断断续续地花了半年时间，终于看完了这本大部头。现在做一下整理，也算一次复习，以免忘记得更快：）
一.UNIX各流派，标准化
1.1 作者介绍
该书第一版由W.Richard Stevens撰写（该作者同时还出版了《TCP/IP详解三卷本》以及《UNIX网络编程两卷本》），从第二版开始由贝尔实验室的开发人员Rago加入，第三版Rich以及仙去，Rago负责修订。
对于UNIX生态程序员，查找系统函数会用《UNIX程序员手册》，然而该书只罗列了接口，没有给出实例及基本原理。
——这即是本书的使命。
该书的前言写在2013年1月。
1.2 标准化
Open Group与SUS
Single UNIX Specification（下文中称SUS）是Open Group的出版物，Open Group是两个工业社团X/Open和OSF（Open System Software Foundation）在1996年合并成的。X/Open在1994年发布了SUS第一版，当时包含约1170个接口（成为Spec 1170）。1997年Open Group发布了SUSv2，2001年发布了SUSv3，2008年发布了SUSv4。
IEEE，ISO与POSIX
IEEE学会就不用介绍了，话说我系王志华老师刚刚荣膺IEEE FELLOW（据说这个title要比两院院士更牛），在此在背后也恭喜一下，呵呵
POSIX(Portable Operating System Interface)指的是IEEE标准1003.1-1988（操作系统接口）。
该标准1988版提交给ISO，通过审核后，1990年版[IEEE 1990]成为ISO/IEC 9945-1:1990。该标准即为大名鼎鼎的POSIX.1
该标准经过20多年的发展，已经较为成熟，由Austin Group负责维护。
ISO C
这里要特地强调一下C标准库与UNIX标准之间的关系。因为当代的UNIX系统都支持C标准库！
ISO C标准库重要版本包括C90,C99, C11。本书基于C99。
C99定义的各个头文件可将ISO C库分成24个区。所有的UNIX实现库都包括了这些头文件。
1.3 UNIX系统流派
本书介绍了四大流派：
a）FreeBSD 8.0
b）Linux3.2.0
c) Mac OS X10.6.8（Darwin10.8.0）
d）Solaris 10
只有c),d)两者经过了UNIX认证。不过四种实际上的UNIX 实现都提供了UNIX编程环境。由于工作关系，我重点关注Linux与Darwin，POSIX.1
1.4 限制
各大流派之间的差异导致标准必须做一些限制，包括两类：
a）编译时限制（如短整型最大值是多少）
b）运行时限制（如文件名有多少个字符）
函数sysconf,pathconf,fpathconf来实现运行时限制
1.5 基本系统数据类型
各大系统都定义了头文件<sys/types.h>,都是用C的typedef来定义的基本数据类型，绝大多数以_t结尾。
1.6 标准之间的冲突
各大标准如果出现冲突，POSIX.1服从ISO C标准。
ISO C定义了clock函数，返回clock_t，但是ISO C没有规定它的单位,于是<time.h>定义了CLOCKS_PER_SEC。
在使用clock_t的时候必须注意以免混淆不同的时间单位。
1.7 UNIX体系结构
应用程序
|-shell -system call
|-system call
|-通用函数库 -system call
system call再直接与内核打交道
《UNIX程序员手册》第二部分描述了C语言定义的系统调用接口。
《UNIX程序员手册》第三部分描述了通用库函数
1.8 时间值
历史上，UNIX系统使用过两种时间值。
（1）日历时间，timestamp。我的另一篇博文已经讨论过。
（2）进程时间。包括三部分：时钟时间，用户CPU时间，系统CPU时间。进程时间以滴答计算，除以每秒滴答数获得秒数。
时钟时间指进程运行的总时间，包括其他同时运行的进程时间。
用户CPU时间指运行用户程序指令的时间。
系统CPU时间则指系统服务所用的时间，比如read函数，内核执行该服务所花费的时间就计入该进程的系统CPU时间。
用户CPU时间+系统CPU时间 = CPU时间。
当然，书中对CPU时间的描述有点矛盾，因为进程时间有时也被称为CPU时间，这一点要注意。
二 I/O
这一部分对比总结了第3，4，5，6，14，18中的要点
2.1 基本I/O函数
2.1.1 函数介绍
在UNIX的哲学里，希望对一切与外部的I/O都能统一处理。比如文件，网络，设备。
因此有一套基本的I/O函数，是对file, socket, device通用的。这就是不带缓冲的I/O.所谓不带缓冲就是指每次read和write都调用内核中的一个system call！
这类I/O函数使用最多的是五个基本的函数open, read, write, lseek, close。此外还有create也较多使用。
另外不常用的还有dup, fcntl, sync, fsync 以及ioctl。
这里简单介绍下五个最常用的函数接口：
int open(const char* path, int oflags, …);
int close(int fd);
off_t seek(int fd, off_t offset, int whence);
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
ssize_t write(int fd, void *buf, size_t nbytes);
要注意，sync和fsync是不同的。sync只是同步到写队列中，fsync则等写队列输出到硬盘才返回。数据库等操作中要尤其注意。
2.1.2 I/O效率
当然，要注意，不带缓冲的I/O并不是指要一个字节一个字节读写。也是要有bufsize的选择的。只不过是每次函数调用都会调用内核中的一个system call。
如read(STDIN_FILENO, buf， BUFFSIZE)
这里的BUFFSIZE选择会影响I/O效率。这个大小的选取与文件系统的磁盘块大小有关。
比如Linux ext4文件系统，磁盘块长度为4096字节，所以当BUFFSIZE选择4096之后，系统CPU时间已经达到最小值，并基本没有变化。
然而大多数文件系统采用了预读取技术，当顺序读取时会一次性读更多的磁盘数据到缓存中，因此对于时钟时间，基本地，BUFFSIZE选用32以上的值时，差别不大。
这里要注意区分三个时间，时钟时间，用户CPU时间与系统CPU时间。
2.1.3 inode与vnode
每个进程在进程表中都有一个记录项，包含一张打开文件描述符表。每个打开文件都有一个vnode,vnode又指向了系统索引节点inode。
在两个进程同时打开一个文件时，每个进程有各自的vnode,但是指向同一个inode。
硬链接与软链接
硬链接即直接指向inode，inode会做一个引用计数，只有当引用计数为0时，才会从硬盘删除。这就是硬链接与软连接的不同之处。
同时由于目录项的inode编号指向同一个文件系统中的inode，因此硬链接不能与跨越文件系统。
而软连接即符号链接，实际上该文件的内容只是包含了该符号链接所指向的文件的名字。
关于UNIX文件系统的基本结构详见第四章P91.
2.1.4 /dev/fd
新的系统都提供名为/dev/fd的目录。打开文件/dev/fd/n等效于复制文件描述符n。
2.2 标准I/O
标准I/O库不局限于UNIX，由于它是被ISO C标准说明的。因此其他操作系统也有实现。
2.2.1 流和FILE对象
基本I/O函数都是围绕fd来实现的。而标准I/O则围绕FILE和stream进行。当使用标准I/O库打开或创建一个文件时，已使一个流于一个文件相关联。
也即是说FILE这个结构体，包含了其指向的流。具体地它包括了fd，
该流缓冲区的指针，缓冲区的长度，当前在缓冲区的字符数以及出错标志等。
对一个进程预定义了三个流，对应标准输入，标准输出，标准错误STDIN_FILENO,STDOUT_FILENO,STDERR_FILENO。
2.2.2 缓冲
标准I/O提供缓冲的目的是尽可能地减少使用read和write调用的次数。标准I/O提供了以下3种类型的缓冲。
（1）全缓冲，在填满缓冲区后才进行实际的I/O操作。
（2）行缓冲
（3）不带缓冲
注意，缓冲区可由标准I/O例程自动地冲洗，或者可以调用函数fflush冲洗一个流。
flush这个词要注意：在I/O时指缓冲区到硬盘。在终端驱动时指废弃缓冲区。
可以用setbuf来设置缓冲区，setvbuf还可以设置缓冲类型:_IOFBF,_IOLBF,_IONBF.
其他没什么了，由于标准I/O本身使用比较多，直接上函数吧。
打开：fopen, freopen, fdopen.
字符读写：int getc(FILE),int fgetc(FILE), getchar()==getc(stdin)。
行读写： char gets(char * buf); char *fgets(char* buf, int n, FILE *restrict fp );
这里要注意，getc是不推荐使用的函数，因为getc不能指定缓冲区长度，容易引起缓冲区溢出，造成系统漏洞，比如1988年的因特网糯虫事件。
二进制读写：
size_t read(void * restrict ptr, size_t size, size_t noblj, File* fp);
size_t write(void * restrict ptr, size_t size, size_t noblj, File* fp);
定位流：ftell, fseek, rewind
格式化读写： printf, sprintf, fprintf, dprintf, snprintf
内存流：fmemopen
2.2.3 标准I/O效率
对文件大量读写的时候，由于缓冲区的存在，系统调用时间小于基本I/O，所以标准I/O效率较高。
然而由于需要两次复制数据：内核与标准I/O缓冲区（系统调用read/write时），标准I/O缓冲区与用户程序中的行缓冲区之间。所以效率不高。
一些嵌入式操作系统对合理内存要求高于可移植性等，做了相关优化，比如Newlib C库。
2.3 高级I/O
这里主要讨论非阻塞I/O,记录锁，I/O多路转换，异步I/O,readv/writev以及存储映射I/Ommap
2.3.1 非阻塞I/O
对于基本I/O接口，I/O操作是阻塞的，但是可以设置为非阻塞，方法如下：
(1)调用open函数时指定O_NONBLOCK
(2)调用fcntl，打开O_NONBLOCK标志
2.3.2 记录锁
为支持多进程同时编辑一个文件，提供记录锁，也称为byte-range locking。因为它锁定的是文件的一个区域。
POSIX.1提供了fcntl方法来实现：
三个相关命令：F_GETLK, F_SETLK, F_SETLKW
要注意保持加锁顺序，避免死锁。同时对于锁的隐含继承和释放要注意（P396）
2.3.3 I/O多路转换
解决同时要读写多个设备，不能在一个设备上阻塞以影响另一个设备的读写。所以有了解决方法I/O多路转换：
select与select
poll
select平时用得比较多，这里重点注意一下poll:
int poll（struct pollfd fdarray[], nfds_t nfds, int timeout);
struct pollfd{
int fd;
short events;关心的事件
short events;事件结果
}
2.3.4 异步I/O
对于select与poll，其实本质还是在轮询，系统并不直接主动告诉我们信息，异步I/O即利用信号来实现异步形式通知某一事件的发送。
POSIX的实现就是利用AIO控制块，进程中初始化AIO控制块，相当于向系统注册，告诉系统我要等这个信号然后再读写，然后调用aio_read和aio_write来异步读写。
相关接口还有：aio_fsync(), aio_error(), aio_return(), aio_suspend(), Caio_cancel(), lio_listio()
2.3.5 readv和writev
一次函数调用读写多个非连续缓冲区。也称为散布读（scatter read）和聚集写（gather write）
2.3.6 readn/writen
按需多次调用read和write,直至读写了N字节
2.3.7 存储映射I/O
mmap，能够将一个磁盘文件映射到存储空间的一个缓冲区上，比如显卡驱动的framebuffer就经常采用这个策略。
2.4 终端I/O
2.4.1 终端I/O
终端I/O主要有两种工作模式：
（1）规范模式输入处理，终端输入以行为单位
（2）非规范模式输入处理，输入字符不装配成行
shell是第一种，vi是第二种
POSIX.1定义了11个特殊输入字符，其中9个可以更改。不能更改的两个是CR回车，NL换行。P552给出了具体的11个特殊输入字符解释
终端I/O还要关注的就是终端属性，可以通过如下函数获得和设置：
tcgetattr, tcsetattr。P555给出了各属性的含义
2.4.2 伪终端
注意P581图19-1的伪终端相关进程典型结构，伪终端从设备，通过终端行规程来与读写函数交互
典型用途包括：网络登录服务器，窗口系统终端模拟