本文介绍Linux进程基础相关知识，供大家学习参考。

    计算机实际上可以做的事情实质上非常简单，比如计算两个数的和，再比如在内存中寻找到某个地址等等。这些最基础的计算机动作被称为指令 (instruction)。所谓的程序(program)，就是这样一系列指令的所构成的集合。通过程序，我们可以让计算机完成复杂的操作。程序大多数时候被存储为可执行的文件。这样一个可执行文件就像是一个菜谱，计算机可以按照菜谱作出可口的饭菜。

    那么，程序和进程(process)的区别又是什么呢?

    进程是程序的一个具体实现。只有食谱没什么用，我们总要按照食谱的指点真正一步步实行，才能做出菜肴。进程是执行程序的过程，类似于按照食谱，真正去做菜的过程。同一个程序可以执行多次，每次都可以在内存中开辟独立的空间来装载，从而产生多个进程。不同的进程还可以拥有各自独立的IO接口。

    操作系统的一个重要功能就是为进程提供方便，比如说为进程分配内存空间，管理进程的相关信息等等，就好像是为我们准备好了一个精美的厨房。

1. 看一眼进程

首先，我们可以使用$ps命令来查询正在运行的进程，比如$ps -eo pid,comm,cmd，下图为执行结果:

(-e表示列出全部进程，-o pid,comm,cmd表示我们需要PID，COMMAND，CMD信息)

每一行代表了一个进程。每一行又分为三列。第一列PID(process IDentity)是一个整数，每一个进程都有一个唯一的PID来代表自己的身份，进程也可以根据PID来识别其他的进程。第二列COMMAND是这个进程的简称。第三列CMD是进程所对应的程序以及运行时所带的参数。

(第三列有一些由中括号[]括起来的。它们是kernel的一部分功能，被打扮成进程的样子以方便操作系统管理。我们不必考虑它们。)

我们看第一行，PID为1，名字为init。这个进程是执行/bin/init这一文件(程序)生成的。当Linux启动的时候，init是系统创建的第一个进程，这一进程会一直存在，直到我们关闭计算机。这一进程有特殊的重要性，我们会不断提到它。

2. 如何创建一个进程

    实际上，当计算机开机的时候，内核(kernel)只建立了一个init进程。Linux kernel并不提供直接建立新进程的系统调用。剩下的所有进程都是init进程通过fork机制建立的。新的进程要通过老的进程复制自身得到，这就是fork。fork是一个系统调用。进程存活于内存中。每个进程都在内存中分配有属于自己的一片空间 (address space)。当进程fork的时候，Linux在内存中开辟出一片新的内存空间给新的进程，并将老的进程空间中的内容复制到新的空间中，此后两个进程同时运行。

    老进程成为新进程的父进程(parent process)，而相应的，新进程就是老的进程的子进程(child process)。一个进程除了有一个PID之外，还会有一个PPID(parent PID)来存储的父进程PID。如果我们循着PPID不断向上追溯的话，总会发现其源头是init进程。所以说，所有的进程也构成一个以init为根的树状结构。

如下，我们查询当前shell下的进程：
root@vamei:~# ps -o pid,ppid,cmd
  PID  PPID CMD
16935  3101 sudo -i
16939 16935 -bash
23774 16939 ps -o pid,ppid,cmd

    我们可以看到，第二个进程bash是第一个进程sudo的子进程，而第三个进程ps是第二个进程的子进程。

还可以用$pstree命令来显示整个进程树：
init─┬─NetworkManager─┬─dhclient
     │                └─2*[{NetworkManager}]
     ├─accounts-daemon───{accounts-daemon}
     ├─acpid
     ├─apache2─┬─apache2
     │         └─2*[apache2───26*[{apache2}]]
     ├─at-spi-bus-laun───2*[{at-spi-bus-laun}]
     ├─atd
     ├─avahi-daemon───avahi-daemon
     ├─bluetoothd
     ├─colord───2*[{colord}]
     ├─console-kit-dae───64*[{console-kit-dae}]
     ├─cron
     ├─cupsd───2*[dbus]
     ├─2*[dbus-daemon]
     ├─dbus-launch
     ├─dconf-service───2*[{dconf-service}]
     ├─dropbox───15*[{dropbox}]
     ├─firefox───27*[{firefox}]
     ├─gconfd-2
     ├─geoclue-master
     ├─6*[getty]
     ├─gnome-keyring-d───7*[{gnome-keyring-d}]
     ├─gnome-terminal─┬─bash
     │                ├─bash───pstree
     │                ├─gnome-pty-helpe
     │                ├─sh───R───{R}
     │                └─3*[{gnome-terminal}]

    fork通常作为一个函数被调用。这个函数会有两次返回，将子进程的PID返回给父进程，0返回给子进程。实际上，子进程总可以查询自己的PPID来知道自己的父进程是谁，这样，一对父进程和子进程就可以随时查询对方。

    通常在调用fork函数之后，程序会设计一个if选择结构。当PID等于0时，说明该进程为子进程，那么让它执行某些指令,比如说使用exec库函数(library function)读取另一个程序文件，并在当前的进程空间执行 (这实际上是我们使用fork的一大目的: 为某一程序创建进程)；而当PID为一个正整数时，说明为父进程，则执行另外一些指令。由此，就可以在子进程建立之后，让它执行与父进程不同的功能。

3.子进程的终结(termination)

    当子进程终结时，它会通知父进程，并清空自己所占据的内存，并在kernel里留下自己的退出信息(exit code，如果顺利运行，为0；如果有错误或异常状况，为>0的整数)。在这个信息里，会解释该进程为什么退出。父进程在得知子进程终结时，有责任对该子进程使用wait系统调用。这个wait函数能从kernel中取出子进程的退出信息，并清空该信息在kernel中所占据的空间。但是，如果父进程早于子进程终结，子进程就会成为一个孤儿(orphand)进程。孤儿进程会被过继给init进程，init进程也就成了该进程的父进程。init进程负责该子进程终结时调用wait函数。

    当然，一个糟糕的程序也完全可能造成子进程的退出信息滞留在kernel中的状况（父进程不对子进程调用wait函数），这样的情况下，子进程成为僵尸（zombie）进程。当大量僵尸进程积累时，内存空间会被挤占。

4.进程与线程(thread)

    尽管在UNIX中，进程与线程是有联系但不同的两个东西，但在Linux中，线程只是一种特殊的进程。多个线程之间可以共享内存空间和IO接口。所以，进程是Linux程序的唯一的实现方式。

总结：
程序，进程，PID，内存空间
子进程，父进程，PPID，fork， wait

作者：Vamei 出处：http://www.cnblogs.com/vamei

    本文介绍Linux文本流相关知识，供大家学习参考。

    文件用于数据的存储，相当于一个个存储数据的房子。我们之前说，所谓的数据是0或者1的序列，但严格来说，Linux以字节(byte)来作为数据的单位，也就是说这个序列每八位(bit)为一个单位(八位二进制对应的十进制范围为0到255)。使用ASCII编码，可以将这样一个字节转换成为字符。所以，在Linux中，我们所说的数据，完全可以用字符表达出来，也就是说文本(text)的形式。

    实际上，如果以bit为单位处理字符的话，机器会更容易读懂和传输，效率会更高。但为什么Linux依然以字节为单位进行处理呢？原因在于，相对于以bit为单位处理数据，以byte为单位可以更容易将数据转化为字符。相对于枯燥的0和1，字符更容易被人读懂 (human readable)。然而，并不是所有的数据都是设计来让人读懂的，比如可执行文件包含的各种字符对于人来说并没有什么意义 (因为可执行文件是为了让机器读懂的)。但Linux依然以字节为单位处理所有文件，这是为了让所有文件能够共用一套接口 (virtual file system)，从而减少Linux设计的复杂度。

    ("everything is a file"是通常所流传的UNIX设计的哲学之一，但Linus对此作出纠正，改为"everything is a stream of bytes"。)

    然而，数据不是在找到了自己的房子(file)之后就永远的定居下来。它往往要被读入到内存 (就像是到办公室上班)，或者被传送到外部设备(好像去酒店休假)，或者搬到别的房子中。在这样的搬迁过程中，数据像是一个个排着队走路的人流，我们叫它文本流(text stream，或者byte stream)。然而，计算机不同设备之间的连接方法差异很大，从内存到文件的连接像是爬山，从内存到外设像是游过一条河。为此，Linux还定义了流 (stream)，以此作为修建连接各处的公路的标准。Stream的好处在于，无论你是从内存到外设，还是从内存到文件，所有的公路都是相同的 (至于公路下面是石头还是土地，都可以不用操心)。

    我们再回味一下“everything is a stream of bytes”这句话。信息包含在文本流中，不断在计算机的各个组件之间流动，不断地接受计算机的加工，最终成为用户所需要的某种服务。

    (说句题外话，如果看过骇客帝国的话，一定会对文本流印象深刻。)

标准输入，标准输出，标准错误与重新定向

    当Linux执行一个程序的时候，会自动打开三个流，标准输入(standard input)，标准输出(standard output)，标准错误(standard error)。比如说你打开命令行的时候，默认情况下，命令行的标准输入连接到键盘，标准输出和标准错误都连接到屏幕。对于一个程序来说，尽管它总会打开这三个流，但它会根据需要使用，并不是一定要使用。

想象一下敲击一个
$ls

键盘敲击的文本流("ls\n"，\n是回车时输入的字符，表示换行)命令行 (命令行实际上也是一个程序)。命令行随后调用/bin/ls得到结果("a.txt")，最后这个输出的文本流("a.txt")流到屏幕，显示出来，比如说：
a.txt

假设说我们不想让文本流流到屏幕，而是流到另一个文件，我们可以采用重新定向(redirect)的机制。

$ls > a.txt

    重新定向标准输出。这里的>就是提醒命令行，让它知道我现在想变换文本流的方向了，我们不让标准输出输出到屏幕，而是要到a.txt这个文件 (好像火车轨道换轨)。此时，计算机会新建一个a.txt的文件，并将命令行的标准输出指向这个文件。

有另一个符号:
$ls >> a.txt

这里>>的作用也是重新定向标准输出。如果a.txt已经存在的话，ls产生的文本流会附加在a.txt的结尾，而不会像>那样每次都新建a.txt。

我们下面介绍命令echo：
$echo IamVamei

echo的作用是将文本流导向标准输出。在这里，echo的作用就是将IamVamei输出到屏幕上。如果是 $echo IamVamei > a.txt
a.txt中就会有IamVamei这个文本。

我们也可以用<符号来改变标准输入。比如cat命令，它可以从标准输入读入文本流，并输出到标准输出:
$cat < a.txt

我们将cat标准输入指向a.txt，文本会从文件流到cat，然后再输出到屏幕上。当然，我们还可以同时重新定向标准输出:
$cat < a.txt > b.txt

这样，a.txt的内容就复制到了b.txt中。

我们还可以使用>&来同时重新定向标准输入和标准错误。假设我们并没有一个目录void。那么 $cd void > a.txt 会在屏幕上返回错误信息。因为此时标准错误依然指向屏幕。当我们使用:
$cd void >& a.txt
错误信息被导向a.txt。

如果只想重新定向标准错误，可以使用2>:
$cd void 2> a.txt > b.txt

标准错误对应的总是2号，所以有以上写法。标准错误输出到a.txt，标准输出输出到b.txt。

管道 (pipe)

理解了以上的内容之后，管道的概念就易如反掌。管道可以将一个命令的输出导向另一个命令的输入，从而让两个(或者更多命令)像流水线一样连续工作，不断地处理文本流。在命令行中，我们用|表示管道：
$cat < a.txt | wc

wc命令代表word count，用于统计文本中的行、词以及字符的总数。a.txt中的文本先流到cat，然后从cat的标准输出流到wc的标准输入，从而让wc知道自己要处理的是a.txt这个字符串。

Linux的各个命令实际上高度专业化，并尽量相互独立。每一个都只专注于一个小的功能。但通过pipe，我们可以将这些功能合在一起，实现一些复杂的目的。

总结:
文本流，标准输入，标准输出，标准错误
cat, echo, wc
>, >>, <, |

作者：Vamei 出处：http://www.cnblogs.com/vamei

    本文介绍Linux文件管理背景知识，供大家学习参考。

    对于计算机来说，所谓的数据就是0和1的序列。这样的一个序列可以存储在内存中，但内存中的数据会随着关机而消失。为了将数据长久保存，我们把数据存储在光盘或者硬盘中。根据我们的需要，我们通常会将数据分开保存到文件这样一个个的小单位中(所谓的小，是相对于所有的数据而言)。但如果数据只能组织为文件的话，而不能分类的话，文件还是会杂乱无章。每次我们搜索某一个文件，就要一个文件又一个文件地检查，太过麻烦。文件系统(file system)是就是文件在逻辑上组织形式，它以一种更加清晰的方式来存放各个文件。

1. 路径与文件简介

文件被组织到文件系统(file system)中，通常会成为一个树状(tree)结构。Linux有一个根目录\, 也就是树状结构的最顶端。这个树的分叉的最末端都代表一个文件，而这个树的分叉处则是一个目录(directory, 相当于我们在windows界面中看到的文件夹)。在图1中看到的是整个的一个文件树。如果我们从该树中截取一部分，比如说从目录vamei开始往下，实际上也构成一个文件系统。

要找到一个文件，除了要知道该文件的文件名，还需要知道从树根到该文件的所有目录名。从根目录开始的所有途径的目录名和文件名构成一个路径(path)。比如说，我们在Linux中寻找一个文件file.txt，不仅要知道文件名(file.txt)，还要知道完整路径，也就是绝对路径(/home/vamei/doc/file.txt)。从根目录录\, 也就是树状结构的最顶端出发，经过目录home, vamei, doc，最终才看到文件file.txt。整个文件系统层层分级(hierarchy)，vamei是home的子目录，而home是vamei的父目录。

在Linux中，我们用ls命令来显示目录下的所有文件，比如 $ls /home/vamei/doc

图1       文件树
(如该图中所示的文件系统，即绿色构成的树。最顶端的根目录(\)，沿红色箭头标出的路径，我们最终找到文件file.txt。)

2. 目录

在Linux系统中，目录也是一种文件。所以/home/vamei是指向目录文件vamei的绝对路径。

这个文件中至少包含有以下条目:
.   指向当前目录
..  指向父目录

除此之外，目录文件中还包含有属于该目录的文件的文件名，比如vamei中就还要有如下条目，指向属于该目录的文件:
doc
movie
photo

Linux解释一个绝对路径的方式如下：先找到根目录文件，从该目录文件中读取home目录文件的位置，然后从home文件中读取vamei的位置……直到找到目录doc中的file.txt的位置。

由于目录文件中都有.和..的条目，我们可以在路径中加入.或者..来表示当前目录或者父目录，比如/home/vamei/doc/..与/home/vamei等同。

 此外，Linux会维护一个工作目录(present working directory)的变量。你可以随时查询到到工作目录(在命令行输入$pwd)。这是为了省去每次都输入很长的绝对路径的麻烦。比如说我们将工作目录更改为/home/vamei ($cd /home/vamei)，那么此时我们再去找file.txt就可以省去/home/vamei/ ($ls doc/file.txt)，这样得到的路径叫相对路径(relative path)，上面的doc/file.txt就是这样一个相对路径。

3. 文件操作

对于文件，我们可以读取(read)，写入(write)和运行(execute)。读取是从已经存在的文件中获得数据。写入是向新的文件或者旧的文件写入数据。如果文件储存的是可执行的二进制码，那么它可以被载入内存，作为一个程序运行。在Linux的文件系统中，如果某个用户想对某个文件执行某一种操作，那么该用户必须拥有对该文件进行这一操作的权限。文件权限的信息保存在文件信息(metadata)中, 见下一节。

4. 文件附加信息 (metadata)

文件自身包含的只有数据。文件名实际上储存在目录文件。除了这些之外，还有操作系统维护的文件附加信息，比如文件类型，文件尺寸，文件权限，文件修改时间，文件读取时间等。可以用ls命令查询文件信息($ls -l file.txt)，得到如下结果：
-rw-r--r-- 1 vamei vamei 8445 Sep  8 07:33 file1.txt

我们先介绍最开始的-，它表示文件类型，说明file1.txt是常规文件(如果是目录文件，则应显示d)。

随后有九个字符，为rw-r--r--，它们用于表示文件权限。这九个字符分为三组，rw-, r--, r--，分别对应拥有者(owner)，拥有组(owner group)和所有其他人(other)。回顾Linux开机启动，登录后，我会有一个用户身份和一个组身份, 相当于我的名片。第一组表示，如果我的名片上的用户身份证明我是该文件的拥有者，那么我就可以对该文件有读取(r)，写入(w)该文件的权限，但不拥有执行(-，如果拥有执行权限，则为x)该文件的权限。第二组表示，如果我的名片上的组身份证明我所在的组是该文件的拥有组的一员，那么我有从该文件读入的权限。第三组表示，如果我的名片显示我既不是拥有者，也不是拥有组的一员，那么我只有读入的权限。当我想要进行一个读取操作时，Linux会先看我是否是拥有者下文会进一步解释拥有者和拥有组。

后面的1是硬连接(hard link)数目(link count)。当file1.txt出现在目录文件/home/vamei/doc中时，那么就建立了一个硬链接。file1.txt是允许属于多个目录文件，相当于同一个文件出现在多个目录下，也就是说link count可以不止是1。当link count = 0的时候，相当于文件脱离了文件树，操作系统就会删除该文件。所以很多时候unlink与remove在操作系统中是一个意思。由于软链接(soft link)的广泛使用(soft link不会影响link count，而且可以跨越文件系统)，现在较少手动建立硬连接。

之后的vamei表示用户vamei是文件的拥有者(owner)，文件的拥有者有权更改文件权限(比如改为rwxrwxrwx)。而后面的vamei文件的拥有组是组vamei。文件的拥有者和拥有组在文件创建时就附加在文件上(相当于给文件上锁，只有有合适名片的用户才能打开操作)。要注意，Linux有一个超级用户root (也叫做根用户)，该用户拥有所有的文件。

随后的8445表示文件大小，单位为byte。

Sep 8 07:33表示文件的上一次写入的时间(modification time)。实际上在文件附加信息中还包含有文件的上一次读取时间(access time)，没有显示出来。

5. 软链接

 如上所说，软链接不会影响文件的link count。如果还记得windows系统的快捷方式的话，linux的软链接(soft link，也叫做symbolic link)就是linux的快捷方式。软链接本质上是一个文件，它的文件类型是symbolic link。在这个文件中，包含有链接指向的文件的绝对路径。当你从这个文件读取数据时，linux会把你导向所指向的文件，然后从那个文件中读取（就好像你双击快捷方式的效果一样）。软链接可以方便的在任何地方建立，并指向任何一个绝对路径。

软链接本身也是一个文件，也可以执行文件所可以进行的操作。当我们对软链接操作时，要注意我们是对软链接本身操作，还是对软链接指向的目标操作。如果是后者，我们就说该操作跟随链接指引(follow the link)。

总结

计算机本质上是对数据进行处理的工具，而文件是数据储存的逻辑载体，所以了解Linux文件系统很重要。对于文件系统的了解要结合Linux的其他方面(比如用户管理)进行有机的学习。
文件权限，拥有者，拥有组，超级用户root。
硬链接，软链接，follow the link。

作者：Vamei 出处：http://www.cnblogs.com/vamei