在了解了Linux的常見命令之后,下面詳細(xì)講解Linux的啟動過程。Linux的啟動過程包含了Linux工作原理的精髓,而且在嵌入式開發(fā)過程中非常需要這方面的知識。
init進(jìn)程的作用是啟動Linux系統(tǒng)服務(wù)(也就是運行在后臺的守護(hù)進(jìn)程)。Linux的系統(tǒng)服務(wù)包括兩種,第一種是獨立運行的系統(tǒng)服務(wù),它們常駐內(nèi)存中,自開機(jī)后一直運行著(如httpd),具有很快的響應(yīng)速度;第二種是由xinet設(shè)定的服務(wù)。
在Linux下安裝一個完整的軟件(嵌入式Linux的必備工具——交叉編譯工具),掌握Linux常見命令,學(xué)會設(shè)置環(huán)境變量,同時搭建起嵌入式Linux的交叉編譯環(huán)境(關(guān)于交叉編譯的具體概念在本書后面會詳細(xì)講解),為今后的實驗打下良好的基礎(chǔ)。
C語言最早是由貝爾實驗室的Dennis Ritchie為了UNIX的輔助開發(fā)而編寫的,它是在B語言的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。盡管C語言不是專門針對UNIX操作系統(tǒng)或機(jī)器編寫的,但它與UNIX系統(tǒng)的關(guān)系十分緊密。由于它的硬件無關(guān)性和可移植性,使C語言逐漸成為世界上使用最廣泛的計算機(jī)語言。
讀者通過親自動手安裝Linux操作系統(tǒng),對Linux有個初步的認(rèn)識,并且加深對Linux中的基本概念的理解,熟悉Linux文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)。
調(diào)試是所有程序員都會面臨的問題。如何提高程序員的調(diào)試效率,更好、更快地定位程序中的問題從而加快程序開發(fā)的進(jìn)度,是大家都很關(guān)注的問題。就如讀者熟知的Windows下的一些調(diào)試工具,如Visual Studio自帶的設(shè)置斷點、單步跟蹤等,都受到了廣大用戶的贊賞。
在上一小節(jié),讀者已經(jīng)了解到了make項目管理器的強(qiáng)大功能。的確,makefile可以幫助make完成它的使命,但要承認(rèn)的是,編寫makefile確實不是一件輕松的事,尤其對于一個較大的項目而言更是如此。那么,有沒有一種輕松的手段生成makefile而同時又能讓用戶享受make的優(yōu)越性呢?
本章是Linux中進(jìn)行C語言編程的基礎(chǔ),首先講解了C語言編程的關(guān)鍵點,這里關(guān)鍵要了解編輯器、編譯鏈接器、調(diào)試器及項目管理工具等概念。
串口是計算機(jī)一種常用的接口,常用的串口有RS-232-C接口。它是于1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn),它的全稱是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。
本章前面幾節(jié)所述的文件及I/O讀寫都是基于文件描述符的。這些都是基本的I/O控制,是不帶緩存的。而本節(jié)所要討論的I/O操作都是基于流緩沖的,它是符合ANSI C的標(biāo)準(zhǔn)I/O處理,這里有很多函數(shù)讀者已經(jīng)非常熟悉了(如printf()、scantf()函數(shù)等),因此本節(jié)中僅簡要介紹最主要的函數(shù)。
本書在第2章中介紹“ps”的命令時提到過管道,當(dāng)時指出了管道是Linux中一種很重要的通信方式,它是把一個程序的輸出直接連接到另一個程序的輸入,這里仍以第2章中的“ps –ef | grep ntp”為例,描述管道的通信過程,如圖8.2所示
本章首先講解了系統(tǒng)調(diào)用(System Call)、用戶函數(shù)接口(API)和系統(tǒng)命令之間的聯(lián)系和區(qū)別,這也是貫穿本書的一條主線,本書就是按照系統(tǒng)命令、用戶函數(shù)接口(API)系統(tǒng)調(diào)用的順序逐層深入講解,希望讀者能有一個較為深刻的認(rèn)識。
進(jìn)程的概念首先是在20世紀(jì)60年代初期由MIT的Multics系統(tǒng)和IBM的TSS/360系統(tǒng)引入的。在40多年的發(fā)展中,人們對進(jìn)程有過各種各樣的定義?,F(xiàn)列舉較為著名的幾種。
在Linux中創(chuàng)建一個新進(jìn)程的惟一方法是使用fork()函數(shù)。fork()函數(shù)是Linux中一個非常重要的函數(shù),和讀者以往遇到的函數(shù)有一些區(qū)別,因為它看起來執(zhí)行一次卻返回兩個值。難道一個函數(shù)真的能返回兩個值嗎?希望讀者能認(rèn)真地學(xué)習(xí)這一部分的內(nèi)容。
通過編寫多進(jìn)程程序,使讀者熟練掌握fork()、exec()、wait()和waitpid()等函數(shù)的使用,進(jìn)一步理解在Linux中多進(jìn)程編程的步驟。
本章主要介紹進(jìn)程的控制開發(fā),首先給出了進(jìn)程的基本概念,Linux下進(jìn)程的基本結(jié)構(gòu)、模式與類型以及Linux進(jìn)程管理。進(jìn)程是Linux中程序運行和資源管理的最小單位,對進(jìn)程的處理也是嵌入式Linux應(yīng)用編程的基礎(chǔ),因此,讀者一定要牢牢掌握。
信號是UNIX中所使用的進(jìn)程通信的一種最古老的方法。它是在軟件層次上對中斷機(jī)制的一種模擬,是一種異步通信方式。信號可以直接進(jìn)行用戶空間進(jìn)程和內(nèi)核進(jìn)程之間的交互,內(nèi)核進(jìn)程也可以利用它來通知用戶空間進(jìn)程發(fā)生了哪些系統(tǒng)事件。它可以在任何時候發(fā)給某一進(jìn)程,而無需知道該進(jìn)程的狀態(tài)。
在多任務(wù)操作系統(tǒng)環(huán)境下,多個進(jìn)程會同時運行,并且一些進(jìn)程之間可能存在一定的關(guān)聯(lián)。多個進(jìn)程可能為了完成同一個任務(wù)會相互協(xié)作,這樣形成進(jìn)程之間的同步關(guān)系。而且在不同進(jìn)程之間,為了爭奪有限的系統(tǒng)資源(硬件或軟件資源)會進(jìn)入競爭狀態(tài),這就是進(jìn)程之間的互斥關(guān)系。
可以說,共享內(nèi)存是一種最為高效的進(jìn)程間通信方式。因為進(jìn)程可以直接讀寫內(nèi)存,不需要任何數(shù)據(jù)的復(fù)制。為了在多個進(jìn)程間交換信息,內(nèi)核專門留出了一塊內(nèi)存區(qū)。這段內(nèi)存區(qū)可以由需要訪問的進(jìn)程將其映射到自己的私有地址空間。因此,進(jìn)程就可以直接讀寫這一內(nèi)存區(qū)而不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的復(fù)制,從而大大提高了效率。
顧名思義,消息隊列就是一些消息的列表。用戶可以從消息隊列中添加消息和讀取消息等。從這點上看,消息隊列具有一定的FIFO特性,但是它可以實現(xiàn)消息的隨機(jī)查詢,比FIFO具有更大的優(yōu)勢。同時,這些消息又是存在于內(nèi)核中的,由“隊列ID”來標(biāo)識。