Linux System Program

2. 谨将我们的工作献给
即将毕业离校的兄弟们 — 林晓鑫、刘德超、黄巍、周蓝
珺、胡禹轩、王新喜、何春晓、崔剑、李浩。
以及
潘海东即将出世的小 Baby!
– II –

3. 0
译者序
LSP) 的 文 工作 实
Linux System Prorgramming (
工业 理
IBM
的 。 工作的同 的
同 。 们 林晓鑫、王 、崔 春、 、何春晓、 、李 、
、 、 、 。 的 文献
SMS@lilacbbs.com
的 王 。刘文 、王 、刘德超、 、王新喜 同
校工作。 的 校 。 工业 文
作 的 工作 李 。
TeX
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LSP
内 布 原 IBM (
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程 的
Harbin Linux User Group
们 示 。
,
程方 的 工作以
的 的 。 存 何 方式
我们 :
Website : http://www.footoo.org
Twitter : http://twitter.com/cliffwoo
Email :cliffwoo@gmail.com 或 cliffwoo@footoo.org
Google Groups :http://groups.google.com/group/lspcn/
工业
2009 4 30
– III –

4. 0
版权声明
文的 工作 工业
Linux System Programming
的 。文 程的
IBM ,
业 。
Linux System Prorgramming 的 作 及原出 文
程的 。 原 作 及出 的出 、 、 作
的 。
– IV –

5. 目录
译者序. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III
版权声明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV
第 1 章 简介和主要概念. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1 1
调 ............................................................
1.1.1 2
1.1.2 调 调 ....................................................... 3
1.1.3 C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.1.4 C ............................................................ 4
1.2 API ABI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.1 API. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2.2 ABI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 ..................................................................... 5
SUS 的
1.3.1 POSIX ............................................... 6
1.3.2 C .......................................................... 7
1.3.3 Linux ........................................................ 7
1.3.4 ......................................................... 8
1.4 Linux 程 .......................................................... 8
1.4.1 文件 文件 .................................................... 8
文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.2 9
1.4.3 ......................................................... 10
1.4.4 .............................................................. 11
1.4.5 ............................................................ 12
文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.6 12
1.4.7 文件 空间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.4.8 进程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.9 15
1.4.10 进程 ............................................................ 16
1.4.11 ............................................................ 16
1.4.12 ................................................................. 17
1.4.13 ................................................................. 18
1.4.14 进程间 ......................................................... 18
1.4.15 文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
处理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.4.16 19
程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 22
–V–

6. 第 2 章 文件 I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 24
调 .....................................................
2.1.1 open() 24
2.1.2 新文件 ....................................................... 26
2.1.3 新文件 ......................................................... 26
2.1.4 creat() .......................................................... 28
2.1.5 .................................................... 29
read() 读 文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 29
2.2.1 .............................................................. 30
2.2.2 读 的 .................................................... 31
读. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3 32
2.2.4 ......................................................... 33
2.2.5 read() 小 ..................................................... 33
write() 写 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 34
写 ..............................................................
2.3.1 35
式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2 36
写. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3 36
2.3.4 ......................................................... 36
2.3.5 write() 小 ..................................................... 37
2.3.6 write() 的 ....................................................... 37
2.4 同步 I/O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4.1 fsync() fdatasync() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4.2 .................................................... 39
2.4.3 sync(). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.4.4 O SYNC ....................................................... 41
2.4.5 O DSYNC O RSYNC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.5 I/O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6 42
2.6.1 .............................................................. 43
2.7 lseek() ........................................................... 44
2.7.1 文件 进 ............................................. 45
2.7.2 .............................................................. 46
2.7.3 ................................................................. 46
读写. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8 46
2.8.1 .............................................................. 47
文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.9 47
2.10I/O ............................................................. 49
2.10.1 select() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.10.2 .................................................... 52
2.10.3 poll() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.10.4 poll() select(). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
– VI –

7. 2.11内 内 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
文件
2.11.1 ....................................................... 62
2.11.2 页 存 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.11.3 页 写 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.12 ..................................................................... 65
第 3 章 缓冲输入输出 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.1 I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
小 ..............................................................
3.1.1 67
3.1.2 I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.1.3 文件 ............................................................ 68
文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 69
式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.1 69
文件 文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 70
3.3 ................................................................... 71
的 .......................................................
3.3.1 71
读
3.4 ......................................................... 71
3.4.1 单 读 ......................................................... 71
3.4.2 .................................................. 72
的读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.3 72
3.4.4 读 .................................................... 73
3.4.5 读 进 文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
写
3.5 ............................................................ 75
3.5.1 对 的 ......................................................... 75
3.5.2 写 单 ....................................................... 76
3.5.3 写 ......................................................... 76
3.5.4 写 进 .................................................... 77
I/O 示 程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.5 77
3.6 ................................................................... 79
3.6.1 .................................................... 80
3.7 .............................................................. 81
文件
3.8 ......................................................... 82
的文件
3.9 .................................................. 83
3.10 ................................................................. 83
3.11 程 ................................................................. 85
文件
3.11.1 ....................................................... 85
操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.11.2 86
I/O 的
3.12对 ....................................................... 87
3.13 ..................................................................... 88
– VII –

8. 第 4 章 高级文件 I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.1 散布 / 聚集 I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.1.1 readv() writev() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.2 Event Poll ........................................................... 96
新的 epoll 实 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 96
4.2.2 epoll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
Epoll 件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.3 99
件 件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.4 101
4.3 存 映射. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.3.1 mmap() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.3.2 munmap(). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.3.3 存 映射 子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.3.4 mmap() 的 ...................................................... 108
4.3.5 mmap() 的 ...................................................... 109
4.3.6 调 映射的 小 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
映射 的
4.3.7 ............................................... 110
映射 同步文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.8 111
4.3.9 映射提示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
文件 I/O 提示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 114
4.4.1 posix fadvise() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
调 ................................................
4.4.2 readahead() 116
实 的操作提示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.3 116
4.5 同步 (Synchronized) 同步 (Synchronous) 及异步 ( Asynchronous) 操作 . . 117
4.5.1 异步 I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
4.6 I/O 调 I/O 性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.6.1 ............................................................ 120
4.6.2 调 的 能....................................................... 121
进读
4.6.3 ......................................................... 122
的 I/O 调
4.6.4 ......................................... 125
I/O 性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.6.5 125
4.7 ..................................................................... 132
第 5 章 进程管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
5.1 进程 ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
进程 ID. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.1 134
5.1.2 进程 ............................................................ 134
5.1.3 pid t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
进程 ID 进程的 ID. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1.4 135
新进程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 136
调 ..................................................
5.2.1 exec 136
调 ......................................................
5.2.2 fork() 139
– VIII –

9. 进程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 143
进程的方式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1 144
5.3.2 atexit(). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.3.3 on exit( ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.3.4 SIGCHLD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
的子进程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4 147
进程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1 150
子进程的方 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2 152
BSD 的 wait3() wait4() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.3 153
新进程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.4 155
进程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.5 158
5.5 ................................................................. 158
实 ( )ID、 效 存设 的
5.5.1 ( )ID ( )ID . . . . . . 159
实 存设 的
5.5.2 ( )ID ( )ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
效
5.5.3 ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
ID 的方式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.4 BSD ID 161
ID 的方式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.5 HP-UX ID 162
操作 ID 的 方 ......................................
5.5.6 ID 163
对 存设 的 ID 的
5.5.7 ....................................... 163
5.5.8 ID ID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
进程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6 164
相的 调 .............................................
5.6.1 165
进程 相 的 调 ...........................................
5.6.2 167
的进程
5.6.3 .................................................. 168
进程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7 169
5.8 ..................................................................... 171
第 6 章 高级进程管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.1 进程调 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
6.1.1 O ........................................................... 173
6.1.2 时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
进程 Vs. 处理 进程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.3 I/O 174
调 ............................................................
6.1.4 175
程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.5 175
出处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 176
理
6.2.1 ............................................................ 176
出处理 方 的
6.2.2 ...................................... 177
6.3 进程 .............................................................. 178
6.3.1 nice() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
6.3.2 getpriority() setpriority(). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
6.3.3 I/O .......................................................... 181
– IX –

10. 6.4 处理 ............................................................ 182
6.4.1 sched getaffinity() sched setaffinity() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
6.5 实时 ................................................................. 185
实时
6.5.1 ....................................................... 186
时
6.5.2 ............................................. 186
6.5.3 Linux 的实时 ................................................... 187
6.5.4 Linux 调 ............................................ 188
6.5.5 设 调 ....................................................... 192
6.5.6 sched rr get interval() . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
实时进程的 提 ...........................................
6.5.7 197
性 ..............................................................
6.5.8 197
6.6 ................................................................. 200
6.6.1 ............................................................ 201
设
6.6.2 ............................................... 204
第 7 章 文件与目录管理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
7.1 文件及 ......................................................... 207
7.1.1 stat ....................................................... 207
7.1.2 ................................................................. 211
7.1.3 .............................................................. 213
7.1.4 扩展属性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
7.2 ..................................................................... 223
工作
7.2.1 ....................................................... 224
7.2.2 ............................................................ 229
7.2.3 ............................................................ 230
7.2.4 读 内 ....................................................... 231
7.3 ..................................................................... 235
7.3.1 .............................................................. 236
7.3.2 ............................................................ 237
7.3.3 ............................................................ 239
文件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4 240
7.4.1 ................................................................. 240
7.4.2 ................................................................. 241
7.5 设备 ................................................................. 242
设备
7.5.1 ....................................................... 243
7.5.2 ....................................................... 243
7.6 ................................................................. 244
文件 件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.7 246
7.7.1 inotify . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
7.7.2 ................................................................. 247
–X–

11. 7.7.3 inotify 件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
7.7.4 ....................................................... 252
7.7.5 inotify .................................................... 253
件 小..................................................
7.7.6 254
inotify 实 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.7.7 255
第 8 章 内存管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
8.1 进程 空间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
8.1.1 页 页 调 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
8.1.2 存 ......................................................... 257
内存
8.2 ............................................................ 258
8.2.1 ............................................................ 260
8.2.2 调 内存 小 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
内存的
8.2.3 .................................................... 264
8.2.4 对 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
段的 理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3 270
存 映射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4 271
存 映射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4.1 272
8.4.2 映射 /dev/zero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
存
8.5 ......................................................... 275
malloc usable size() malloc trim() 进 调 . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5.1 277
8.6 调 内存 ............................................................ 278
8.6.1 ....................................................... 278
的
8.7 ............................................................ 280
的
8.7.1 ....................................................... 282
8.7.2 ............................................................ 283
的内存
8.8 .......................................... 284
8.9 存 操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
设 ............................................................
8.9.1 286
8.9.2 ............................................................ 287
8.9.3 ............................................................ 288
8.9.4 ............................................................ 289
8.9.5 ............................................................ 290
8.10内存 ................................................................. 291
空间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.10.1 291
空间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.10.2 292
8.10.3 内存 ............................................................ 293
的
8.10.4 ......................................................... 294
页 理内存
8.10.5 ........................................ 294
性存
8.11 .................................................... 295
8.11.1 超 内存 ............................................... 295
– XI –

12. 第 9 章 信号 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
9.1 ................................................................. 297
9.1.1 ......................................................... 298
的
9.1.2 Linux ................................................... 298
理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2 304
9.2.1 ............................................................ 305
子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2.2 306
9.2.3 ......................................................... 309
9.2.4 映射 ............................................. 310
9.3 ................................................................. 311
9.3.1 ................................................................. 311
子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3.2 312
9.3.3 给自 .................................................... 312
9.3.4 给 进程 ............................................. 313
9.4 ..................................................................... 313
的
9.4.1 ............................................... 314
集...................................................................
9.5 316
9.5.1 更 的 集 .................................................. 316
9.6 ................................................................. 317
处理
9.6.1 .................................................... 318
集 .........................................................
9.6.2 318
理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.7 319
9.7.1 siginfo t ........................................................ 321
9.7.2 si code 的 世 .................................................. 323
的
9.8 .................................................. 325
子. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.8.1 326
9.9 ..................................................................... 326
第 10 章 时间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
10.1时间的 ......................................................... 330
10.1.1 原 示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
10.1.2 ......................................................... 331
10.1.3 ......................................................... 331
时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.1.4 332
进程时间
10.1.5 .................................................. 333
10.2POSIX 时 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
10.3时间 .............................................................. 334
时间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4 335
更的
10.4.1 .................................................... 336
10.4.2 ....................................................... 337
进程时间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4.3 338
– XII –

13. 时间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5设 339
时 .........................................................
10.5.1 340
10.5.2 设 时间的 ........................................... 340
时间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.6 341
时 ............................................................
10.7调校 343
10.8 .............................................................. 346
10.8.1 .................................................... 347
10.8.2 Linux 的实时 ................................................... 347
10.8.3 .................................................... 348
10.8.4 实 的 方 ............................................... 350
10.8.5 sleep 的 实 ............................................ 353
10.8.6 超 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
10.8.7 ............................................................ 354
10.9 时 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
10.9.1 单的 ......................................................... 354
10.9.2 间 时 ......................................................... 355
时 .........................................................
10.9.3 358
10.9.4 设 时 ......................................................... 360
附录 A GCC 对 C 语言的扩展 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
A.1 GNU C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
A.2 内 ................................................................. 365
内 .................................................................
A.3 366
A.4 ................................................................... 367
A.5 ................................................................... 368
的
A.6 ............................................................ 368
内存的
A.7 ......................................................... 368
调
A.8 ............................................... 369
A.9 将 deprecated . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
A.10将 used. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
或
A.11将 unused . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
进 （pack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.12将 370
的内存对
A.13 ................................................. 371
存
A.14将 ............................................... 372
A.15 ................................................................. 372
式的
A.16 ....................................................... 373
的内存对
A.17 .................................................. 374
的
A.18 .................................................. 375
A.19 ....................................................... 375
A.20 Case ...................................................... 376
的 操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.21void 377
更 更的 性...................................
A.22 377
– XIII –

14. 附录 B 参考书目 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
程 设 的相
B.1 C ............................................. 380
B.2 Linux 程的相 ................................................... 381
B.3 Linux 内 的相 ................................................... 381
B.4 操作 设 的相 ............................................... 382
– XIV –

15. 1
第 1 章 简介和主要概念
的 程的 将 写
件的相 。 件 的 内
进 。 的 件 、 、调 、 工
shell、文
: 即 GNU Core Utilities, 的 工 集 我
( GNU
们 的 进程 。 程 内 以
) C
件。 件（ 程
” ” (high-level)GUI
更 的 们 。 程
的时间 写 件 。 理 程
程 。 作 的 更
的 程 我们 写的 件的 。
的 Linux 上的 程的 。 Linux Linus Torvalds
内 散的 写的 操作 。
Unix Linux Unix
同的 理 自 的原 方方
Linux Unix Linux
的 实 能的 。 的 程的 内
Linux
何 的 Unix 的。然 内 Linux 相
的 Unix 自 出的 的新 的 调
Linux
同的 新 性。
1.1 系统编程
的 的 Unix 程 程。
上 的 上进 工作
Unix X Window
时 我们 的 Unix 以 上
API。
Linux 程 设 的。然 程 的 何
–
make 的 上 的 程的 API。
Linux
们 程 程相 们 同 同 。
程 出的 程 对 工作的 的 件 操作
的 然 们 调 上的 。 写的
的 上 上 相 的内 。 的
–1–

16. 1
程 程 程 (或 相 件 的 。
),
离 的 程的 然 的
的方 式的 程 同 。
我们 件（
web Javascript
（ C# 或 程 离 程
PHP Java
更 的 展。然 展 示 程的 。实
上 写 Javascript C#
程。更进 步 Java 程 然 以 程 同
PHP
理 内 的 能 何 写出更 的 。
程的 展 的 Unix Linux 的程 然
程 内 提 的 。 的
C C
程 Apache、 bash、 cp、 Emacs、 init、 gcc、 gdb、 glibc、 ls、 mv、 vim
时的。
X
程的 内 或 设备 的内
。 程的 将 内 。 将
内 上的内 （ 内 对 空间
程。同 程 以及相 的内 展
。设备 程 程 的
。
我 Linux 上 写 程 内
提 我 何 设 小 相
C Linux
Linux 提 的 调 们 何工作的
Unix
将 的 。
程 调 的
C C
。
1.1.1 系统调用
程 调 。 调 （ 写 操作
syscalls
或 空间 文 内
（ 的 的 调 。 调 我们 的 read()
的 get thread area()
write() set tid address()。
Linux 实 的 调 操作 。 i386
–2–

17. 1
的 调 相 的 Windows 上 。
300
Linux 的内 （ 实 自的
Alpha i386 PowerPC)
调 。 同 间的 调 存 的 。然 90% 以
上 调 的 上 实 。 上 的 的
内 。
1.1.2 调用系统调用
空间 程 能 内 。 的
空间程 内 的 或 操作内 。相 内 提
空间程 能 内 调 调
。 程 能 内 内
的 。 同的 相同 i386 上 空间程
0x80 的 将 内
int
的 内 处理 的 0x80 的处理
的 调 处理 。
程 存 内 调 。
调 。 上 调
0 i386 5（
空间程 将5 写 存 。
open() int eax
的方式进 处理。 以 i386 存
能的 存 存 。对
ebx、 ecx、 edx、 esi edi 5
的超 的 调 的 存 空间 存
5
的 存 即 。 然 调 的 。
处理 调 的方式 同 的 的。作
程 内 处理 调 的。 内
的 调 的 自 处理。
C
1.1.3 C 库
（libc 程 的 。 的
C Unix C
的 的 提 或 方 的
调 。 的 Linux GNU libc 提
C glibc
[gee-lib-see] 或 更 [glib-see].
提 超 展示的内 。 的C 提
GNU C glibc
–3–

18. 1
调 程 工 。
1.1.4 C 编译器
的C 工 集（gcc 。原
Linux GNU gcc
的 cc 。 示 GNU C Compiler。
GNU C GCC
的 进 。时 的 。然
gcc GNU
调 我 gcc 的时
gcc C
上 文 的 程 。
gcc
实 的 ABI(
C ( ”C ”) ”APIs
的 程的
ABIs” ) Unix ( Linux )
。
1.2 API 和 ABI
将 程 们 们写的程 以 提
的 上。 们 们自 的 Linux 上 的程 能
的 Linux 同时 以 的 更新的
Linux
上。
Linux
性的 相 的 集
程 （API 程 进 （ABI
件 同 间的 。
1.2.1 API
件 间 的 。 提
API
以 的方式) 的方式进 程 段（ 的
( :
以调 程 段（ 。
上 示文 的 API 能 对 示文 提
的。 我们 的 实 对 API 的实 。
API API
们 理 的
API
上 。 API 的 件) 给 API 的
API (
实 提 何实 内 能 的 子 或
或 。 API 的 件 同 的 API
时 。 API 的实 上能 。
API
–4–

19. 1
实 的 子 实
API C C API
的 处理 。
我们 及 的
API IO。 Linux
程 的 API 将 的 。
1.2.2 ABI
的 的 上 或
API ABI
件 间的 进 。 何 自 何 内
以及 进 。 ABI 进 段 能
何 同 ABI 的 上 作 新 。
的 调 、 、 存 、 调 、
ABI
、 进 式。以调 何 调
何 存 以及调 何提 的
。
同的操作 （ i386 上的 Unix 操作
的 ABI 然 效。相 Linux
内的操作 自 的 ABI 相 。
ABI
的 ABI 及 的 的 存 或 。 Linux
自 的 ABI 集 实上 我们以 的
。
ABI alpha x86-64
程 ABI 的 。 ABI
上的 工 （tooltrain 、 。
ABI 的相 内 以 写出更 的 写 或
工 时的绝 （ 实 程。
我们 以 上 Linux 上 的工 内 实 的 ABI
。
1.3 标准
程 的 程 。
Unix Unix
的 。 性 。
Unix
的世 将 方 。
–5–

20. 1
的 上 们。 Linux
Linux
的 POSIX Single Unix Specification(SUS)
内 Unix 操作 上的 C API
POSIX SUS
们 效的 的 Unix 程 出
的 API 集。
1.3.1 POSIX 和 SUS 的历史
子工程 （IEEE 的
1980 Unix
的相 工作。自 件 （Free Software Movement 的
（
Richard Stallman POSIX pahz-icks
操作 。
Portable Operating System Interface（
1988 IEEE std 1003.1-1988（
。 1990
POSIX1988 IEEE POSIX IEEE std 1003.1-
。 性的实时 程
1990（POSIX1990 IEEE Std 1003.1b-1993
式
(POSIX 1993 or POSIX.1b) IEEE Std 1003.1c-1995(POSIX 1995 or POSIX.1c)
文。 2001 性 POSIX1990 的 上 单 的
新的 布
IEEE Std 1003.1-2001 (POSIX 2001)。 IEEE Std 1003.1-2004
的 以 2004 新
2004 4 POSIX POSIX.1
。
的
1980 1990 Unix ”Unix ”
处 的将 自 的 Unix 的
”Unix”。
工业
Unix Open Software Foundation（OSF X/Open
-The Open Group。 The Open Group 提 、 。 1990
的时 布 单
Unix The Open Group UNIX
（Single UNIX Specification 。相 的 POSIX
SUS SUS
的 。 新的 POSIX 。
SUS
的 SUS 布 的
1994 SUSv1 Unix 95.
的 SUS 布 相 的 的
1997 UNIX 98.
新的 SUS,SUSv3 布 的
SUS 2002 Unix 03.SUSv3
。 我将
IEEE Std 1003.1-2001
的 调 提及。我将提及 POSIX
POSIX SUS
（ 的 超集
SUS POSIX.1
–6–

21. 1
的 扩展 的 POSIX.1 提 的 能 –APUE S2.2.3 。
1.3.2 C 语言标准
Brian Kernighan 的 作 C程 设
Dennis Ritchie (Prentice
Hall) 自 1978 出 式的 C 的 。
的C 的 程的
K&R C。 C Basic
。 对 时 相 的 进
（ANSI 方 的C
1983
进 新的 性 同时 的 。
C++
程 。 1990
ANSI C 1989
（ISO ANSI C 进 ISO C90。
布 新 （ 然
1995 ISO ISO
的 ISO C99 更新 的内 进 新的
C95。 1999
、新 、 、 C++ 新的 。
inline
1.3.3 Linux 和标准
POSIX 以及 SUS 提
Linux SUSv3 POSIX.1
的 的实时（POSIX.1b) 程 (POSIX.1c) 。更 的
提 的 。 满
Linux POSIX SUS
的 即 SUSv3 实 的
bug。 Linux POSIX.1
POSIX 或 方 （ Linux 的 以我 式
SUS
布 Linux POSIX 或 的。
SUS
gcc 提
Linux gcc C ISO C99
的扩展 扩展 相 。
C GNU C。
的 的 子 。
Linux C
的 将 的 。 进
以 的 glibc 。 gcc 扩展 对 新的 gcc
布 gcc 将 的 的C
C
程 。 的 Linux 内 调 的 调 Linux 内
的 上实 。
同 的 Linux 布 （LSB 。
Linux
（ 自
LSB Linux [Free Standard Group])
–7–