没有这两个参数以及-E参数时指定最终可执行文件的名称，缺省是a.out -include file 功能同代码中的#include,个人更习惯使用#include，只有在忘记#include，调试编译时偶尔偷懒 -Dmacro=defval 定义一个宏，相当于代码中的#define macro defval -Umacro 取消宏的定义，相当于代码中的#undef macro -undef 取消对任何非标准宏的定义 -Idir 先在dir目录中查找include的头文件 -lname 链接libname

15、.so的库来编译程序 -Ldir 指定编译的时候搜索库的路径,与-I功能类似,但是是定义用来搜索.so的路径 -O0-3 编译器优化,数字越大,优化级别越高,0没有优化 -g 编译器编译时加入debug信息,便于gdb,valgrind等工具使用,关于valgrind的使用请参考另一篇 使用valgrind来管理cpp程序的内存 -pg 编译器加入信息给gprof使用使用gprof来优化cpp程序 -share 使用动态库 -static 禁止使用动态库,Linux程序设计,GNU make make在执行时，需要一个命名为Makefile的文件。这个文件告诉make以何种方式编译源代码和链接

16、程序。典型地，可执行文件可由一些.o文件按照一定的顺序生成或者更新。如果在你的工程中已经存在一个或者多个正确的Makefile。当对工程中的若干源文件修改以后，需要根据修改来更新可执行文件或者库文件，正如前面提到的你只需要在shell下执行“make”。make会自动根据修改情况完成源文件的对应.o文件的更新、库文件的更新、最终的可执行程序的更新。make通过比较对应文件（规则的目标和依赖，）的最后修改时间，来决定哪些文件需要更新、那些文件不需要更新。对需要更新的文件make就执行数据库中所记录的相应命令（在make读取Makefile以后会建立一个编译过程的描述数据库。此数据库中记录了所有各

17、个文件之间的相互关系，以及它们的关系描述）来重建它，对于不需要重建的文件make什么也不做。而且可以通过make的命令行选项来指定需要重新编译的文件。 推荐文章/main/doc/gnumake/GNUmake_v3.80-zh_CN_html/make-02.html,Linux程序设计,文件 和Unix一样，linux系统的文件具有特别重要的意义，因为它为操作系统服务和设备提供了一个统一而简单的接口，在Linux中一切对象都是文件。Linux应用程序完全可以像使用文件一样使用串行口、打印机和其他设备。 文件和设备 linux下目录和硬件设备都被当

18、作文件，如CDROM，可以被挂载为一个目录，然后对该目录下的文件进行操作。 #mount t iso9660 /dev/hdc /mnt/cdrom 这个命令将cdrom设备挂载到/mnt/cdrom目录下 /dev/console 这设备代表系统控制台，所有系统的错误信息或者诊断信息都被送往该设备（终端或显示屏）,Linux程序设计,文件 /dev/tty 如果一个进程有控制终端，特殊文件tty就是这个控制终端（键盘和显示屏，键盘和某个窗口）的别名（逻辑设备）。 /dev/null 空设备，所有写到该设备的信息都会被丢弃，读直接返回文件尾标志。人们通常把不需要的输出重定向到该设备。 对于文件

19、的操作，大部分时间你只需要做open,close,read,write,ioctl这5个操作。我们使用很少量的函数就可以对设备进行控制和访问，这些函数被称做系统调用，有linux直接提供，是应用程序通向操作系统内核的接口。操作系统的核心就是一组设备驱动程序，这是一些对系统硬件进行控制的底层函数。,Linux程序设计,内核空间和用户空间 Linux简化了分段机制，使得虚拟地址与线性地址总是一致，因此，Linux的虚拟地址空间也为04G。Linux内核将这4G字节的空间分为两部分。将最高的1G字节（从虚拟地址0 xC0000000到0 xFFFFFFFF），供内核使用，称为“内核空间”。而将较低的

20、3G字节（从虚拟地址0 x00000000到0 xBFFFFFFF），供各个进程使用，称为“用户空间）。因为每个进程可以通过系统调用进入内核，因此，Linux内核由系统内的所有进程共享。于是，从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4G字节的虚拟空间。 Linux使用两级保护机制：0级供内核使用，3级供用户程序使用。每个进程有各自的私有用户空间（03G），这个空间对系统中的其他进程是不可见的。最高的1GB字节虚拟内核空间则为所有进程以及内核所共享。内核空间中存放的是内核代码和数据，而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间，它们都处于虚拟空间中。,Linux程序设

21、计,进程 程序和进程,程序是为了完成某种任务而设计的软件，比如OpenOffice是程序。什么是进程呢？进程就是运行中的程序。一个运行着的程序，可能有多个进程。 比如 LinuxSir.Org 所用的WWW服务器是apache服务器，当管理员启动服务后，可能会有好多人来访问，也就是说许多用户来同时请求httpd服务，apache服务器将会创建有多个httpd进程来对其进行服务。 创建，在Linux下产生新的进程的系统调用就是fork函数，这个函数名是英文中分叉的意思。为什么取这个名字呢？因为一个进程在运行中，如果使用了fork，就产生了另一个进程，于是进程就分叉了，所以这个名字取得很形象。fo

22、rk系统调用产生一个新的进程, 叫子进程, 调用进程叫父进程. 在Linux网络编程中经常用到fork()系统调用。例如一个客户机/Web服务器构建的网络环境中，Web服务器往往可以满足许多客户端的请求。如果一个客户机如果需要访问Web服务器需要发送一个请求，此时由服务器生成一个父进程,然后父进程通过fork()系统调用产生一个子进程，此时客户机的请求由子进程完成。父进程可以再度回到等待状态不断服务其他用户端。,Linux程序设计,进程 进程的属性 进程ID（PID)：是唯一的数值，用来区分进程； 父进程和父进程的ID（PPID)； 启动进程的用户ID（UID）和所归属的组（GID）； 进程状

23、态：状态分为运行R、休眠S、已死亡的进程（Zombie）Z等； 进程执行的优先级； 进程所连接的终端名； 进程资源占用：比如占用资源大小（内存、CPU占用量）； 进程状态 执行(Running)状态：CPU正在执行，即进程正在占用CPU。 就绪(Waiting)状态：进程已经具备的执行的一切条件，正在等待分配CPU的 处理时间片。 停止(Stoped)状态：进程不能使用CPU。 Zombie:这是由于某些原因被终止的进程，但是在task数据中仍然保留 task_struct结构。 它象一个已经死亡的进程。,Linux程序设计,进程管理 ps命令，显示进程状态 rootlocalhost # p

24、s -A PID TTY TIME CMD 1 ? 00:00:00 init 2 ? 00:00:00 migration/0 3 ? 00:00:00 ksoftirqd/0 4 ? 00:00:00 watchdog/0 5 ? 00:00:00 events/0 6 ? 00:00:00 khelper 7 ? 00:00:00 kthread 46 ? 00:00:00 kblockd/0 kill命令，结束进程 top命令，linux下性能分析工具，可实时显示各个进程的资源状况，类似于windows任务管理器,Linux程序设计,进程间通信 Linux下进程间通信的几种主要手段简介

25、： 管道（Pipe）及有名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信； 信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；Linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）； （BSD：是Unix的衍

26、生系统,常被当作工作站级别的 Unix 系统）,Linux程序设计,进程间通信 消息队列（Message Queue）：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列systemV消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。 共享内存（Share Memory）：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。 （IPC：Inter-Process Co

27、mmunication进程间通信）,Linux程序设计,进程间通信 信号量（Semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。 套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。,Linux程序设计,POSIX线程 线程类似于进程。如同进程，线程由内核按时间分片进行管理。在单处理器系统中，内核使用时间分片来模拟线程的并发执行，这种方式和进程的相同。而在多处理器系统中，如同多个进程，线程实际上一样可以并发执行。

28、那么为什么对于大多数合作性任务，多线程比多个独立的进程更优越呢？这是因为，线程共享相同的内存空间。不同的线程可以存取内存中的同一个变量。所以，程序中的所有线程都可以读或写声明过的全局变量。 POSIX是IEEE为要在各种UNIX操作系统上运行的软件，而定义API的一系列互相关联的标准的总称，其正式称呼为IEEE 1003，而国际标准名称为ISO/IEC 9945。主要是为了提高程序的可移植性。,Linux程序设计,Socket 什么是socket Socket接口是TCP/IP网络的API，Socket接口定义了许多函数或例程，程序员可以用它们来开发TCP/IP网络上的应用程序。要学Inter

29、net上的TCP/IP网络编程，必须理解Socket接口。Socket接口设计者最先是将接口放在Unix操作系统里面的。如果了解Unix系统的输入和输出的话，就很容易了解Socket了。网络的 Socket数据传输是一种特殊的I/O，Socket也是一种文件描述符。Socket也具有一个类似于打开文件的函数调用Socket()，该函数返 回一个整型的Socket描述符，随后的连接建立、数据传输等操作都是通过该Socket实现的。,Linux程序设计,Socket socket类型 常用的Socket类型有两种：流式Socket （SOCK_STREAM）和数据报式Socket（SOCK_DGR

30、AM）。流式是一种面向连接的Socket，针对于面向连接的TCP服务应用；数据 报式Socket是一种无连接的Socket，对应于无连接的UDP服务应用。,Linux程序设计,Socket Socket建立 为了建立Socket，程序可以调用Socket函数，该函数返回一个类似于文件描述符的句柄。socket函数原型为： int socket(int domain, int type, int protocol); domain指明所使用的协议族，通常为AF_INET，表示互联网协议族（TCP/IP协议族）；type参数指定socket的类型：SOCK_STREAM 或SOCK_DGRAM，S

31、ocket接口还定义了原始Socket（SOCK_RAW），允许程序使用低层协议；protocol通常赋值0。 Socket()调用返回一个整型socket描述符，你可以在后面的调用使用它。 Socket描述符是一个指向内部数据结构的指针，它指向描述符表入口。调用Socket函数时，socket执行体将建立一个Socket，实际上建立一个Socket意味着为一个Socket数据结构分配存储空间。Socket执行体为你管理描述符表。 两个网络程序之间的一个网络连接包括五种信息：通信协议、本地协议地址（IP地址）、本地主机端口、远端主机地址和远端协议端口。Socket数据结构中包含这五种信息。,L

32、inux程序设计,Socket Socket配置 通过socket调用返回一个socket描述符后，在使用socket进行网络传输以前，必须配置该socket。面向连接的socket客户端通过 调用connect函数在socket数据结构中保存本地和远端信息。无连接socket的客户端和服务端以及面向连接socket的服务端通过调用 bind函数来配置本地信息。 Bind函数将socket与本机上的一个端口相关联，随后你就可以在该端口监听服务请求。Bind函数原型为： int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen);,Lin

33、ux程序设计,Socket int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen); Sockfd是调用socket函数返回的socket描述符,my_addr是一个指向包含有本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针；addrlen常被设置为sizeof(struct sockaddr)。 struct sockaddr结构类型是用来保存socket信息的： struct sockaddr unsigned short sa_family; /* 地址族， AF_xxx */ char sa_data14; /* 14

34、 字节的协议地址 */ ; sa_family一般为AF_INET，代表Internet（TCP/IP）地址族；sa_data则包含该socket的IP地址和端口号。 另外还有一种结构类型： struct sockaddr_in short int sin_family; /* 地址族 */ unsigned short int sin_port; /* 端口号 */ struct in_addr sin_addr; /* IP地址 */ unsigned char sin_zero8; /* 填充0 以保持与struct sockaddr同样大小 */ ;,Linux程序设计,Socket

35、建立连接 面向连接的客户程序使用Connect函数来配置socket并与远端服务器建立一个TCP连接，其函数原型为： int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr,int addrlen); Sockfd 是socket函数返回的socket描述符；serv_addr是包含远端主机IP地址和端口号的指针；addrlen是远端地质结构的长度。 Connect函数在出现错误时返回-1，并且设置errno为相应的错误码。进行客户端程序设计无须调用bind()，因为这种情况下只需知道目的机器 的IP地址，而客户通过哪个端口与服务器建立连接并不需要

36、关心，socket执行体为你的程序自动选择一个未被占用的端口，并通知你的程序数据什么时候到 打断口。 Connect函数启动和远端主机的直接连接。只有面向连接的客户程序使用socket时才需要将此socket与远端主机相连。无连接协议从不建立直接连接。面向连接的服务器也从不启动一个连接，它只是被动的在协议端口监听客户的请求。,Linux程序设计,Socket 建立连接 Listen函数使socket处于被动的监听模式，并为该socket建立一个输入数据队列，将到达的服务请求保存在此队列中，直到程序处理它们。 int listen(int sockfd， int backlog); Sockfd

37、 是Socket系统调用返回的socket 描述符；backlog指定在请求队列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待accept()它们。Backlog对队列中等待 服务的请求的数目进行了限制，大多数系统缺省值为20。如果一个服务请求到来时，输入队列已满，该socket将拒绝连接请求，客户将收到一个出错信息。 当出现错误时listen函数返回-1，并置相应的errno错误码。,Linux程序设计,Socket 建立连接 accept()函数让服务器接收客户的连接请求。在建立好输入队列后，服务器就调用accept函数，然后睡眠并等待客户的连接请求。 int accept(int so

38、ckfd, void *addr, int *addrlen); sockfd是被监听的socket描述符，addr通常是一个指向sockaddr_in变量的指针，该变量用来存放提出连接请求服务的主机的信息（某 台主机从某个端口发出该请求）；addrten通常为一个指向值为sizeof(struct sockaddr_in)的整型指针变量。出现错误时accept函数返回-1并置相应的errno值。 首先，当accept函数监视的 socket收到连接请求时，socket执行体将建立一个新的socket，执行体将这个新socket和请求连接进程的地址联系起来，收到服务请求的 初始socket仍可

39、以继续在以前的 socket上监听，同时可以在新的socket描述符上进行数据传输操作。,Linux程序设计,Socket 数据传送 Send()和recv()这两个函数用于面向连接的socket上进行数据传输。 Send()函数原型为： int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags); Sockfd是你想用来传输数据的socket描述符；msg是一个指向要发送数据的指针；Len是以字节为单位的数据的长度；flags一般情况下置为0（关于该参数的用法可参照man手册）。 Send()函数返回实际上发送出的字节数，可能会少于你希望发送的数据。在程序中应该将send()的返回值与欲发送的字节数进行比较。当send()返回值与len不匹配时，应该对这种情况进行处理。 recv()函数原型为： int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags); Sockfd是接受数据的socket描述符；buf 是存放接收数据的缓冲区；len是缓冲的长度。Flags也被置为0。Recv()