Linux系统调用编程
目录
一. 理解进程和线程的概念。并在Linux系统下进行相应操作
1.1概念
1.1.1进程(Process)
1.1.2 线程(Thread)
1.2操作
1.2.1用 ps -a 命令查看系统中各进程的编号pid
1.2.2用kill 命令终止一个进程pid
二. 解释Linux的“虚拟内存管理”，它与stm32中的 真实物理内存（内存映射）有什么区别？
2.1核心区别
2.2地址空间
2.3内存分配
2.4典型特征
2.5适用场景
三. 理解 Linux系统调用函数 fork()、wait()、exec() 等的含义和调用方法 。
3.1用putty或xterminal等工具软件进行操作。
3.1.1打开xterminal，连接服务器
3.1.2在home目录下创建工作目录
3.1.3使用vi创建C程序文件
3.1.4按i进入编辑模式，输入以下代码：
3.1.5使用gcc编译和运行程序
3.2在各小组的树莓派中，也手动创建组员的账号，组员在各自的账号+home目录下，完成同样的Linux系统调用函数练习。
3.2.1登录树莓派，打开端口进行账号密码的创建
3.2.2登录对应账号后进行编辑程序然后运行
一. 理解进程和线程的概念。并在Linux系统下进行相应操作
1.1概念
1.1.1进程(Process)
定义：
进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位
是程序的一次执行过程，具有独立的内存空间
核心特征：
独立性：每个进程有独立的地址空间
动态性：进程有创建、执行、暂停、终止等生命周期
并发性：多个进程可以并发执行
资源分配单位：CPU、内存等资源以进程为单位分配
进程组成：
代码段(text)
数据段(data)
堆(heap)
栈(stack)
进程控制块(PCB)
Linux中的进程：
ps -aux # 查看系统所有进程
top # 动态查看进程状态1.1.2 线程(Thread)
定义：
线程是进程内的执行单元，是CPU调度的基本单位
一个进程可以包含多个线程，共享进程的资源
核心特征：
轻量级：创建/销毁开销比进程小
共享性：同一进程的线程共享内存和资源
独立性：有独立的执行路径和栈空间
并发性：多线程可并发执行
线程组成：
线程ID
程序计数器
寄存器集合
栈空间
Linux中的线程
ps -T -p <PID> # 查看特定进程的线程
top -H # 显示线程信息1.2操作
1.2.1用 ps -a 命令查看系统中各进程的编号pid
1.2.2用kill 命令终止一个进程pid
因为终止一个进程需要权限所以如果之输入
kill 240932并不会成功
这里就需要输入来获得权限，就可以了
sudo kill 2409326然后再用ps -a 命令查看系统中各进程的编号pid可以发现，已经成功终止
二. 解释Linux的“虚拟内存管理”，它与stm32中的 真实物理内存（内存映射）有什么区别？
2.1核心区别
Linux使用虚拟内存（通过MMU实现地址转换），STM32使用物理内存直接映射（无MMU）
Linux有内存保护机制（用户/内核态隔离），STM32所有代码均可访问全部内存
2.2地址空间
Linux：每个进程有独立的4GB（32位）虚拟地址空间
STM32：所有程序共享固定的物理地址空间（如Flash 0x08000000，SRAM 0x20000000）
2.3内存分配
Linux：动态分配（malloc→brk/sbrk/mmap）
STM32：静态分配（链接脚本确定，需手动管理）
2.4典型特征
Linux支持：
内存超额使用（Swap）
写时复制（COW）
内存共享（共享库）
STM32特征
确定性访问（无地址转换延迟）
直接硬件操作（寄存器映射）
无内存碎片风险（静态分配）
2.5适用场景
选择Linux虚拟内存：需要多进程隔离、运行大型程序、内存需求超过物理内存时
选择STM32物理映射：实时控制系统、资源受限（<1MB内存）场景、需要直接操作寄存器时
三. 理解 Linux系统调用函数 fork()、wait()、exec() 等的含义和调用方法 。
3.1用putty或xterminal等工具软件进行操作。
远程登录自己被分配的阿里云服务器Ubuntu系统的账号（见下面附件），在自己的home目录下，创建一个作业子目录，然后学习使用vi 编辑一个c代码，gcc编译，实现一个系统调用函数的例子
3.1.1打开xterminal，连接服务器
3.1.2在home目录下创建工作目录
cd ~//判断是否在home目录
mkdir week6//创建一个名为week6的子目录
cd week6//进入子目录week63.1.3使用vi创建C程序文件
vi process.c//创建一个名为process.c的c文件并进入
3.1.4按i进入编辑模式，输入以下代码：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
int main() {
printf("=== 系统调用演示程序 ===\n");
printf("主进程PID: %d\n", getpid());
// 1. fork()示例
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("fork失败");
return 1;
}
if (pid == 0) {
// 子进程代码块
printf("\n子进程运行中 (PID: %d)\n", getpid());
// 2. exec()示例 - 执行ls命令
printf("准备执行ls命令...\n");
execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
// 如果exec执行成功，以下代码不会运行
perror("exec失败");
return 1;
} else {
// 父进程代码块
printf("\n父进程 (PID: %d) 创建了子进程 (PID: %d)\n",
getpid(), pid);
// 3. wait()示例
printf("父进程等待子进程结束...\n");
int status;
wait(&status);
if (WIFEXITED(status)) {
printf("\n子进程退出状态: %d\n", WEXITSTATUS(status));
}
}
printf("程序执行结束\n");
return 0;
}按ESC键退出编辑模式，输入:wq保存并退出vi。
3.1.5使用gcc编译和运行程序
gcc process.c -o week6//prcess.c为创建的c文件名称 week6为之前创建的子目录名称./week6
运行结果如下：
3.2在各小组的树莓派中，也手动创建组员的账号，组员在各自的账号+home目录下，完成同样的Linux系统调用函数练习。
3.2.1登录树莓派，打开端口进行账号密码的创建
创建组
sudo groupadd team//team为组的名称
创建账号
sudo useradd -m -G team -s /bin/bash maxy//maxy为创建的用户名称
设置对应账户的密码
echo "member1:password1"//member1为设置密码的用户名称 password1为要设置的密码
3.2.2登录对应账号后进行编辑程序然后运行
登录账号
ssh member1@树莓派IP地址
# 输入密码password1
创建子目录
mkdir test//创建子目录 test为创建子目录的名称
cd test//登录子目录
编辑程序代码
nano week6.c//week6.c为文件的名称
输入代码
// process_demo.c
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
int main() {
printf("[%d] Parent process starts\n", getpid());
pid_t pid = fork();
if (pid < 0) {
perror("Fork failed");
return 1;
}
else if (pid == 0) {
printf("[%d] Child process running\n", getpid());
execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
perror("Exec failed");
return 1;
}
else {
printf("[%d] Parent waiting for child %d\n", getpid(), pid);
int status;
wait(&status);
if (WIFEXITED(status)) {
printf("[%d] Child exited with status %d\n",
getpid(), WEXITSTATUS(status));
}
}
printf("[%d] Process ends\n", getpid());
return 0;
}编译程序
gcc -Wall -Wextra week6.c -o test//week6.c为程序代码的文件名称 test为前面创建的子目录运行程序
./test//./为运行 test为运行文件的子目录
运行成功