linux/unix编程手册-6_10

BaichuanWu
198 阅读1分钟

title: linux/unix编程手册-6_10 date: 2018-05-15 11:53:07 categories: programming tags: tips

linux/unix编程手册-6(进程)

进程和程序

  • 程序：

    • 二进制格式标志：最初:a.out,COFF; 现:UNIX实现采用ELF(可执行链接格式)
    • 机器语言指令
    • 程序入口地址
    • 数据
    • 符号表及重定位表
    • 共享库和动态链接信息
    • 其他

  • 进程

    • 内核定义的抽象实体，并为该实体分配用以执行程序的各项系统资源
    • 用户内存空间（代码和使用的变量）
    • 一系列内核数据结构构成（维护进程状态的信息）

进程号

#include<unistd.h>

pid_t getpid(void);

pid_t getppid(void);

//pid 的最大值为32767， 一旦分配到32767 计数器会置为300重新分配 
//pid_max:/proc/sys/kernel/pid_max

// /proc/$PID/status

//pstree

进程的内存布局

  • 文本段(text)：包含进程运行的程序指令，只读，文本段共享，映射到所有使用进程的虚拟地址空间
  • 初始化数据包段(data)：包含显式初始化的全局变量和静态变量
  • 未初始化数据包段(BSS段)：未初始化的全局变量和静态变量，启动前，本段所有内存初始化0；和前者分开的原因是程序在磁盘存储时，不需要为未初始化的变量分配存储空间
  • 栈
  • 堆

$ size a.out  
   text    data     bss     dec     hex filename  
   1317     500      24    1841     731 a.out
//       +       +       = 

extern char etext, edata, end;

虚拟内存

程序的局部性

  • 空间局部性：程序倾向访问访问过内存地址附近的内存
  • 时间局部性：程序倾向访问已经访问过的内存

内核为进程分配和释放页表

进程虚拟地址空间页——页表——RAM页帧

32位一般虚拟内存每页4K, 64位？

环境变量

子进程继承父进程环境变量，并隔离

/proc/$PID/environ 

#include<stdlib.h>

extern char **environ;

char *getenv(const char *name);
    
int putenv(char *string);
// string 指向 'name=value'的字符串  修改string 会影响environ
    
int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);
// 将 name, value 分配至内存缓冲区，之后修改不会影响environ

int unsetenv(const char *name);

环境不仅可以作为进程间通讯；还可以作为程序间通讯的方式

非局部跳转

#include<setjmp.h>

int setjmp(jmp_buf env);

void longjmp(jmp_buf env, int val);

// 调用setjmp 时,把当前进程环境的各种信息，和程序计数器(指向代码)和栈指针寄存器的信息的副本保存到env

register int rvar;
volatile int vvar;

linux/unix编程手册-7(内存分配)

堆内存

  • program break 开始位于 &end
#include <unistd.h>
int brk(void *end_data_segment);
//Returns 0 on success, or –1 on error
//设置 program break 到 end_data_segment 会根据页四舍五入取整

void *sbrk(intptr_t increment);
//Returns previous program break on success, or (void *) –1 on error
//设置 program break 增加 increment

#include<stdlib.h>
#include<malloc.h>
void *malloc(size_t size);
//Returns pointer to allocated memory on success, or NULL on error 不初始化内存

void free(void *ptr);
// free一般不会降低program break, 但是当栈顶的空闲内存足够大,free的glibc实现会调用sbrk来降低program break

void *calloc(size_t numitems, size_t size);
//Returns pointer to allocated memory on success, or NULL on error 初始化为0

void *realloc(void *ptr, size_t size);
//Returns pointer to allocated memory on success, or NULL on error 无连续的内存，拷贝至新内存

void *memalign(size_t boundary, size_t size);
//Returns pointer to allocated memory on success, or NULL on error 起始地址参数是boundary的整数倍

栈内存

#include <alloca.h>
void *alloca(size_t size);
//Returns pointer to allocated block of memory

linux/unix编程手册-8(用户和组)

Linux 用户ID可以不唯一对应多个用户名

#include <pwd.h>
struct passwd {
        char *pw_name;
        char *pw_passwd;
        uid_t pw_uid;
        gid_t pw_gid;
        char *pw_gecos;
        char *pw_dir;
        char *pw_shell;
};

struct passwd *getpwnam(const char *name);
struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
//Both return a pointer on success, or NULL on error; see main text for description of the “not found” case
// 返回的指针指向静态内存，不可重入(not reentrant)



#include <grp.h>
struct group {
    char  *gr_name;
    char  *gr_passwd;
	gid_t  gr_gid;
	char **gr_mem;
};
struct group *getgrnam(const char *name);
struct group *getgrgid(gid_t gid);
//Both return a pointer on success, or NULL on error; see main text for description of the “not found” case
// 返回的指针指向静态内存，不可重入(not reentrant)

linux/unix编程手册-9(进程凭证)

  • 实际用户/组ID(real xx id)

    • 进程所属的用户组，子进程继承自父进程

  • 有效用户/组ID(effective xx id)

    • 通常有效用户/组ID和实际用户/组ID相同，但是有两种方法导致不同

      • xxx

      • 执行set-user-ID 和 set-group-ID的程序

        • # ls -l prog
-rwxr-xr-x 1 root root 302585 Jun 26 15:05 prog
# chmod u+s prog   //Turn on set-user-ID permission bit
# chmod g+s prog   //Turn on set-group-ID permission bit
# ls -l prog
-rwsr-sr-x 1 root root 302585 Jun 26 15:05 prog

        • 会将可执行权限x标识改为s

        • 对于shell脚本无效(38.3补充)

    • 有效用户ID=0的进程拥有root权限，称之为特权级进程

  • 保存的用户/组ID(saved set-xx-id)

    • 配合set-user-ID 和 set-group-ID使用
    • 其值为复制的有效用户/组ID
    • 一些系统调用将标识S的进程的有效用户ID在实际和保存ID间切换

  • 文件系统用户/组ID(file-system xx id)

    • linux中对于文件的系统操作的权限是由文件系统ID(结合辅助组ID)决定的
    • 一般来说文件系统ID等于有效用户ID,无论是系统调用还是设置了set-user-ID位,文件系统ID都会变成同一值，只有特殊的setfsuid(),setfsgid()才会使不一致

  • 辅助组ID

#include<unistd.h>
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
gid_t getegid(void);

// 修改有效xxID 调用 ,均返回0:success, -1:fail
int setuid(uid_t uid);
int setgid(gid_t gid);

int seteuid(uid_t uid);
int setegid(gid_t gid);
  • 非特权进程调用setuid
    • 仅能修改有效用户ID，
    • 且仅能修改为实际的用户ID和保存用户ID
    • setuid等效于seteuid
  • 特权进程调用以一个非0参数x调用setuid，
    • 用户的3个id均会变为x，且不再是特权进程，不可逆
    • 调用seteuid只改变euid，可以以非特权的规则恢复
#include<unistd.h>
// uid, euid为-1是不修改
int setreuid(uid_t ruid, uid_t euid);
int setregid(gid_t rgid, gid_t egid);
  • 非特权进程可
    • 将ruid 设为 当前ruid, euid
    • 将euid设为 当前ruid, euid, suid
  • 特权进程可
    • 将ruid设为任意值
    • 将euid设为任意值
  • 满足以下之一suid会设为euid:
    • ruid不为-1
    • euid值不等于原ruid值
  • 注意调用顺序，修改了uid之后gid可能无法修改

类似略

linux/unix编程手册-10(时间)

  • 真实时间
  • 进程时间(进程创建后使用cpu的时间)
    • 用户CPU时间
    • 系统CPU时间
//系统时区 链接到/usr/share/zoninfo的某文件
$ ll /etc/localtime
lrwxrwxrwx 1 root root 25 5月   2 22:36 /etc/localtime -> ../usr/share/zoneinfo/UTC

$ locale
LANG=en_US.UTF-8
LC_CTYPE=zh_CN.UTF-8
LC_NUMERIC="en_US.UTF-8"
LC_TIME="en_US.UTF-8"
LC_COLLATE="en_US.UTF-8"
LC_MONETARY="en_US.UTF-8"
LC_MESSAGES="en_US.UTF-8"
LC_PAPER="en_US.UTF-8"
LC_NAME="en_US.UTF-8"
LC_ADDRESS="en_US.UTF-8"
LC_TELEPHONE="en_US.UTF-8"
LC_MEASUREMENT="en_US.UTF-8"
LC_IDENTIFICATION="en_US.UTF-8"
LC_ALL=

//修改环境变量执行
$ LANG=de_DE ./show_time

软件时钟(jiffies), linux时间精度取决于jiffies 时钟频率100,250,1000Hz 对应jiffies(10,4,1ms)

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