🦄 refactor(C13, C14, C115): 更新了linux系统开发部分的结构

2024-05-16 20:36:01 +08:00
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53 changed files with 1407 additions and 1246 deletions
--- a/C15-进程/C15-进程.md
+++ b/C15-进程/C15-进程.md
@@ -0,0 +1,298 @@
+# 目录
+- [目录](#目录)
+- [进程基本知识](#进程基本知识)
+  - [进程标识符`pid`](#进程标识符pid)
+  - [进程的产生](#进程的产生)
+  - [进程的消亡及释放资源](#进程的消亡及释放资源)
+  - [`exec`函数族](#exec函数族)
+  - [用户权限及组权限](#用户权限及组权限)
+  - [观摩课：解释器文件](#观摩课解释器文件)
+  - [`system()`函数](#system函数)
+  - [进程会计](#进程会计)
+  - [进程时间](#进程时间)
+  - [守护进程](#守护进程)
+  - [系统日志](#系统日志)
+
+
+# 进程基本知识
+
+已经进入**多进程**阶段
+
+## 进程标识符`pid`
+
+类型`pid_t`，传统意义上是一个16位有符号整型数。
+
+命令`ps`
+
+常用命令：`ps axf`，`ps aux`，`ps axm`，`ps ax -L`
+
+进程号是顺次向下使用
+
+```c
+// 返回当前进程号
+pid_t getpid(void);
+
+// 返回父进程的进程号
+pid_t getppid(void);
+```
+
+
+
+## 进程的产生
+
+`pid_t fork();`
+
+- 以**复制（duplicating）**当前进程的方式创建一个新进程
+- 和`setjmp`一样，执行一次，返回两次
+- 在`fork`处复制，不会从头运行
+
+`fork`后父子进程的不同之处：
+
+1. `fork`的返回值不一样
+2. `pid`不同
+3. `ppid`也不同
+4. 未决信号和文件锁不继承
+5. 资源利用量清0
+
+`init`进程：**1号**，是所有进程的祖先进程
+
+调度器的调度策略来决定哪个进程先执行
+
+`fflush()`的重要性
+
+```c
+/*
+ *  vfork创建的子进程只能做exec或者exit
+ *  ! 基本废弃
+ */
+pid_t vfork(void);
+```
+
+
+
+## 进程的消亡及释放资源
+
+```c
+// 等待进程状态发生变化
+pid_t wait(int *status); // 阻塞
+
+pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
+
+int waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);
+
+
+wait3();
+wait4();
+```
+
+分配法和交叉分配法，90%优先选择交叉分配法。
+
+池类算法：
+上游往池子里放任务，下游三个线程从池子里取任务。
+
+
+
+## `exec`函数族
+
+eg. `bash`进程创建`primer`进程
+
+```c
+// exec函数族：替换当前进程的映像
+
+extern char **environ;
+
+int execl(const char *path, const char *arg, ...);
+
+int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
+
+int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
+
+int execv(const char *path, char *const argv[]);
+
+int execvp(const char *file, char *const argv[]);
+
+```
+
+## 用户权限及组权限
+
+`u+s`：如果文件是可执行的，则执行文件时，是以文件的拥有者的权限执行的。
+
+```bash
+-rwsr-xr-x 1 root root 68248 Mar 23  2023 /usr/bin/passwd
+```
+
+所以普通用户执行`passwd`时，是以`root`的权限执行的。
+
+`g+s`：如果文件是可执行的，则执行文件时，是以文件的所在组的权限执行的。
+
+`uid`和`gid`都有三种类型：
+
+1. `real uid`：进程的实际所有者
+2. `effective uid`：进程的有效所有者
+3. `saved uid`：进程的保存的有效所有者
+
+```
+shell获取身份的流程
+      fork         exec         fork
+init -->--> getty -->--> login -->--> shell
+      exec                      exec
+root        root         root         user
+```
+
+```c
+// 获取当前用户的real uid
+uid_t getuid(void);
+
+// 获取当前用户的effective uid
+uid_t geteuid(void);
+
+// 获取当前进程的real gid
+pid_t getegid(void);
+
+// 获取当前进程的effective gid
+pid_t getgid(void);
+
+// 设置当前进程的real uid
+int setuid(uid_t uid);
+
+// 设置当前进程的effective uid
+int seteuid(uid_t uid);
+
+// 设置当前进程的real gid
+int setgid(gid_t gid);
+
+// 设置当前进程的effective gid  
+int setegid(gid_t gid);
+
+// 交换uid和gid （原子操作）
+int setreuid(uid_t ruid, uid_t euid);
+
+// 交换gid和egid （原子操作）
+int setregid(gid_t rgid, gid_t egid);
+
+```
+
+
+
+## 观摩课：解释器文件
+
+> unix讲究机制而非策略
+
+脚本，后缀名是什么都可以，一般用`sh`, `exec`
+
+```bash
+#!/bin/cat
+
+# some shell
+```
+
+`#!`是一种约定俗成的标记，告诉系统这个脚本应该用什么解释器来执行。
+
+
+
+## `system()`函数
+
+```c
+/*
+ *  运行一个shell命令
+ *  调用/bin/sh
+ */
+int system(const char *command);
+```
+
+相当于`fork+exec+wait`的封装
+
+
+
+## 进程会计
+
+```c
+//! freeBSD系统的方言
+int acct(const char *filename);
+```
+
+
+
+## 进程时间
+
+```c
+clock_t times(struct tms *buf);
+
+// clock_t 滴答数
+
+struct tms{
+    clock_t tms_utime;  /* user time */
+    clock_t tms_stime;  /* system time */
+    clock_t tms_cutime; /* user time of children */
+    clock_t tms_cstime; /* system time of children */
+}
+
+```
+
+
+
+## 守护进程
+
+1. 守护进程`PPID`为1
+2. 守护进程没有控制终端，`TTY`为?
+3. `PID, PGID, SID`相同
+
+```c
+pid_t setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
+pid_t getpgid(pid_t pid);
+
+pid_t getpgrp(void); //! 方言
+pid_t getpgrp(psid_t pid); //! 方言
+```
+
+- 会话（session）：一个或多个进程组的集合，以`sid`为标识
+  `pid_t setsid(void);`
+  `setsid`必须由非`leader`进程调用，从而创建一个新的会话。
+    - 前台进程组：正在与终端交互的进程组
+    - 后台进程组：正在运行，但不与终端交互的进程组
+
+- 终端：
+  我们接触的都是虚拟终端
+
+
+**单实例守护进程**：锁文件`/var/run/name.pid`
+
+启动脚本文件：`/etc/rc*...`
+
+
+
+## 系统日志
+
+`syslogd`服务
+
+```c
+#include <syslog.h>
+
+/**
+ *  打开系统日志
+ *
+ * @prarm: ident  标识符
+ * @prarm: option 选项   LOG_CONS, LOG_NDELAY, LOG_NOWAIT, LOG_PERROR ...
+ * @prarm: facility  来源  LOG_USER, LOG_DAEMON, LOG_KERN, LOG_LOCAL0~7 ...
+ */
+void openlog(const char *ident, int option, int facility);
+
+/**
+ *  记录系统日志
+ *
+ * @prarm: priority  优先级 以 ERR 与 WARNING 为分界点
+ * @prarm: format 格式化字符串
+ * @prarm: ... 格式化参数
+ */
+void syslog(int priority, const char *format, ...);
+
+/**
+ *  关闭系统日志
+ */ 
+void closelog(void);
+```
+
+```bash
+sudo tail /var/log/messages  # 老师
+journalctl -r  # 我的debian
+```
--- a/C15-进程/ex.c
+++ b/C15-进程/ex.c
@@ -0,0 +1,28 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <unistd.h>
+
+/**
+ * @brief    data +%s
+ * @details
+ *
+ * @param    argc
+ * @param    argv
+ * @return  int
+ */
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    puts("Begin!");
+    fflush(NULL);   // !!!
+
+    execl("/bin/date", "date", "+%s", NULL);
+    // NULL 作为参数列表的结束标志
+
+    // !! 如果不出错，不会到这里
+    perror("execl()");
+    exit(1);
+
+    puts("End!");
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/few.c
+++ b/C15-进程/few.c
@@ -0,0 +1,42 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <unistd.h>
+
+/**
+ * @brief    few: folk, execl, wait
+ * @details
+ *
+ * @param    argc
+ * @param    argv
+ * @return  int
+ */
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    pid_t pid;
+
+    puts("Begin!");
+
+    fflush(NULL);
+
+    pid = fork();
+    if (pid < 0)
+    {
+        perror("fork()");
+        exit(1);
+    }
+
+    if (0 == pid)   // child
+    {
+        execl("/bin/date", "date", "+%s", NULL);
+        perror("execl()");
+        exit(1);
+    }
+
+    wait(NULL);
+
+    puts("End!");
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/fork1.c
+++ b/C15-进程/fork1.c
@@ -0,0 +1,40 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <unistd.h>
+
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    pid_t pid;
+
+    /*
+     *  如果 ./fork1 > /tmp/out
+     *  begin会由父进程输出两次
+     *  缓冲问题
+     *  文件时全缓冲
+     */
+    printf("[%d]Begin!\n", getpid());
+
+    fflush(NULL);   // !!! 在fork之前刷新该刷新的流
+
+    pid = fork();
+    if (pid < 0)
+    {
+        perror("fork()");
+        exit(1);
+    }
+
+    if (pid == 0)   // child
+    {
+        printf("[%d]Child is working!\n", getpid());
+    }
+    else   // parent
+    {
+        printf("[%d]Parent is working!\n", getpid());
+    }
+
+    printf("[%d]End!\n", getpid());
+
+    // getchar();
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/mydaemon.c
+++ b/C15-进程/mydaemon.c
@@ -0,0 +1,83 @@
+#include <errno.h>
+#include <fcntl.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/stat.h>
+#include <sys/syslog.h>
+#include <syslog.h>
+#include <time.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define FNAME "/tmp/out"
+
+static int deamonize(void)
+{
+    pid_t pid;
+    int   fd;
+
+    pid = fork();
+    if (pid < 0)
+        return -1;
+
+    if (pid > 0)   // parent process
+        exit(0);
+
+    fd = open("/dev/null", O_RDWR);
+    if (fd < 0)
+        return -1;
+
+    dup2(fd, 0);
+    dup2(fd, 1);
+    dup2(fd, 2);
+    if (fd > 2)
+        close(fd);
+
+    setsid();
+
+    chdir("/");   // 防止一直占用某设备
+    // umask(0);
+
+    return 0;
+}
+
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    FILE *fp;
+    int   i;
+
+    openlog("mydaemon", LOG_PID, LOG_DAEMON);
+
+    if (deamonize())
+    {
+        syslog(LOG_ERR, "daemonize() failed!");
+        exit(1);
+    }
+    else
+    {
+        syslog(LOG_INFO, "daemonize() success!");
+    }
+
+    fp = fopen(FNAME, "w");
+    if (fp == NULL)
+    {
+        syslog(LOG_ERR, "fopen() failed!: %s", strerror(errno));
+        exit(1);
+    }
+
+    syslog(LOG_INFO, "%s was opened successfully!", FNAME);
+
+    for (i = 0;; i++)
+    {
+        fprintf(fp, "%d\n", i);
+        fflush(fp);   //! 刷新缓冲区
+        syslog(LOG_DEBUG, "%d is printed", i);
+        sleep(1);
+    }
+
+    // 目前守护进程只能异常终止，下面其实无法执行到
+    fclose(fp);
+    closelog();
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/myshell.c
+++ b/C15-进程/myshell.c
@@ -0,0 +1,98 @@
+#include <glob.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <time.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define DELIMS " \t\n"
+
+struct cmd_st
+{
+    glob_t globres;
+};
+
+
+static void prompt(void)
+{
+    printf("mysh-0.1$ ");
+}
+
+
+/**
+ * @brief    解析命令行
+ * @details
+ *           line 不加 const 是考虑以后可能加 alias 功能
+ *
+ * @param    line
+ * @param    res
+ */
+static void parse(char *line, struct cmd_st *res)
+{
+    char *tok;
+    int   i = 0;
+
+    //* 根据分隔符分割小串
+    // strtok();
+    while (1)
+    {
+        tok = strsep(&line, DELIMS);
+        if (NULL == tok)
+            break;
+
+        if ('\0' == tok[0])   // 判断是否为空串
+            continue;
+
+        // 用glob nocheck 来解析
+        // 用 i 来让第一次不追加
+        glob(tok, GLOB_NOCHECK | GLOB_APPEND * i, NULL, &res->globres);
+        i = 1;
+    }
+}
+
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    char         *linebuf      = NULL;
+    size_t        linebuf_size = 0;
+    struct cmd_st cmd;
+    pid_t         pid;
+
+    while (1)
+    {
+        prompt();
+
+        if (getline(&linebuf, &linebuf_size, stdin) < 0)
+            break;
+
+        parse(linebuf, &cmd);
+
+        if (0)
+        {
+            /* dosomething */
+        }
+        else   // 外部命令
+        {
+            pid = fork();
+            if (pid < 0)
+            {
+                perror("fork");
+                exit(1);
+            }
+
+            if (0 == pid)   // child
+            {
+                execvp(cmd.globres.gl_pathv[0], cmd.globres.gl_pathv);
+                perror("execvp");
+                exit(1);
+            }
+            else   // parent
+            {
+                wait(NULL);
+            }
+        }
+    }
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/mysu.c
+++ b/C15-进程/mysu.c
@@ -0,0 +1,54 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <unistd.h>
+
+/**
+ * @brief    实现一个简单的su命令
+ * @details
+ *           Usage: mysu uid
+ *
+ * @param    argc
+ * @param    argv
+ * @return  int
+ */
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    if (argc < 3)
+    {
+        fprintf(stderr, "Usage: mysu uid");
+        exit(1);
+    }
+
+    pid_t pid;
+
+    pid = fork();
+    if (pid < 0)
+    {
+        perror("fork");
+        exit(1);
+    }
+
+    if (0 == pid)
+    {
+        // child process
+        setuid(atoi(argv[1]));
+        execvp(argv[2], argv + 2);
+        perror("execvp");
+        exit(1);
+    }
+    else   // parent process
+        wait(NULL);
+
+    exit(0);
+}
+
+/**
+ *  !!!
+ *  此时，执行./mysu 0 cat /etc/shadow 依旧没有权限
+ *  su - 切换到 root 用户
+ *  通过
+ *  chown root mysu && chmod u+s mysu 即可
+ *  再回到普通用户，执行./mysu 0 cat /etc/shadow 即可查看 shadow 文件
+ */
--- a/C15-进程/primer0.c
+++ b/C15-进程/primer0.c
@@ -0,0 +1,37 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define LEFT  30000000
+#define RIGHT 30000200
+
+/**
+ * @brief    求质数（单机版）
+ * @details
+ *
+ * @param    argc
+ * @param    argv
+ * @return  int
+ */
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    int i, j, mark;
+
+    for (i = LEFT; i <= RIGHT; i++)
+    {
+        mark = 1;
+        for (j = 2; j < i / 2; j++)
+        {
+            if (i % j == 0)
+            {
+                mark = 0;
+                break;
+            }
+        }
+
+        if (mark)
+            printf("%d is a primer\n", i);
+    }
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/primer1.c
+++ b/C15-进程/primer1.c
@@ -0,0 +1,53 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define LEFT  30000000
+#define RIGHT 30000200
+
+/**
+ * @brief    求质数（多进程版）
+ * @details
+ *
+ * @param    argc
+ * @param    argv
+ * @return  int
+ */
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    int   i, j, mark;
+    pid_t pid;
+
+    for (i = LEFT; i <= RIGHT; i++)
+    {
+
+        pid = fork();
+        if (pid < 0)
+        {
+            perror("fork()");
+            exit(1);
+        }
+
+        if (pid == 0)   // child
+        {
+            mark = 1;
+            for (j = 2; j < i / 2; j++)
+            {
+                if (i % j == 0)
+                {
+                    mark = 0;
+                    break;
+                }
+            }
+            if (mark)
+                printf("%d is a primer\n", i);
+
+            sleep(1000);   // * 让父进程先结束
+            exit(0);       // ! 退出子进程
+            // ! init 在孤儿进程 exit 后才收尸
+        }
+    }
+
+    // sleep(1000);   // * 让子进程先结束，子进程会变成僵尸态
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/primer2.c
+++ b/C15-进程/primer2.c
@@ -0,0 +1,56 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define LEFT  30000000
+#define RIGHT 30000200
+
+/**
+ * @brief    求质数（多进程版）
+ * @details
+ *
+ * @param    argc
+ * @param    argv
+ * @return  int
+ */
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    int   i, j, mark;
+    pid_t pid;
+
+    for (i = LEFT; i <= RIGHT; i++)
+    {
+
+        pid = fork();
+        if (pid < 0)
+        {
+            perror("fork()");
+            exit(1);
+        }
+
+        if (pid == 0)   // child
+        {
+            mark = 1;
+            for (j = 2; j < i / 2; j++)
+            {
+                if (i % j == 0)
+                {
+                    mark = 0;
+                    break;
+                }
+            }
+            if (mark)
+                printf("%d is a primer\n", i);
+
+            exit(0);   // ! 退出子进程
+        }
+    }
+
+    // int st;
+    for (i = LEFT; i <= RIGHT; i++)
+        // wait(&st);
+        wait(NULL);
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/primerN.c
+++ b/C15-进程/primerN.c
@@ -0,0 +1,59 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <unistd.h>
+
+#define LEFT  30000000
+#define RIGHT 30000200
+#define N     3
+
+
+/**
+ * @brief    求质数（多进程版）
+ * @details
+ *
+ * @param    argc
+ * @param    argv
+ * @return  int
+ */
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    int   i, j, n, mark;
+    pid_t pid;
+
+    for (n = 0; n < N; n++)
+    {
+        pid = fork();
+        if (pid < 0)
+        {
+            perror("fork()");
+            exit(1);   // ! 加入在第三次fork失败时，退出，前两次没有收尸
+        }
+
+        if (pid == 0)
+        {
+            for (i = LEFT + n; i <= RIGHT; i += N)
+            {
+
+                mark = 1;
+                for (j = 2; j < i / 2; j++)
+                {
+                    if (i % j == 0)
+                    {
+                        mark = 0;
+                        break;
+                    }
+                }
+                if (mark)
+                    printf("[%d]%d is a primer\n", n, i);
+            }
+
+            exit(0);   // ! 退出子进程
+        }
+    }
+
+    for (n = 0; n < N; n++)
+        wait(NULL);
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/sleep.c
+++ b/C15-进程/sleep.c
@@ -0,0 +1,45 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <unistd.h>
+
+/**
+ * @brief    few: folk, execl, wait
+ * @details
+ *
+ * @param    argc
+ * @param    argv
+ * @return  int
+ */
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    pid_t pid;
+
+    puts("Begin!");
+
+    fflush(NULL);
+
+    pid = fork();
+    if (pid < 0)
+    {
+        perror("fork()");
+        exit(1);
+    }
+
+    if (0 == pid)   // child
+    {
+        // execl("/bin/sleep", "sleep", "100", NULL);
+        execl("/bin/sleep", "httpd", "100", NULL);
+        // ! 低级木马：进程树里看到的是httpd 100
+
+        perror("execl()");
+        exit(1);
+    }
+
+    wait(NULL);
+
+    puts("End!");
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/system.c
+++ b/C15-进程/system.c
@@ -0,0 +1,9 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    system("date +%s > /tmp/out");
+
+    exit(0);
+}
--- a/C15-进程/system1.c
+++ b/C15-进程/system1.c
@@ -0,0 +1,38 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/wait.h>
+#include <unistd.h>
+
+/**
+ * @brief    few: folk, execl, wait
+ * @details
+ *
+ * @param    argc
+ * @param    argv
+ * @return  int
+ */
+int main(int argc, char **argv)
+{
+    pid_t pid;
+
+    fflush(NULL);
+
+    pid = fork();
+    if (pid < 0)
+    {
+        perror("fork()");
+        exit(1);
+    }
+
+    if (0 == pid)   // child
+    {
+        execl("/bin/sh", "sh", "-c", "date +%s", NULL);
+        perror("execl()");
+        exit(1);
+    }
+
+    wait(NULL);
+
+    exit(0);
+}