立项服务与进程管理
创建进程的系统调用叫作 fork。在 Linux 里，当父进程调用 fork 创建进程的时候，子进程将各个子系统为父进程创建的数据结构也全部拷贝了一份，甚至连程序代码也是拷贝过来的。按理说，如果不进行特殊的处理，父进程和子进程都按相同的程序代码进行下去，这样就没有意义了。
所以，我们往往会这样处理：对于 fork 系统调用的返回值，如果当前进程是子进程，就返回 0；如果当前进程是父进程，就返回子进程的进程号。这样首先在返回值这里就有了一个区分，然后通过 if-else 语句判断，如果是父进程，还接着做原来应该做的事情；如果是子进程，需要请求另一个系统调用execve来执行另一个程序，这个时候，子进程和父进程就彻底分道扬镳了，也即产生了一个分支（fork）了。
有时候，父进程要关心子进程的运行情况，有个系统调用waitpid，父进程可以调用它，将子进程的进程号作为参数传给它，这样父进程就知道子进程运行完了没有，成功与否。
会议室管理与内存管理
在操作系统中，每个进程都有自己的内存，互相之间不干扰，有独立的进程内存空间。
对于进程的内存空间来讲，放程序代码的这部分，我们称为代码段；放进程运行中产生数据的这部分，我们称为数据段，其中局部变量的部分，在当前函数执行的时候起作用，当进入另一个函数时，这个变量就释放了；也有动态分配的，会较长时间保存，指明才销毁的，这部分称为堆（Heap）。
这里我们介绍两个在堆里面分配内存的系统调用，brk和mmap。
当分配的内存数量比较小的时候，使用 brk，会和原来的堆的数据连在一起，这就像多分配两三个工位，在原来的区域旁边搬两把椅子就行了。当分配的内存数量比较大的时候，使用 mmap，会重新划分一块区域，也就是说，当办公空间需要太多的时候，索性来个一整块。
档案库管理与文件管理
文件管理其实花样不多，无非是创建、打开、读、写等。对于文件的操作，下面这六个系统调用是最重要的：
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对于已经有的文件，可以使用open打开这个文件，close关闭这个文件；
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对于没有的文件，可以使用creat创建文件；
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打开文件以后，可以使用lseek跳到文件的某个位置；
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可以对文件的内容进行读写，读的系统调用是read，写是write。
Linux 里有一个特点，那就是一切皆文件。
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启动一个进程，需要一个程序文件，这是一个二进制文件。
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启动的时候，要加载一些配置文件，例如 yml、properties 等，这是文本文件；启动之后会打印一些日志，如果写到硬盘上，也是文本文件。
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但是如果我想把日志打印到交互控制台上，在命令行上打印出来，这其实也是一个文件，是标准输出stdout 文件。
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这个进程的输出可以作为另一个进程的输入，这种方式称为管道，管道也是一个文件。
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进程可以通过网络和其他进程进行通信，建立的Socket，也是一个文件。
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进程需要访问外部设备，设备也是一个文件。
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文件都被存储在文件夹里面，文件夹也是一个文件。
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进程运行起来，要想看到进程运行的情况，会在 /proc 下面有对应的进程号，也是一系列文件。
每个文件，Linux 都会分配一个文件描述符（File Descriptor），这是一个整数。有了这个文件描述符，我们就可以使用系统调用，查看或者干预进程运行的方方面面。
文件操作是贯穿始终的，这也是“一切皆文件”的优势，就是统一了操作的入口，提供了极大的便利。
项目异常处理与信号处理
当项目遇到异常情况，例如项目中断，做到一半不做了。这时候就需要发送一个信号（Signal）给项目组。经常遇到的信号有以下几种：
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在执行一个程序的时候，在键盘输入“CTRL+C”，这就是中断的信号，正在执行的命令就会中止退出；
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如果非法访问内存，例如你跑到别人的会议室，可能会看到不该看的东西；
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硬件故障，设备出了问题，当然要通知项目组；
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用户进程通过kill函数，将一个用户信号发送给另一个进程。
当项目组收到信号的时候，项目组需要决定如何处理这些异常情况。
对于一些不严重的信号，可以忽略，该干啥干啥，但是像 SIGKILL（用于终止一个进程的信号）和 SIGSTOP（用于中止一个进程的信号）是不能忽略的，可以执行对于该信号的默认动作。每种信号都定义了默认的动作，例如硬件故障，默认终止；也可以提供信号处理函数，可以通过sigaction系统调用，注册一个信号处理函数。
提供了信号处理服务，项目执行过程中一旦有变动，就可以及时处理了。
项目组间沟通与进程间通信
当某个项目比较大的时候，可能分成多个项目组，不同的项目组需要相互交流、相互配合才能完成，这就需要一个项目组之间的沟通机制。项目组之间的沟通方式有很多种，我们来一一规划。
首先就是发个消息，不需要一段很长的数据，这种方式称为消息队列（Message Queue）。由于一个公司内的多个项目组沟通时，这个消息队列是在内核里的，我们可以通过msgget创建一个新的队列，msgsnd将消息发送到消息队列，而消息接收方可以使用msgrcv从队列中取消息。
当两个项目组需要交互的信息比较大的时候，可以使用共享内存的方式，可以通过shmget创建一个共享内存块，通过shmat将共享内存映射到自己的内存空间，然后就可以读写了。
但是，两个项目组共同访问一个会议室里的数据，就会存在“竞争”问题。如果大家同时修改同一块数据咋办？这就需要有一种方式，让不同的人能够排他地访问，这就是信号量的机制 Semaphore。
这个机制比较复杂，我这里说一种简单的场景。对于只允许一个人访问的需求，我们可以将信号量设为 1。当一个人要访问的时候，先调用sem_wait。如果这时候没有人访问，则占用这个信号量，他就可以开始访问了。如果这个时候另一个人要访问，也会调用sem_wait。由于前一个人已经在访问了，所以后面这个人就必须等待上一个人访问完之后才能访问。当上一个人访问完毕后，会调用sem_post将信号量释放，于是下一个人等待结束，可以访问这个资源了。
公司间沟通与网络通信
这台 Linux 要和另一台 Linux 交流，这时候，我们就需要用到网络服务。不同机器的通过网络相互通信，要遵循相同的网络协议，即TCP/IP 网络协议栈。Linux 内核里有对于网络协议栈的实现。如何暴露出服务给项目组使用呢？
网络服务是通过套接字 Socket 来提供服务的，在通信之前，双方都要建立一个 Socket。我们可以通过 Socket 系统调用建立一个 Socket。Socket 也是一个文件，也有一个文件描述符，也可以通过读写函数进行通信。
中介与 Glibc
为了对用户更友好，我们还可以使用中介Glibc，有事情找它就行，它会转换成为系统调用，帮你调用。
Glibc 是 Linux 下使用的开源的标准 C 库，它是 GNU 发布的 libc 库。Glibc 为程序员提供丰富的 API，除了例如字符串处理、数学运算等用户态服务之外，最重要的是封装了操作系统提供的系统服务，即系统调用的封装。
每个特定的系统调用对应了至少一个 Glibc 封装的库函数，比如说，系统提供的打开文件系统调用 sys_open 对应的 open 函数。
有时候，Glibc 一个单独的 API 可能调用多个系统调用，比如说，Glibc 提供的 printf 函数就会调用如 sys_open、sys_mmap、sys_write、sys_close 等等系统调用。
也有时候，多个 API 也可能只对应同一个系统调用，如 Glibc 下实现的 malloc、calloc、free 等函数用来分配和释放内存，都利用了内核的 sys_brk 的系统调用。
课堂练习
有个命令 strace，常用来跟踪进程执行时系统调用和所接收的信号。你可以试一下咱们学过的命令行，看看都执行了哪些系统调用。
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