Linux操作系统及调用接口

Linux操作系统包含以下各子系统：

系统调用子系统：操作系统的功能调用同一入口；

进程管理子系统：对执行程序进行生命周期和资源管理；

内存管理子系统：对系统的内存进行管理、分配、回收、隔离；

文件子系统    ：系统内部一切皆文件，对文件进行管理；

设备子系统    ：对输入、输出设备进行管理；

网络子系统    ：负责对外交流，网络协议栈和收发网络包。

内核结构图如下：

1.虚拟文件系统VFS

　　位于用户空间和内核具体文件系统之间，是各种具体的文件系统提取出来的抽象层，为用户提供标准的文件系统调用接口。对具体的文件系统的数据结构进行抽象，以统一的接口进行处理调用（read、open）。

1. 系统IO操作（接口）

包括:a.基本文件操作：open、read、write等;  b.文件锁（避免多个用户进程对同一文件竞争操作，fcntl()对文件进行上锁），解决文件共享问题；  c.多路复用：解决I/O复用问题（系统接口重复使用）

2.1.linux IO模型（5种）

应该是：同步阻塞IO、同步非阻塞IO、多路复用IO、信号驱动IO、异步IO

　　阻塞IO模型：系统调用的IO(接口)函数未完成，会一直阻塞挂起，直到数据拷贝完成；

　　非阻塞IO模型：无论应用程序在系统调用时是否完成，都立即返回！

　　多路复用IO模型：系统调用未完成，函数等待，系统IO还可以操作其他的函数调用；（多功能）

　　异步IO：进程先让内核完成IO操作，内核在通知进程操作完成；（分道）

前四种都是同步IO，只有最后一种才是异步IO。

2.2多路复用IO（epoll、poll、select函数）

　　select和poll基本是差不多的，除了select有监听事件个数限制（1024个），其他和poll没有太大区别。用户程序每次监听，都要将其监听事件集从用户态拷贝到内核态执行，然后再返回用户态，一旦有事件触发，只能通过遍历的方式才能找到触发事件，开销很大。

　　Epoll最优秀的多路复用机制！监测无上限，在注册新事件时只需一次拷贝所有监听事件到内核即可，epoll是只关心活跃的fd，通过回调机制无序遍历，提高效率。

3标准IO操作

　　基本的IO操作（read、write、open都没有缓冲空间，用户程序必须要从用户态切换至内核态，执行相应的命令操作，再返回用户态继续执行代码。 -> 为提高用户程序执行效率，Linux还提供了标准IO操作（fopen()、fread()、fwrite()、gets()、puts()等，r,rb+,w.wb+）。带缓冲区的，基于流缓冲，将数据尽量多的写入缓存区再一次性读取，减少用户态-内核态-用户态的切换，提高程序执行效率。