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Linux内核编程一直是我很想掌握的一个技能。如果问我为什么,我也说不上来。
也许是希望有一天自己的名字也出现在内核开发组的邮件列表里?或是内核发行文件的CREDITS上?
也许是吧。其实更多的,可能是对于底层的崇拜,以及对于内核的求索精神。
想到操作系统的繁杂,想到软件系统之间的衔接,内心觉得精妙的同时,更是深深的迷恋。
所以从这篇文章开始,我要真正的走进Linux内核里了,让代码指引我,去奇妙的世界一探究竟。
在这篇文章中,一起来对内核说Hello World。
本次的编程环境:
没有安装内核的,可能需要安装一下内核源码包
kernel-devel-2.6.32-642.4.2.el6.x86_64
yum install kernel-devel-2.6.32-642.4.2.el6.x86_64
安装好之后,这个版本内核可以在/usr/src/linux找到。
然后话不多说,首先看代码。
1 | //20160904 |
以上代码是kernel_hello_world.c内容。
作为内核模块,在编译的时候,Makefile文件这样写:
1 | #File:Makefile |
然后可以通过这条命令来编译:
1 | make -C /usr/src/linux SUBDIRS=$PWD modules |
编译好以后,目录下面的文件可能是这样子:
kernel_hello_world.ko.unsigned kernel_hello_world.o Module.symvers
kernel_hello_world.c kernel_hello_world.mod.c Makefile
kernel_hello_world.ko kernel_hello_world.mod.o modules.order
有这么多文件被生成,其中kernel_hello_world.ko就是本次编译出来的内核模块文件,在Linux内核中有很多这样的模块,它们可能充当着不同的角色,可能是驱动,也可能是各种设备。
这个模块会在/var/log/message文件中打印一行字,即Hello,World! –from the kernel space…
可以使用insmod kernel_hello_world.ko来将这个模块载入到内核,使用lsmod来查看是否已经加载,使用rmmod kernel_hello_world.ko来卸载这个模块。
可以tail /var/log/message来看一下是否成功执行了呢?
Hello,Kernel.
本次的编程环境:
在内核的源代码中定义了很多进程和进程调度相关的内容。其实Linux内核中所有关于进程的表示全都放在进程描述符这个庞大的结构体当中,关于这个结构体的内容和定义,可以在内核的linux/sched.h文件中找到。
现在就来通过编程实现对进程描述符的操作,主要是读取。至于修改等操作,将在后面的内容中提到。
通过对进程描述符的读取,可以获取进程的一切内容,包括进程的ID,进程的地址空间等等。
不多说,上代码:
1 | //20160912 |
以上的代码,主要就是通过引入内核头文件,进而引用进程描述符中的指针,并通过这种方式获取当前进程和相关进程的描述信息。
Makefile文件如下:
#Makefile
obj-m += currentptr.o
编译的指令:
make -C /usr/src/linux SUBDIRS=$PWD modules
然后通过insmod把模块装载进内核,首先tty输出了Hello tty!
同时在/var/log/message中,模块打印出了这些内容:
Sep 12 10:35:36 centos kernel: Hello -- from the kernel...
Sep 12 10:35:36 centos kernel: Parent pid: 2235(bash)
Sep 12 10:35:36 centos kernel: Current pid: 13197(insmod)
Sep 12 10:35:36 centos kernel: Current fs: 927961856
Sep 12 10:35:36 centos kernel: Current mm: 932613056
分别是这个进程的相关信息。
对于进程描述符的定义,在本次实验用来编译的内核源码包(kernel-devel-2.6.32-642.4.2.el6.x86_64)中,
进程描述符具体定义在include/linux/sched.h的1326行往后。
需要参考的进程具体信息都在其中,可随时参考,以备不时之需。
定义类的过程就是定义类的属性的过程。类的属性就是类的静态属性的简称,指类内包含的各项数据。类的服务被称为成员函数或方法。
通过定义继承方法,子类可以获得父类的所有属性和方法。
说明当前类中实现了哪个接口定义的功能和方法,是Java语言中实现多重继承的一种机制
描述了类内部的信息,又称为类的静态属性。类属性为简单变量。
【修饰符】 变量类型 变量名【=变量初值】
【修饰符】 类名 对象名 【=new 类名(实际参数列表)】
若使用另一个类的对象作为当前类所定义的类的属性,要保证该对象所在的类在当前类中是可已被当前类所引用的
用来规定类属性上的操作,实现类内部功能的机制,也是类与外界交互的窗口。
声明方法的语法:
【修饰符】返回值类型 方法名(参数列表)
Trows 例外名1,例外名2,… {
方法体:
局部变量声明;
语句序列;
}
特殊之处:
Java在声明类时,可以不定义构造函数,系统会自动为该类生成一个默认的构造函数,此时这个构造函数的名字与类名相同,没有任何形式参数,也不完成任何操作。
在创建一个类的新对象的同时,系统会自动调用该类的构造函数为新对象初始化。
类的访问控制符只有一个public
属性和方法的访问控制符有:
对于同一个包中的类可以不需任何说明,方便的互相访问和引用。
在不同包中的类,只有他们都声明为public时,然后再在程序头部声明import后才可以被访问和引用相应的类。
publici修饰的类的属性称为公共属性,如果公共属性属于一个公共类,则可以被所有的其他类使用。
public修饰符会造成安全性和数据封装性下降,应尽量减少public属性的使用。
缺省访问控制符规定该类只能被同一个包中的类访问和引用,而不可以被其他包中的类引用,这种特性称为包访问性。
类内的属性和方法如果没有访问控制符来限定,也说明他们具有包访问性,可以被同一个包中的其他类所访问和调用。
用private修饰的属性或方法只能被该类自身所访问和修改,而不能被任何其他类,包括该类的子类来获取和引用。
procted修饰的属性可以被该类自身和包中的类访问。
静态属性
被static修饰的属性称为静态属性,静态属性是一个公共的存储单元。任何一个类的对象访问它时取到的都是相同的值,任何一个类的对象去修改它时,都是在对同一个内存单元做操作。
static修饰符修饰的属性是属于类的公共属性
static修饰符修饰的方法是属于整个类的方法
不用static修饰符修饰的方法是属于某个具体对象或实例的方法
声明一个方法的static至少有三重含义:
静态初始化器
是由关键字static引导的一对大括号括起的语句组。
静态初始化器与构造函数的区别:
构造函数是对每个新创建的对象初始化,而静态初始化器是对每个类进行初始化。
构造函数是在用new运算符产生新对象时由系统自动执行,而静态初始化器则是在它所属的类加载入内存时由系统调用运行的。
不同于构造函数,静态初始化器不是方法,没有方法名,返回值和参数列表。
抽象类
当一个类被生命为abstract时,这个类被称为抽象类。
所谓抽象类就是没有具体实例对象的类。
抽象类是它所有子类的公共属性的集合。
使用抽象类的一大优点就是可以利用这些公共属性来提高开发和维护程序的效率。
最终类,最终属性,最终方法,终结器
最终类
如果一个类被final修饰符所修饰和限定,说明这个类不可能拥有子类
最终属性
final就是用来修饰常量的修饰符,一个类的成员变量如果被声明为final,那么它的取值在程序的执行过程中都不会改变,也就是一个常量
用final修饰符说明常量时:
需要说明常量的数据类型
需要同时指出常量的具体取值
因为所有类的对象的常量成员,其数值都固定一致,为了节省空间,常量通常都被声明为static。
final修饰符所修饰的类方法,是功能和内部语句都不能被更改的最终方法,即是不能被当前类的子类重载的方法。
final方法固定所对应的具体操作,防止子类对父类关键方法的错误的重定义,保证了程序的安全性和正确性。
所有已被private修饰符限定为私有的方法,以及所包含在final类中的方法,都被缺省的认为是final的。
protected void finalize(){}
终结器是一个名为finalize的方法,没有产生列表和返回值。
volatile修饰符
被volatile修饰的类的属性可能同时被几个线程控制和修改,通常用来修饰受外部输入的属性。
以Debian系发行版Kali为例
首先,安装fcitx输入法框架和fcitx-pinyin作为默认的拼音输入法:
1 | apt-get install fcitx fcitx-pinyin |
安装好之后,系统应该会多出这两个图标(在gnome桌面下)
之后,将系统的输入源切换到fcitx,运行
1 | im-config |
或是在菜单中,点击这个红圈圈住的图标:
一路下一步,在最后一步选择fcitx
切换好之后,在fcitx中配置pinyin输入法:
选择pinyin即可,不需要选择google拼音(感觉并没有fcitx-pinyin好用)
然后重启系统,或是重启X11系统。
然后就可以用啦,默认是Ctrl+空格切换输入法:
如果不想用Ctrl+空格切换输入法,可以改为使用shift切换输入法,同样是在fcitx中配置:
之前研究Linux设备驱动时做的零零散散的笔记,整理出来,方便以后复习。
例如:
unix图形界面分为X服务器和窗口会话管理器,X服务器理解硬件及提供统一的接口给用户程序,窗口管理器实现了特别的策略但对硬件一无所知。
目标:实现对策略透明
进程管理
负责创建和销毁进程,并处理它们与外部的联系(输入和输出)。
实现了多个进程在一个单个或几个CPU之上的抽象。
内存管理
为每一个进程在有限的可用资源上建立了虚拟地址空间。
文件系统
在非结构化的硬件之上建立了一个结构化的文件系统。
设备控制
全部设备的控制操作都由特定的寻址设备相关的代码来进行。
网络
系统负责在程序和网络接口之间递送数据报文。
Linux特性:可以在运行时扩展由内核提供的特性,可以在系统正在运行的时候增加内核的功能(也可以去除)。
每块可以在运行时添加到内核的代码被称为一个模块。通过insmod和rmmod程序去连接。
字符设备
字符(char)设备是一种可以当作字节流来存取的设备。这样的驱动常常实现open,close,read,write系统调用。
例如:文本控制台(/dev/console),串口(/dev/ttyS0)
块设备
通过位于/dev目录的文件系统节点来存取,可以驻有文件系统。与字符设备的区别在于内部管理数据的方式上–块设备允许一次传送任意数据的字节。
网络接口
负责发送和接收数据报文
小心对待输入,未初始化的内存等,从内核获取的任何内存应当清零或者在其可用之前进行初始化。
Linux系统中使用的每一个软件包存有自己的发行版本号,它们之间存在相互依赖性。
scull
Simple Character Utility for Loading Localities
设备编号
[root@centos ~]$ ll /dev
total 0 主编号,次编号
drwxr-xr-x. 2 root root 640 May 12 22:24 block
crw-------. 1 root root 10, 234 May 12 22:24 btrfs-control
drwxr-xr-x. 3 root root 60 May 12 22:24 bus
lrwxrwxrwx. 1 root root 3 May 12 22:24 cdrom -> sr0
drwxr-xr-x. 3 root root 80 May 12 22:24 cpu
crw-rw----. 1 root root 10, 62 May 12 22:24 crash
drwxr-xr-x. 6 root root 120 May 12 22:24 disk
brw-rw----. 1 root disk 253, 0 May 12 22:24 dm-0
drwxr-xr-x. 2 root root 60 May 12 22:24 dri
lrwxrwxrwx. 1 root root 3 May 12 22:24 fb -> fb0
crw-rw----. 1 root root 29, 0 May 12 22:24 fb0
crw-rw-rw-. 1 root root 1, 7 May 12 22:24 full
主编号标识设备相连的驱动,次编号被内核用来决定引用哪个设备。
环境:
Windows 10
Python 2.7.10
0x01 安装PyQt4
在这个页面下载,注意选对版本。
https://riverbankcomputing.com/software/pyqt/download
我选择的版本是 PyQt4-4.11.4-gpl-Py2.7-Qt4.8.7-x64.exe
0x02 编写测试脚本
1 | import sys |
如果成功运行并弹出一个空白的窗口,说明PyQt4已经安装上了。
0x03 使用PyQt4的QtWebKit实现解析Dom
待续。
VC
1 | #include <stdio.h> |
GCC
1 | #include <stdio.h> |
1 | array = (1..10).to_a |
1 | length = array.length |
1 | length = array.length-1 |
1 | for i in array do |
1 | array.each{x print x," "} |
1 | length = array.length |
1 | length = array.length |
1 | array.each_index do i |
1 | require 'mysql' |
1 | #!/bin/ruby |
1 | require 'sqlite3' |
服务端:
1 | require 'socket' |
客户端:
1 | require 'socket' |
rubygems.org上的gem文档访问起来太慢了,其实gem本身就自带doc的功能
安装gem的时候会默认安装相应gem的doc,如果不想占用空间安装doc,则gem install XXX –no-doc 即可。
使用下列命令可以启动gem自带的文档:
1 | gem server --port 1234 |
然后访问 http://localhost:1234 就可以查看相关的gem文档。
1 | puts "\033[1m前景色\033[0m\n" |

Ruby json gem
https://rubygems.global.ssl.fastly.net/gems/json-1.8.3.gem
树莓派wiringpi gpio包
http://pi.gadgetoid.com/article/wiringpi-as-a-ruby-gem
参考自:http://rvm.io/rvm/install
首先添加gpg公钥:
1 | gpg --keyserver hkp://keys.gnupg.net --recv-keys 409B6B1796C275462A1703113804BB82D39DC0E3 |
安装稳定版本的rvm
1 | curl -sSL https://get.rvm.io | bash -s stable --ruby |
1 | ruby-2.3.3 - #compiling.......................................................................- |
查看/usr/local/rvm/log/1488041042_ruby-2.3.3/make.log发现是openssl版本过老导致的。
1 | rvm pkg install openssl |
第二步:编译安装ruby,指定openssl目录(我的是/usr/local/rvm/usr/)
1 | rvm install ruby-2.3.3 --with-openssl-dir=/usr/local/rvm/usr/ |
现在没有淘宝源了,只有ruby-china源
1 | gem sources --add https://gems.ruby-china.org/ --remove https://rubygems.org/ |
设置Bundler默认源为ruby-china:
1 | bundle config mirror.https://rubygems.org https://gems.ruby-china.org |
这样修改以后,即使Gemfile中指定了Source,也会用国内的源。
Python
先按F5,之后将下面的命令保存,再设置快捷键。
1 | cmd /k c:\python27\python "$(FULL_CURRENT_PATH)" & PAUSE & EXIT |
我使用的是Ctrl+F9
之后按Ctrl+s保存更改,再按Ctrl+F7即可快速在cmd中运行代码,方便调试。
Ruby
1 | cmd /k C:\Ruby22-x64\bin\ruby "$(FULL_CURRENT_PATH)" & PAUSE & EXIT |
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