嵌入式Linux应用程序开发标准教程

1、一、linux系统调用及API

　　1. 系统调用

　　linux分为内核空间和用户空间，用户空间无法直接访问内核空间。内核通过系统调用为用户提供服务，很精简，大约250个左右。大致可分为：进程控制、进程间通信、文件系统控制、系统控制、存储管理、网络管理、socket控制、用户管理等几类。

　　2. C库API

　　C库提供若干API，遵循一定的标准，供用户使用。

　　用户可以直接调用系统调用，也可以调用C库提供的API。

2、二、linux中文件及文件描述符概述

　　linux主要有4中文件：普通文件、目录文件、链接文件、设备文件。

　　linux使用文件描述符操作文件，尤其对于用户态来说更是如此，文件描述符是一个非负的整数，是个索引值，linux打开文件时动态分配，分配时，优先分配未使用的最小描述符。打开文件时，内核返回给进程1个文件描述符，读写时进程用此描述符操作文件。　

　　进程打开时，默认会打开三个文件描述符，三个文件默认均指向终端：

　　STDIN_FILENO: 0，标准输入

　　STDOUT_FILENO: 1，标准输出

　　STDERR_FILENO: 2，标准错误

3、三、底层文件IO操作

　 3.1 基本文件操作

     3.1.1 函数说明

　　5个基本函数，不带缓冲，不属于ANSI C，属于POSIX标准。

　　open、read、write、lseek、close, 见APUE相关笔记。

4、3.2 文件锁

 　 3.2.1 共享问题

如上图，进程信息中包含“打开文件的当前文件偏移量”，由进程各自维护。若进程1打开了文件并定位到文件尾部——>切换到进程2，进程2定位到文件尾部并写了100个字节——>在回到进程1，写了10个字节——>则结果是该文件的最后100个字节中，前10个是进程1写的，并覆盖了原来进程2写的前10个字节，而后90个是进程2写的。

　　事与愿违，故有的场合期望对文件操作时独占的，所以引入的记录锁。

　　只要多个进程操作同一个文件，就应该上锁。

 　　3.2.2 fcntl()

5、 【注意】：

    ！记录锁继承性等问题

进程、文件关闭与锁的关系 由于锁是在进程信息里存放的，故关闭进程或者关闭文件，该文件的锁有自动关闭。

由fork产生的子进程不继承父进程的锁。

执行exec后，新进程可以继承原来的锁。默认继承

     死锁举例

  如图，进程1锁文件1，进程2锁文件2。若进程1想锁文件2，且选择了阻塞方式，则进程1会处于阻塞状态，同理进程2也是。这样就构成了死锁。　

　　 使用方法：

　　　使用F_GETLK后再F_SETLK，不是原子操作，可能会出问题。可以直接用F_SETLK，然后判断返回值。

6、3.3 多路复用

3.3.1 IO模型

阻塞IO,若IO没有完成相关功能，则进程挂起，直到相关数据到达后才返回。  管道、终端、网络设备的读写经常出现这种情况。

非阻塞IO，IO操作不能完成，理解返回，该进程不睡眠

多路转换，轮训各IO，超时等待，select和poll就属于此类

信号驱动IO，signal

3.3.2 函数说明

select函数期望对文件描述符分类处理，处理的对象是 描述符的集合，需要使用相关宏定义

FD_ZERO(fd_set *set) 清除一个文件描述符集FD_SET(int fd, fd_set *set) 将一个文件描述符加入文件描述符集中FD_CLR(int fd, fd_set *set) 将一个文件描述符从文件描述符集中清除FD_ISSET(int fd, fd_set*set)如果文件描述符 fd 为 fd_set 集中的一个元素，则返回非零值，可以用于调用 select()之后测试文件描述符集中的文件描述符是否有变化#include <sys/types.h>