1. 系统编程简介
1. 什么是系统编程
- Linux系统编程是指编写在Linux操作系统上运行的程序，这些程序可以直接与Linux内核进行交互，利用操作系统提供的各种系统调用和库函数来实现各种功能。Linux系统编程通常需要深入了解Linux操作系统的内部机制和实现原理，因为它需要开发人员能够利用系统调用、线程、进程、信号、文件I/O等底层机制来编写高效、稳定和可靠的程序。
- 在Linux系统编程中，开发人员可以利用各种编程语言（如C、C++、Python等）和开发工具来编写程序，包括编辑器、调试器、编译器等。Linux系统编程可以用于各种领域，如网络编程、系统管理、嵌入式系统、安全等。
2. Linux系统分层结构
用户空间：用户空间是Linux系统的最高层，包括所有用户进程和应用程序。在这一层中，用户可以运行各种软件，例如文本编辑器、浏览器、图像处理软件等。此层还包括用户可以访问的文件系统和各种系统服务和工具。
系统调用接口：系统调用接口是Linux内核与用户空间之间的接口层。在这一层中，应用程序使用系统调用来向内核发送请求，以获取系统资源或执行特定操作。系统调用接口提供了一组标准的系统调用，例如读写文件、创建进程和管理进程等。
内核空间：内核空间是Linux系统的中间层，它包括内核代码和数据结构。在这一层中，内核提供了各种服务和功能，例如进程管理、文件系统管理、网络管理和设备驱动程序等。此层还包括内核的各种子系统和模块，例如内存管理、调度程序、安全模块等。
硬件层：硬件层是Linux系统的最底层，它由各种物理设备组成，例如CPU、内存、磁盘、网络接口卡等。在这一层中，内核使用设备驱动程序与硬件设备进行交互，以控制和管理它们。
3. POSIX标准简介
- POSIX（Portable Operating System Interface，可移植操作系统接口）是由IEEE和Open Group联合制定的一系列标准，旨在定义一组操作系统接口，使得不同的操作系统之间可以实现可移植性。 POSIX标准主要包括以下几个方面：
- 系统调用：定义了一组标准的系统调用接口，包括文件操作、进程管理、信号处理等。
- 库函数：定义了一组标准的库函数接口，包括数学函数、字符串操作函数、时间函数等。
- 命令行接口：定义了一组标准的命令行接口，包括命令行选项、环境变量、标准输入输出等。
- 线程接口：定义了一组标准的线程接口，包括线程创建、同步和销毁等。
- POSIX标准被广泛应用于Unix和类Unix操作系统中，如Linux、macOS等。通过使用POSIX标准，开发者可以写出与具体操作系统无关的程序，提高了程序的可移植性和可重用性。