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1 Unix基础知识

news 2025/12/19 22:32:44

1.1 登录

1.1 登录名

登录Unix系统时，要先输入登录名，然后再输入口令。系统再其口令文件（/etc/password文件）查看登录名。口令文件中的登录项由7个以冒号分隔的字段组成：登录名，加密口令，数字用户ID（224），注释字段，起始目录（/home/username），以及shell程序（/bin/ksh）。

1.1.1 shell

shell是一个命令行解析器，它用于读取用户输入，然后执行命令，用户通常用终端，有时则通过文件（shell脚本）向shell进行输入。常用的shell有：

（1）Bourne shell, /bin/sh

（2）C shell, /bin/csh

（3）KornShell, /bin/ksh

1.2 文件和目录

1.2.1 文件系统

Unix文件系统是目录和文件的一种层次安排，目录的起点称为根（root），其名字是一个字符/。目录（directory）是一个包含目录项的文件，在逻辑上，可以认为每个目录项都包含一个文件名，同时还包含说明该文件属性的信息。文件属性是：文件类型，文件长度，文件所有这，文件的许可权。

1.2.2 文件名

目录中的各个名字成为文件名（filename）。文件名不能出现斜线（/）和空操作符（null）。斜线分隔构成路径名，空操作符则终止一个路径名。

当创建一个新目录时，自动创建了2个文件：.和.. 。点表示引用当前目录，点点表示引用父目录，在最高层次的根目录中，点和点点相同。

1.2.3 路径名

0个或多个以斜线分隔的文件名序列构成路径名（pathname），以斜线开头的路径名称称为绝对路径名（absolute pathname），否则称为相对路径名（relative pathname）。

1.2.4 工作目录

每个进程都有一个工作目录（working directory）。所有相对路径都从工作目录开始解释。进程可以有chdir更改其工作目录。

1.2.5 起始目录

登录时，工作目录设置为起始目录（home directory），该起始目录从口令文件的登录项中获取。

1.3 输入和输出

1.3.1 文件描述符

文件描述符是一个小的非负整数，内核用以标识一个特定进程正在访存的文件。当内核打开一个现存文件或创建一个新文件时，它就返回一个文件描述符。

1.3.2 标准输入、标准输出和标准出错

每当运行一个新程序时，所有的shell都为它打开三个文件描述符：标准输入、标准输出及标准出错。如果像简单ls那样没有做什么特殊处理，则这三个描述符都连向终端。大多数shell都提供一种方法，使任何一个或所有这三个描述符都能重新定向到某个文件，如：

ls > file.list

执行ls命令，其标准输出重新定向到file.list文件中

1.3.3 不用缓存的I/O

函数open、read、write、lseek以及close提供了不用缓存的I / O。这些函数都用文件描述符进行工作。

1.3.4 标准I/O

标准I/O函数提供一种对不用缓存的I/O函数的带缓存的界面。使用标准I/ O可无需担心如何选取最佳的缓存长度。另一个使用标准 I/O函数的优点与处理输入行有关。例如，fgets函数读一完整的行，而另一方面，read函数读指定字节数。我们最熟悉的标准I/O函数是printf。

1.4 程序与进程

1.4.1 程序

程序（program）是存放在磁盘文件中的可执行文件。使用 6个exec函数中的一个由内核将程序读入存储器，并使其执行。

1.4.2 进程与进程ID

程序的执行实例被称为进程（process）。每个进程都一定有一个唯一的数字标识符，称为进程 ID（process ID）。进程ID总是一非负整数。

1.4.3 进程控制

有三个用于进程控制的主要函数： fork、exec和waitpid（exec函数有六种变体，但经常把它们统称为exec函数）。

1.5 出错管理

当函数出错时，往常返回一个负值，而且整型变量errno通常设置为具有特定信息的一个值。

C标准定义了两个函数，它们帮助打印出错信息。

//此函数将errnum(它通常就是errno值) 映射为一个出错信息字符串，并且返回此字符串的指针。
#include <string.h>
char *strerror(int errnum) ;//perror函数在标准出错上产生一条出错消息(基于errno的当前值)，然后返回。
#include <stdio.h>
//它首先输出由msg指向的字符串，然后是一个冒号，一个空格，然后是对应于 errno值的出
//错信息，然后是一个新行符。
void perror(const char * msg)

两个出错函数的使用方法：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char* argv)
{fprintf(stderr, "EACESS:%s\n", strerror(EACESS));errno = ENOENT;perror(argv[0]);exit(0);
}

如果此程序经编译，结果送入文件a.out，则有：

$ a.out

EACCES: Permission denied

a.out: No such file or directory

1.6 用户标识

1.6.1 用户ID

口令文件登录项中的用户ID（user ID）是个数值，它向系统标识各个不同的用户。系统管理员在确定一个用户的登录名的同时，确定其用户ID。用户不能更改其用户ID。通常每个用户有一个唯一的用户ID。

用户ID为0的用户为根( root )或超级用户( superuser )。在口令文件中，通常有一个登录项，其登录名为root，我们称这种用户的特权为超级用户特权。如果一个进程具有超级用户特权，则大多数文件许可权检查都不再进行。某些操作系统功能只限于向超级用户提供，超级用户对系统有自由的支配权。

1.6.2 组ID

口令文件登录项也包括用户的组ID（group ID），它也是一个数值。组ID也是由系统管理员在确定用户登录名时分配的。一般来说，在口令文件中有多个记录项具有相同的组ID。在 U N I X下，组被用于将若干用户集合到课题或部门中去。这种机制允许同组的各个成员之间共享资源(例如文件)。可以设置文件的许可权使组内所有成员都能存取该文件，而组外用户则不能。

组文件将组名映射为数字组ID，它通常是/etc/group。

系统中每个文件的目录项包含该文件所有者的用户ID和组ID。在目录项中存放这两个值只需4个字节(假定每个都以双字节的整型值存放)。如果使用8字节的登录名和8字节的组名，则需较多的磁盘空间。但是对于用户而言，使用名字比使用数值方便，所以口令文件包含了登录名和用户ID之间的映射关系，而组文件则包含了组名和组ID之间的映射关系。

1.7 信号

信息是通知进程已发生某种条件的一种技术。例如，若某一进程执行除法操作，其除数为 0，则将名为SIGFPE的信号发送给该进程。进程如何处理信号有三种选择：

(1) 忽略该信号。有些信号表示硬件异常，例如，除以0或访问进程地址空间以外的单元等，因为这些异常产生的后果不确定，所以不推荐使用这种处理方式。

(2) 按系统默认方式处理。对于0除，系统默认方式是终止该进程。

(3) 提供一个函数，信号发生时则调用该函数。使用这种方式，我们将能知道什么时候产生了信号，并按所希望的方式处理它。

很多条件会产生信号。有两种键盘方式，分别称为中断键 (interrupt key，通常是Delete键或Ctrl - C)和退出键(quit key，通常是Ctrl - \ )，它们被用于中断当前运行进程。另一种产生信号的方法是调用名为kill的函数。在一个进程中调用此函数就可向另一个进程发送一个信号。这样做也有些限制：当向一个进程发送信号时，我们必需是该进程的所有者。