达内Unix_Linux 核心编程课件ppt.pdf

Unix/Linux操作系统简介 Unix/Linux操作系统是一种历史悠久、广泛使用的操作系统，其设计理念强调多用户、多任务的运行能力，支持多种不同的处理器架构。Unix操作系统最初由肯·汤普逊（Kenneth Lane Thompson）、丹尼斯·里奇（Dennis MacAlistair Ritchie）和Douglas McIlroy在1969年于AT&T的贝尔实验室开发。其首个版本运行在PDP-11计算机上，是在1971年发布的。Unix拥有三大派生版本：SystemV、Berkley和Hybrid SystemV，分别代表了不同的开发分支和特点。 Unix操作系统的一些衍生版本包括AIX、Solaris、HP-UX和IRIX等，它们通常支持企业级的服务器应用。Berkley派生版本中的FreeBSD、NetBSD和OpenBSD是开源的类Unix操作系统，它们在安全性和可定制性方面有很高的声誉。而Mac OS X是一种类Unix操作系统，由苹果公司开发，它是基于Darwin核心构建的，结合了开源技术与苹果公司专有的图形用户界面Aqua。 Linux是Unix操作系统的一个重要分支，它是一种自由和开放源码的类Unix操作系统。Linux的内核最早由林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）在1991年发布，并迅速发展成为一系列不同的发行版，广泛应用于各种硬件平台上，包括手机、平板电脑、路由器和超级计算机等。Linux操作系统被许多高性能计算机采用，世界上运算最快的10台超级计算机均运行Linux系统。 GNU计划、POSIX标准和GPL通用公共许可证 GNU计划是由理查德·斯托曼（Richard Stallman）于1984年发起的一个项目，其目标是创建一个完全自由的操作系统。GNU的基本原则是共享，其操作系统的开发过程强调自由软件运动的理念。虽然GNU计划的目标是创建一个与Unix相似的操作系统，但直至Linux内核的出现，GNU系统才得以完整的形态呈现。因此，现在许多基于Linux内核的系统被称作GNU/Linux系统。 POSIX（可移植操作系统接口）是由IEEE和ISO/IEC开发的标准，基于Unix系统实践和经验，为操作系统定义了系统服务应用程序编程接口（API）。这使得在POSIX标准下的应用程序能够在不同的操作系统之间移植运行。在90年代初，POSIX标准的制定为Linux的开发提供了重要信息，使得Linux能够在遵循标准的基础上进行开发，并实现与其他UNIX系统的兼容。 GPL通用公共许可证（General Public License）是一种自由软件许可证，由自由软件基金会（Free Software Foundation）推广。GPL允许用户自由地使用、复制、修改和分发软件及其派生作品，但必须遵守相同的许可证条款，这种做法被称为“copyleft”，即版权的反用。这意味着任何人都可以自由地使用GPL许可证下的软件，但不能声明软件的修改版为原创或由他人创建的。 Unix/Linux核心编程课程内容涉及的高级环境编程 Unix/Linux核心编程课程涵盖了多个关键领域，包括GNU编译工具GCC、内存管理、文件I/O、进程管理、信号处理、进程间通信、多线程以及网络通信。 GCC（GNU Compiler Collection）是GNU编译器集合，它支持多种编程语言，如C、C++、Objective-C、Fortran、Ada、Java、Go等，并且能够在多种不同的硬件平台上进行编译。GCC是Unix/Linux环境下广泛使用的编译工具之一。 内存管理是指操作系统管理计算机内存资源的方式，它包括分配、管理、回收内存资源以及优化内存使用。在Unix/Linux系统中，内存管理涉及虚拟内存系统、分页系统和物理内存管理等概念。 文件I/O指的是对文件的操作，包括读取、写入、创建、删除等，这些操作是通过标准的I/O库函数实现的。在Unix/Linux系统中，一切设备都被视为文件，因此文件I/O的编程知识在Unix/Linux系统编程中非常重要。 进程管理是指操作系统对进程的管理，包括进程的创建、执行、终止以及进程间的状态转换等。Unix/Linux系统利用进程ID、进程控制块（PCB）等概念来管理进程。 信号是Unix/Linux系统中进程间通信的一种机制，用于进程间的通知和同步。例如，一些特定的信号可用于终止进程、暂停进程或继续进程等。 进程间通信（IPC）是指在不同进程之间进行信息传递的技术和方法。IPC技术包括管道（Pipes）、信号量（Semaphores）、消息队列（Message Queues）和共享内存（Shared Memory）等。 多线程是一种编程方法，允许多个线程在单个进程的地址空间中执行任务，这样可以利用多核CPU的计算能力，并提高程序的执行效率。在Unix/Linux中，线程的创建和管理需要对pthread库有一定的了解。 网络通信是指通过网络传输数据的过程。Unix/Linux操作系统提供了丰富的网络编程接口，如套接字（Sockets）编程，允许开发者实现客户端和服务器之间的数据交换。 通过上述内容的学习，学员可以掌握Unix/Linux系统的高级编程技能，并将这些知识应用于实际的软件开发过程中，以开发出高性能、可移植、健壮的软件产品。