計算機(jī)啟動的過程
系統(tǒng)啟動的經(jīng)過可以匯整成底下的流程的：
1注整、加載 BIOS 的硬件資訊與進(jìn)行自我測試，并依據(jù)配置取得第一個可啟動的裝置傲诵；
2龙考、讀取并運(yùn)行第一個啟動裝置內(nèi) MBR 的 boot Loader (亦即是 grub, spfdisk 等程序)；
3期揪、依據(jù) boot loader 的配置加載 Kernel 掉奄，Kernel 會開始偵測硬件與加載驅(qū)動程序；
4凤薛、在硬件驅(qū)動成功后姓建，Kernel 會主動呼叫 init 程序，而 init 會取得 run-level 資訊缤苫；
5速兔、init 運(yùn)行 /etc/rc.d/rc.sysinit 文件來準(zhǔn)備軟件運(yùn)行的作業(yè)環(huán)境 (如網(wǎng)絡(luò)、時區(qū)等)活玲；
6涣狗、init 運(yùn)行 run-level 的各個服務(wù)之啟動 (script 方式)；
7翼虫、init 運(yùn)行 /etc/rc.d/rc.local 文件屑柔；
8、init 運(yùn)行終端機(jī)模擬程序 mingetty 來啟動 login 程序珍剑，最后就等待使用者登陸啦；
進(jìn)程0和進(jìn)程1
內(nèi)核是一個大的程序死陆，可以控制硬件招拙，也可以創(chuàng)建、運(yùn)行措译、終止别凤、控制所有的進(jìn)程。當(dāng)內(nèi)核被加載到內(nèi)存后领虹，首先就會有完成內(nèi)核初始化的函數(shù)start_kernel()從無到有的創(chuàng)建一個內(nèi)核線程swap规哪，并設(shè)置其PID為0，即進(jìn)程0塌衰；它也叫閑逛進(jìn)程诉稍；進(jìn)程0![Uploading 捕獲_653996.PNG . . .]
執(zhí)行的是cpu_idle()函數(shù)，該函數(shù)僅有一條hlt匯編指令最疆，就是在系統(tǒng)閑置時用來降低電力的使用和減少熱的產(chǎn)生。同時進(jìn)程0的PCB叫做init_task，在很多鏈表中起了表頭的作用疲眷。
sysproc進(jìn)程锈候。管理換入與換出的進(jìn)程，對系統(tǒng)中運(yùn)行的進(jìn)程進(jìn)行合理地調(diào)度。 將進(jìn)程從硬盤交換區(qū)調(diào)入內(nèi)存的過程稱為換入仍源；將進(jìn)程從內(nèi)存調(diào)到硬盤交換 區(qū)的過程稱為換出心褐。該進(jìn)程是unix核心創(chuàng)建的第一個進(jìn)程，有多個LWPs笼踩。
<strong>進(jìn)程0kernel啟動時創(chuàng)建的第一個進(jìn)程逗爹，時進(jìn)程1的父進(jìn)程，負(fù)責(zé)其他進(jìn)程的調(diào)度</strong>
<strong>進(jìn)程調(diào)度init函數(shù)戳表，負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始化</strong>
整個linux系統(tǒng)的所有進(jìn)程也是一個樹形結(jié)構(gòu)桶至。樹根是系統(tǒng)自動構(gòu)造的，即在內(nèi)核態(tài)下執(zhí)行的0號進(jìn)程匾旭，它是所有進(jìn)程的祖先镣屹。由0號進(jìn)程創(chuàng)建1號進(jìn)程（內(nèi)核態(tài)），1號負(fù)責(zé)執(zhí)行內(nèi)核的部分初始化工作及進(jìn)行系統(tǒng)配置价涝，并創(chuàng)建若干個用于高速緩存和虛擬主存管理的內(nèi)核線程女蜈。隨后，1號進(jìn)程調(diào)用execve（）運(yùn)行可執(zhí)行程序init色瘩，并演變成用戶態(tài)1號進(jìn)程伪窖，即init進(jìn)程。它按照配置文件/etc/initab的要求居兆，完成系統(tǒng)啟動工作覆山，創(chuàng)建編號為1號、2號...的若干終端注冊進(jìn)程getty泥栖。
在多處理器系統(tǒng)中簇宽，每個CPU都有一個進(jìn)程0，主要打開機(jī)器電源吧享，計算機(jī)的BIOS就啟動一個CPU魏割，同時禁用其他CPU。運(yùn)行的CPU 上的swapper進(jìn)程初初始化內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)钢颂，然后激活其他的并且使用copy_process()函數(shù)創(chuàng)建另外的swapper進(jìn)程钞它，把0 傳遞給新創(chuàng)建的swapper進(jìn)程作為他們進(jìn)程的PID.
fork()
進(jìn)程在內(nèi)存里有三部分的數(shù)據(jù)——代碼段、堆棧段和數(shù)據(jù)段殊鞭。這三個部分是構(gòu)成一個完整的執(zhí)行序列的必要的部分遭垛。
代碼段——存放了程序代碼的內(nèi)存空間。這個最容易理解钱豁，不就是程序在機(jī)器內(nèi)的表示而已嘛耻卡。注意假如機(jī)器中有數(shù)個進(jìn)程運(yùn)行相同的一個程序，那么它們就可以使用相同的代碼段牲尺。也就是說如果fork()出來了一個子進(jìn)程卵酪，子進(jìn)程和父進(jìn)程實際上使用的是相同的代碼段幌蚊。
堆棧段——存放的就是子程序的返回地址、子程序的參數(shù)以及程序的局部變量溃卡。
數(shù)據(jù)段——全局變量和靜態(tài)變量
父子進(jìn)程使用相同的代碼段溢豆，但是會擁有各自的數(shù)據(jù)段和堆棧段。
void main()
{
pid_t pid;
pid=fork();
if(pid==0)
{
//子進(jìn)程任務(wù)
}
else if(pid>0)
{
//父進(jìn)程任務(wù)
}
}
執(zhí)行過程是這樣的：
1.操作系統(tǒng)分配內(nèi)存給父進(jìn)程瘸羡，包括上面提到的三個段漩仙，就是會在堆棧段里有一塊空間是用來存放pid變量的。
2.接著內(nèi)核調(diào)度父進(jìn)程執(zhí)行fork()函數(shù)(這個函數(shù)里實際上使用了系統(tǒng)調(diào)用)犹赖，這時候子進(jìn)程才會出現(xiàn)队他，內(nèi)核會將父進(jìn)程的數(shù)據(jù)段和堆棧段作一個拷貝給子進(jìn)程，注意這時子進(jìn)程的堆棧段里一定會有一個空間用來存放pid變量峻村！然后系統(tǒng)調(diào)用成功麸折，內(nèi)核給父進(jìn)程堆棧段里的pid變量賦上子進(jìn)程的pid號，而給子進(jìn)程堆棧段里的pid變量賦上0粘昨。
3.接下來還是交給內(nèi)核調(diào)度決定執(zhí)行的是子進(jìn)程還是父進(jìn)程（一般內(nèi)核會先給子進(jìn)程執(zhí)行）垢啼。如果是父進(jìn)程，它的下一句代碼就是判斷pid變量的大小张肾，它會去它的堆棧段里存放pid變量的地方取出pid來進(jìn)行比較芭析，它會發(fā)現(xiàn)pid>0，所以接下來它就去執(zhí)行——父進(jìn)程任務(wù)吞瞪；如果是子進(jìn)程馁启，由于同樣的代碼段，它也會去比較它自己的pid變量芍秆，發(fā)現(xiàn)pid=0进统，所以接下來它會去執(zhí)行——子進(jìn)程任務(wù)。
沒有一個函數(shù)可以使父進(jìn)程獲取起所有子進(jìn)程
一個進(jìn)程只會有一個父進(jìn)程
父子進(jìn)程利用共享內(nèi)存通信
fork與vfork的區(qū)別
1.vfork保證子進(jìn)程先運(yùn)行浪听，在它調(diào)用exec或exit之后父進(jìn)程才可能被調(diào)度運(yùn)行。如果在調(diào)用這兩個函數(shù)之前子進(jìn)程依賴于父進(jìn)程的進(jìn)一步動作眉菱，則會導(dǎo)致死鎖迹栓。
2.fork要拷貝父進(jìn)程的進(jìn)程環(huán)境；而vfork則不需要完全拷貝父進(jìn)程的進(jìn)程環(huán)境俭缓，在子進(jìn)程沒有調(diào)用exec和exit之前克伊，子進(jìn)程與父進(jìn)程共享進(jìn)程環(huán)境，相當(dāng)于線程的概念华坦，此時父進(jìn)程阻塞等待愿吹。
為什么會有vfork呢?
因為以前的fork當(dāng)它創(chuàng)建一個子進(jìn)程時，將會創(chuàng)建一個新的地址空間惜姐，并且拷貝父進(jìn)程的資源犁跪，然后將會有兩種行為：
1.執(zhí)行從父進(jìn)程那里拷貝過來的代碼段
2.調(diào)用一個exec執(zhí)行一個新的代碼段
當(dāng)進(jìn)程調(diào)用exec函數(shù)時椿息，一個新程序替換了當(dāng)前進(jìn)程的正文，數(shù)據(jù)坷衍，堆和棧段寝优。這樣，前面的拷貝工作就是白費(fèi)力氣了枫耳，這種情況下乏矾，聰明的人就想出了vfork。vfork并不復(fù)制父進(jìn)程的進(jìn)程環(huán)境迁杨，子進(jìn)程在父進(jìn)程的地址空間中運(yùn)行钻心，所以子進(jìn)程不能進(jìn)行寫操作，并且在兒子“霸占”著老子的房子時候铅协，要委屈老子一下了捷沸，讓他在外面歇著（阻塞），一旦兒子執(zhí)行了exec或者exit后警医，相當(dāng)于兒子買了自己的房子了亿胸，這時候就相當(dāng)于分家了。
exit和return
1.exit用于結(jié)束正在運(yùn)行的整個程序预皇，它將參數(shù)返回給OS侈玄，把控制權(quán)交給操作系統(tǒng)；而return 是退出當(dāng)前函數(shù)吟温，返回函數(shù)值序仙，把控制權(quán)交給調(diào)用函數(shù)。
- exit是系統(tǒng)調(diào)用級別鲁豪，它表示一個進(jìn)程的結(jié)束潘悼；而return 是語言級別的，它表示調(diào)用堆棧的返回爬橡。
- 在main函數(shù)結(jié)束時治唤，會隱式地調(diào)用exit函數(shù)，所以一般程序執(zhí)行到main()結(jié)尾時糙申，則結(jié)束主進(jìn)程宾添。exit將刪除進(jìn)程使用的內(nèi)存空間，同時把錯誤信息返回給父進(jìn)程柜裸。
- void exit(int status); 一般status為0缕陕，表示正常退出，非0表示非正常退出疙挺。
exit函數(shù)和return函數(shù)的主要區(qū)別是：
1）exit用于在程序運(yùn)行的過程中隨時結(jié)束程序扛邑，其參數(shù)是返回給OS的。也可以這么講：exit函數(shù)是退出應(yīng)用程序,并將應(yīng)用程序的一個狀態(tài)返回給OS铐然，這個狀態(tài)標(biāo)識了應(yīng)用程序的一些運(yùn)行信息蔬崩。
main函數(shù)結(jié)束時也會隱式地調(diào)用exit函數(shù)恶座，exit函數(shù)運(yùn)行時首先會執(zhí)行由atexit()函數(shù)登記的函數(shù)，然后會做一些自身的清理工作舱殿，同時刷新所有輸出流奥裸、關(guān)閉所有打開的流并且關(guān)閉通過標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)tmpfile()創(chuàng)建的臨時文件。
exit是系統(tǒng)調(diào)用級別的沪袭，它表示了一個進(jìn)程的結(jié)束湾宙，它將刪除進(jìn)程使用的內(nèi)存空間，同時把錯誤信息返回父進(jìn)程冈绊。通常情況：exit(0)表示程序正常, exit(1)和exit(-1)表示程序異常退出侠鳄，exit(2)表示系統(tǒng)找不到指定的文件。在整個程序中死宣，只要調(diào)用exit就結(jié)束伟恶。
2）return是語言級別的，它表示了調(diào)用堆棧的返回毅该；return是返回函數(shù)值并退出函數(shù)博秫，通常0為正常退出，非0為非正常退出眶掌，請注意挡育，如果是在主函數(shù)main, 自然也就結(jié)束當(dāng)前進(jìn)程了（也就是說，在main()里面朴爬，你可以用return n即寒，也能夠直接用exit(n)來做），如果不是在main函數(shù)中召噩，那就是退回上一層調(diào)用母赵。在多個進(jìn)程時，如果有時要檢測上個進(jìn)程是否正常退出具滴，就要用到上個進(jìn)程的返回值凹嘲。
exit()與_exit()的區(qū)別
_exit 函數(shù)的作用是：直接使進(jìn)程停止運(yùn)行，清除其使用的內(nèi)存空間构韵，并清除其在內(nèi)核的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)施绎；exit 函數(shù)則在這些基礎(chǔ)上做了一些小動作，在執(zhí)行退出之前還加了若干道工序贞绳。exit() 函數(shù)與 _exit() 函數(shù)的最大區(qū)別在于exit()函數(shù)在調(diào)用exit 系統(tǒng)調(diào)用前要檢查文件的打開情況，把文件緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫回文件致稀。也就是圖中的“清理I/O緩沖”冈闭。
實際用戶 有效用戶 保存的設(shè)置用戶
文件的訪問權(quán)限包括讀寫和執(zhí)行。判斷某個進(jìn)程對文件有何權(quán)限時抖单，內(nèi)核會將非超級用戶進(jìn)程的有效ID與文件的所有者ID進(jìn)行比較萎攒，當(dāng)然遇八，也可能需要比較有效組ID，這關(guān)系到具體的權(quán)限測試方法耍休，先不在這里說明刃永。而超級用戶創(chuàng)建的進(jìn)程是允許訪問整個文件系統(tǒng)的。它的有效ID等于0羊精。不過斯够，這里還有一點需要說明的是，僅僅有合適的有效ID喧锦，還不一定就能獲得所有或者部分權(quán)限读规。你需要得到被訪問文件的允許，這就是文件訪問權(quán)限位（用戶讀燃少、用戶寫束亏、組讀等）的責(zé)任了。
這里又牽涉到一個“ID”阵具，即文件的所有者ID碍遍。文件的所有者ID是什么呢？創(chuàng)建文件是由某用戶的進(jìn)程實現(xiàn)的吧阳液？所以在創(chuàng)建新文件的時候怕敬，就將該進(jìn)程的有效ID作為該文件的所有者ID了。APUE里面有時又將文件的所有者ID稱為“文件的用戶ID”趁舀。
一般情況下赖捌，進(jìn)程的有效用戶ID就被設(shè)成執(zhí)行該進(jìn)程的實際用戶ID。比如矮烹，用戶usr01執(zhí)行了進(jìn)程process越庇，process的有效用戶ID就設(shè)成了用戶usr01的ID（實際用戶ID）。但是有的時候奉狈，一個進(jìn)程可能要去執(zhí)行其他用戶創(chuàng)建的文件卤唉。這時，該進(jìn)程的有效ID和該文件的所有者ID是不同的（記住文件的所有者Id就是最初創(chuàng)建它的進(jìn)程有效ID）仁期。但是如果文件設(shè)置了“設(shè)置用戶ID位”或者“設(shè)置組ID位”桑驱，那么該進(jìn)程在執(zhí)行該文件的時候，就會將進(jìn)程的有效ID臨時更改為文件的所有者ID跛蛋。
設(shè)置用戶ID：設(shè)置用戶ID是由exec函數(shù)復(fù)制有效用戶ID得來的熬的。所以說設(shè)置用戶ID是進(jìn)程有效ID的副本。為什么要保留進(jìn)程有效ID的副本呢赊级？剛才講到文件有設(shè)置用戶ID位時押框，內(nèi)核會將執(zhí)行進(jìn)程的有效ID臨時更改為文件的所有者ID。
