操作系统基础 | 2.6 linux组成概述4

发表于 2025-06-26 分类于 os basic

伪终端是一对虚拟设备，称为 master（主）和 slave（从）。
这对设备提供了一个双向通信的 IPC 通道，可以在两端传递数据。
伪终端的关键在于：slave 设备的接口行为和真实终端一样，这样可以让面向终端的程序连接到 slave 端，而另一个程序通过 master 端驱动它。
驱动程序写入 master 的输出会经过终端驱动的常规输入处理（如回车转为换行），然后作为输入传递给连接在 slave 的终端程序。终端程序写入 slave 的内容也会经过输出处理后传递给驱动程序。
换句话说，驱动程序扮演了传统终端用户的角色。
伪终端广泛用于 X Window 系统下的终端窗口、telnet、ssh 等网络登录服务的实现。

进程关心两类时间：
1. 实时时间（real time）：以某个标准点（如日历时间）或进程生命周期的某个固定点（如启动时刻）为基准。UNIX 系统的日历时间以自 1970 年 1 月 1 日 0 点（UTC）以来的秒数计，这一时刻称为 Epoch。
2. 进程时间（process time/CPU time）：进程自启动以来所用的 CPU 时间，包括：
  - 系统 CPU 时间：在内核态执行（如系统调用）所用时间
  - 用户 CPU 时间：在用户态执行普通代码所用时间
time 命令可以显示进程的实时时间、系统 CPU 时间和用户 CPU 时间。

客户端-服务器应用由两部分组成：
- 客户端（client）：向服务器发送请求消息，请求服务
- 服务器（server）：接收请求，执行操作，并返回响应消息
客户端和服务器之间可能有多轮请求-响应的对话。
通常，客户端与用户交互，服务器则提供对某些共享资源的访问。常见情况是多个客户端进程与一个或少数几个服务器进程通信。
客户端和服务器可以在同一台主机，也可以在通过网络连接的不同主机上。它们之间通过 IPC 机制进行通信。
将服务封装在单一服务器中的好处包括：
- 效率：集中管理资源（如打印机）比每台机器都配备资源更经济。
- 控制、协调与安全：集中资源便于统一管理、协调访问和安全控制（如防止多个客户端同时修改同一数据）。
- 异构环境兼容：在网络中，客户端和服务器可以运行在不同硬件和操作系统平台上。

实时应用（realtime applications）是指需要对输入做出及时响应的应用。通常，这类输入来自外部传感器或专用输入设备，输出则用于控制外部硬件。
典型例子包括：自动化装配线、银行ATM、飞机导航系统等。
许多实时应用要求快速响应，但其本质特征是：系统必须保证在触发事件后的一定时间内完成响应（有严格的截止时间）。
实现高实时性（尤其是极短响应时间）需要操作系统的支持。大多数操作系统并不原生支持实时性，因为实时需求与多用户分时系统的需求可能冲突。传统 UNIX 不是实时操作系统，但有实时变种。Linux 也有实时版本，且新内核正逐步支持原生实时应用。
POSIX.1b 标准为实时应用定义了一系列扩展，包括：异步I/O、共享内存、内存映射文件、内存锁定、实时时钟和定时器、可选调度策略、实时信号、消息队列和信号量等。虽然大多数 UNIX 实现并非严格意义上的实时系统，但现在普遍支持这些扩展中的部分或全部。
“real time”指日历时间或经过时间，“realtime”专指具备上述响应能力的操作系统或应用。

和其他一些 UNIX 实现类似，Linux 提供了 /proc 文件系统，它是一组挂载在 /proc 目录下的目录和文件。
/proc 是虚拟文件系统，它以文件和目录的形式向用户提供内核数据结构的接口，便于查看和修改各种系统属性。
/proc 下有一组以 /proc/PID 命名的目录（PID为进程ID），用于查看系统中每个进程的信息。
/proc 文件内容通常为人类可读的文本，可被 shell 脚本解析。程序可以直接打开、读取或写入这些文件。大多数情况下，只有特权进程才能修改 /proc 下的文件内容。
本书在介绍 Linux 编程接口时，也会介绍相关的 /proc 文件。更多信息见第12.1节。需要注意，/proc 文件系统不是标准规定的，具体细节是 Linux 特有的。