linux系統分析與高階程式技術

本書介紹Linux環境下的程式設計方法，內容包括Linux系統指令、 Shell腳本、程式語言(gawk、Perl)、系統核心、安全系統、X Window等，內容豐富、論述全面，涵蓋了Linux系統的各個面向。本書附帶光碟包括了RedHat Linux系統的最新版本，及安裝方法，還包括本書的大量程式碼，大大方便了讀者，為使用和將要使用Linux系統的技術人員提供了較全面的參考。

目錄前言第一篇Linux系統介紹第1章Linux簡介…1
1.1 Linux 的起源1
1.2 自由軟體基金會的GNU計畫1
1.3 Linux 的發音2
1.4 Linux 的特性2
1.5 基本硬體需求3
1.6 如何獲得Linux 3
1.6.1 從網路下載Linux 3
1.6.2 從光碟獲得Linux 3
1.7 涉及Linux 的Web 網址和新聞討論群組6
1.8 Linux 的不足之處7
第2章外殼及常用命令8
2.1 登入和登出8
2.2 Linux 系統的外殼8
2.3 外殼的常用命令9
2.3.1 更改帳號密碼9
2.3.2 線上幫助9
2.3.3 遠端登入9
2.3.4 文件或目錄處理9
2.3.5 改變工作目錄10
2.3.6 複製文件10
2.3.7 移動或更改檔案、目錄名稱10
2.3.8 建立新目錄10
2.3.9 刪除目錄11
2.3.10 刪除檔案11
2.3.11 列出目前所在的目錄位置11
2.3.12 查看文件內容11
2.3.13 分頁查看文件內容11
2.3.14 查看目錄所佔磁碟容量11
2.3.15 文件傳輸11
2.3.16 文件權限的設定12
2.3.17 檢查自己所屬的工作小組名稱13
2.3.18 改變檔案或目錄工作群組所有權13
2.3.19 改變檔案或目錄的最後修改時間13
2.3.20 文件的連結13
2.3.21 文件中字串的查尋14
2.3.22 查尋檔案或指令的路徑14
2.3.23 比較文件或目錄的內容14
2.3.24 文件列印輸出14
2.3.25 一般文件的列印14
2.3.26 troff 文件的列印14
2.3.27 印表機控制命令14
2.3.28 進程控制15
2.3.29 外殼變數16
2.3.30 環境變數16
2.3.31 別名16
2.3.32 歷史命令17
2.3.33 文件的壓縮17
2.3.34 管道命令的使用17
2.3.35 輸入/輸出控制18
2.3.36 查看系統中的使用者18
2.3.37 改變用戶名18
2.3.38 查看用戶名18
2.3.39 查看目前系統上所有工作站的使用者19
2.3.40 與某工作站上的使用者交談19
2.3.41 檢查遠端系統是否正常19
2.3.42 電子郵件的使用簡介19
第3章Linux系統的網路功能21
3.1 Linux支援的網路協定21
3.1.1 TCP/IP 21
3.1.2 TCP/IP 版本6 21
3.1.3 IPX/SPX 21
3.1.4 AppleTalk 協定集21
3.1.5 廣域網路22
3.1.6 ISDN 22
3.1.7 PPP、SLIP及PLIP 22
3.1.8 業餘無線電22
3.1.9 ATM 22
3.2 Linux系統下的檔案共享與列印共享22
3.2.1 Machintosh 環境22
3.2.2 Windows 環境22
3.2.3 Novell 環境23
3.2.4 UNIX 環境23
3.3 Linux系統中的Internet/Intranet功能23
3.3.1 郵件23
3.3.2 Web 伺服器24
3.3.3 Web 瀏覽器24
3.3.4 FTP 伺服器和客戶端24
3.3.5 新聞服務24
3.3.6 域名系統24
3.3.7 DHCP和bootp 24
3.3.8 NIS 24
3.4 Linux系統下應用程式的遠端執行24
3.4.1 Telnet 25
3.4.2 遠端命令25
3.4.3 X Window 25
3.5 Linux系統的網路互連功能25
3.5.1 路由器25
3.5.2 網橋25
3.5.3 IP偽裝25
3.5.4 IP統計26
3.5.5 IP 別名26
3.5.6 流量限制器26
3.5.7 防火牆26
3.5.8 端口下傳26
3.5.9 負載平衡26
3.5.10 EQL 27
3.5.11 代理伺服器27
3.5.12 按需撥號27
3.5.13 管道、行動IP和虛擬個人網路27
3.6 Linux系統中的網路管理27
3.6.1 Linux系統下的網路管理應用程式27
3.6.2 SNMP 28
3.7 企業級Linux網路28
3.7.1 高可用性28
3.7.2 RAID 28
3.7.3 冗餘網路28
第4章Linux系統管理簡介29
4.1 root 帳號29
4.2 啟動和關閉系統29
4.2.1 從軟碟啟動29
4.2.2 使用LILO 啟動29
4.2.3 關閉Linux系統30
4.3 掛接檔案系統30
4.3.1 掛接軟碟30
4.3.2 建立新的檔案系統30
4.3.3 卸載檔案系統31
4.4 檢查檔案系統31
4.5 使用文件作為交換區31
4.6 系統和檔案的備份32
4.7 設定係統33
4.7.1 設定係統名稱33
4.7.2 使用維護磁碟33
4.7.3 重新設定root 帳號口令33
4.7.4 設定登入資訊33
第二篇Linux高階語言及管理程式第5章外殼程式設計35
5.1 創建和運行外殼程式35
5.1.1 創建外殼程式35
5.1.2 運行外殼程式35
5.2 使用外殼變數36
5.2.1 給變數賦值36
5.2.2 讀取變數的值37
5.2.3 位置變數和其他系統變數37
5.2.4 引號的作用37
5.3 數值運算指令38
5.4 條件表達式40
5.4.1 if 表達式40
5.4.2 case 表達式41
5.5 循環語句42
5.5.1 for 語句43
5.5.2 while 語句43
5.5.3 until 語句44
5.6 shift 命令44
5.7 select 語句45
5.8 repeat 語句46
5.9 子函數46
第6章gawk語言程式設計48
6.1 gawk的主要功能48
6.2 如何執行gawk程式48
6.3 文件、記錄和欄位48
6.4 模式和動作49
6.5 比較運算和數值運算50
6.6 內部函數50
6.6.1 隨機數和數學函數51
6.6.2 字串的內部函數51
6.6.3 輸入輸出的內部函數52
6.7 字串和數字52
6.8 格式化輸出52
6.9 改變字段分隔符號54
6.10 元字元54
6.11 呼叫gawk程式55
6.12 BEGIN和END 55
6.13 變數56
6.14 內建變數56
6.15 控制結構57
6.15.1 if 表達式57
6.15.2 while 迴圈57
6.15.3 for 迴圈58
6.15.4 next 和exit 58
6.16 數組58
6.17 使用者自訂函數58
6.18 幾個實例59
第7章Perl語言程式設計60
7.1 什麼是Perl 60
7.2 Perl的現狀60
7.3 初試Perl 60
7.4 Perl變數60
7.4.1 標量60
7.4.2 數組63
7.4.3 相關數組65
7.5 文件句柄和文件操作65
7.6 循環結構66
7.6.1 foreach迴圈66
7.6.2 判斷運算66
7.6.3 for循環67
7.6.4 while 和until循環67
7.7 條件結構67
7.8 字元匹配68
7.9 替換和翻譯69
7.9.1 替換69
7.9.2 翻譯70
7.10 子過程70
7.10.1 子過程的定義70
7.10.2 參數70
7.10.3 回傳值70
7.11 Perl程式的完整例子71
第三篇Linux系統核心分析第8章Linux核心簡介73
8.1 系統初始化73
8.2 系統運作73
8.3 核心提供的各種系統呼叫74
8.3.1 進程的基本概念和系統的基本資料結構74
8.3.2 創建和撤銷進程74
8.3.3 執行程序74
8.4 存取檔案系統75
第9章系統進程76
9.1 什麼是進程76
9.2 進程的結構76
9.3 進程調度78
9.4 進程使用的檔案79
9.5 進程使用的虛擬記憶體80
9.6 創建進程81
9.7 進程的時間和計時器81
9.7.1 實時時鐘81
9.7.2 虛擬時鐘81
9.7.3 形象時鐘81
9.8 程序的執行82
9.8.1 ELF檔82
9.8.2 腳本檔82
第10章記憶體管理83
10.1 記憶體管理的作用83
10.2 虛擬記憶體的抽像模型83
10.3 按需裝入頁面84
10.4 交換85
10.5 共享虛擬記憶體85
10.6 存取控制85
10.7 高速緩存86
10.7.1 緩衝區高速緩存86
10.7.2 頁面快取86
10.7.3 交換高速緩存86
10.7.4 硬體高速緩存86
10.8 系統頁表86
10.9 頁面的分配與釋放87
10.9.1 頁面的分配88
10.9.2 頁面的釋放88
10.10 記憶體映射88
10.11 請求調頁89
10.12 頁面快取89
10.13 核心交換守護程式90
第11章進程間通訊91
11.1 訊號機制91
11.2 管道機制92
11.３ System V IPC 機制93
11.3.1 訊息隊列93
11.3.2 信號量94
11.3.3 共享記憶體96
第12章PCI 98
12.1 PCI 系統98
12.2 PCI位址空間98
12.3 PCI設定頭99
12.4 PCI I/O 和PCI 記憶體位址100
12.5 PCI-ISA橋100
12.6 PCI-PCI 橋100
12.7 PCI初始化101
12.7.1 Linux系統核心有關PCI的資料結構101
12.7.2 PCI 設備驅動程式102
12.7.3 PCI BIOS 函數105
12.7.4 PCI Fixup 105
第13章中斷與中斷處理106
13.1 中斷106
13.2 可程式中斷控制器106
13.3 初始化中斷處理的資料結構107
13.4 中斷處理108
第14章設備驅動程式109
14.1 硬體設備的管理109
14.2 輪詢和中斷110
14.3 直接記憶體存取110
14.4 內存111
14.5 設備驅動程式和核心之間的介面111
14.5.1 字元設備112
14.5.2 塊設備113
14.6 硬碟113
14.6.1 IDE 硬碟115
14.6.2 初始化IDE 硬碟系統115
14.6.3 SCSI 硬碟115
14.6.4 初始化SCSI 磁碟子系統116
14.6.5 傳遞塊設備請求118
14.7 網路設備118
14.7.1 網路設備檔案名稱118
14.7.2 總線資訊118
14.7.3 網路介面標記119
14.7.4 協議資訊119
14.7.5 初始化網路設備119
第15章文件系統121
15.1 Linux檔案系統概述121
15.2 ext2檔案系統122
15.2.1 ext2的索引節點122
15.2.2 ext2超級區塊124
15.2.3 ext2 資料塊組描述符124
15.2.4 ext2 中的目錄125
15.2.5 在ext2 檔案系統中尋找文件125
15.2.6 改變ext2 檔案系統中檔案的大小126
15.3 VFS 127
15.3.1 VFS 超級區塊128
15.3.2 VFS 索引節點129
15.3.3 登記文件系統129
15.3.4 掛接檔案系統130
15.3.5 在VFS中尋找文件131
15.3.6 撤銷檔案系統131
15.3.7 VFS 索引節點快取132
15.3.8 VFS目錄快取132
15.4 緩衝區快取133
15.5 /proc 檔案系統135
第16章網路系統136
16.1 TCP/IP 網路簡介136
16.2 TCP/IP網路的分層137
16.3 BSD 套介面138
16.4 INET套介面層140
16.4.1 建立BSD 套介面141
16.4.2 給INET BSD 套介面指定位址141
16.4.3 在INET BSD套介面上建立連接142
16.4.4 監聽INET BSD 套介面142
16.4.5 接收連線請求143
16.5 IP 層143
16.5.1 套介面緩衝區143
16.5.2 接收IP資料包144
16.5.3 發送IP資料包144
16.5.4 資料碎片144
16.6 位址解析協定145
第17章系統內核機制147
17.1 Bottom Half處理147
17.2 任務隊列148
17.3 計時器149
17.4 等待隊列149
17.5 信號量150
第四篇Linux系統高階程式設計第18章Linux核心模組程式151
18.1 一個簡單程式Hello World 151
18.2 設備文件152
18.3 /proc檔案系統156
18.4 使用/proc輸入158
18.5 與設備文件通訊162
18.6 啟動參數169
18.7 系統調用170
18.8 阻塞進程172
18.9 替換printk 177
18.10 調度任務178
第19章有關進程通訊的程式181
19.1 進程間通訊簡介181
19.2 半雙工UNIX管線181
19.2.1 基本概念181
19.2.2 使用C語言建立管道182
19.2.3 創建管道的簡單方法185
19.2.4 使用管道的自動操作187
19.2.5 使用半雙工管道時的注意事項188
19.3 命名管道188
19.3.1 基本概念188
19.3.2 建立FIFO 188
19.3.3 FIFO操作189
19.3.4 FIFO的阻塞190
19.3.5 SIGPIPE訊號190
19.4 System V IPC 190
19.4.1 基本概念190
19.4.2 訊息佇列基本概念191
19.4.3 系統呼叫msgget() 194
19.4.4 系統呼叫msgsnd() 195
19.4.5 系統呼叫msgctl() 197
19.4.6 一個msgtool的實例199
19.5 使用信號量編程201
19.5.1 基本概念201
19.5.2 系統呼叫semget() 202
19.5.3 系統呼叫semop() 203
19.5.4 系統呼叫semctl() 204
19.5.5 使用信號量集的實例：semtool 205
19.6 共享記憶體209
19.6.1 基本概念209
19.6.2 系統內部使用者資料結構
shmid_ds 209
19.6.3 系統呼叫shmget() 210
19.6.4 系統呼叫shmat() 211
19.6.5 系統呼叫shmctl() 211
19.6.6 系統呼叫shmdt() 212
19.6.7 使用共享記憶體的實例：shmtool 212
第20章高級線程編程215
20.1 執行緒的概念與用途215
20.2 一個簡單的例子215
20.3 線程同步217
20.4 使用信號量協調程序218
20.5 信號量的實現220
20.5.1 Semaphore.h 220
20.5.2 Semaphore.c 221
第21章Linux系統網路程式設計225
21.1 什麼是套接口225
21.2 兩種類型的Internet套介面225
21.3 網路協定分層225
21.4 資料結構225
21.5 IP位址和如何使用IP位址226
21.5.1 socket() 226
21.5.2 bind() 226
21.5.3 connect() 227
21.5.4 listen() 228
21.5.5 accept() 228
21.5.6 send() 和recv() 229
21.5.7 sendto() 和recvfrom() 230
21.5.8 close() 和shutdown() 230
21.5.9 getpeername() 231
21.5.10 gethostname() 231
21.6 DNS 231
21.7 客戶機/伺服器模式232
21.8 簡單的資料流伺服器程式232
21.9 簡單的資料流客戶機程式234
21.10 資料報套介面235
21.11 阻塞237
第22章Linux I/O埠編程240
22.1 如何在C 語言下使用I/O埠240
22.1.1 一般的方法240
22.1.2 另一個替代方法: /dev/port 241
22.2 硬體中斷與DMA 存取241
22.3 高精確的時間241
22.3.1 延遲時間241
22.3.2 時間的測量243
22.4 使用其他程式語言243
22.5 一些有用的I/O 埠243
22.5.1 並行埠243
22.5.2 遊戲埠244
22.5.3 串列埠245
第五篇Linux系統安全分析第23章系統管理員安全247
23.1 安全管理247
23.2 超級用戶247
23.3 檔案系統安全247
23.3.1 Linux檔案系統概述247
23.3.2 設備文件248
23.3.3 /etc/mknod指令249
23.3.4 安全考量249
23.3.5 find命令250
23.3.6 secure程式250
23.3.7 ncheck命令250
23.3.8 安裝與拆卸檔案系統250
23.3.9 系統目錄和檔案251
23.4 作為root運行的程式251
23.4.1 啟動系統251
23.4.2 init進程251
23.4.3 進入多用戶252
23.4.4 shutdown命令252
23.4.5 系統V的cron程式252
23.4.6 系統V版2之後的cron程式252
23.4.7 /etc/profile 253
23.5 /etc/passwd檔253
23.5.1 口令時效253
23.5.2 UID和GID 254
23.6 /etc/group檔254
23.7 增加、刪除和移走用戶254
23.7.1 增加用戶254
23.7.2 刪除用戶255
23.7.3 將使用者移到另一個系統255
23.8 安全檢查255
23.8.1 記帳255
23.8.2 其他檢查命令256
23.8.3 安全檢查程序的問題256
23.8.4 系統洩密後怎麼辦257
23.9 加限制的環境258
23.9.1 加限制的外殼258
23.9.2 用chroot()限制使用者258
23.10 小系統安全259
23.11 物理安全259
23.12 用戶意識260
23.13 系統管理員意識261
23.13.1 保持系統管理員個人的登入安全261
23.13.2 保持系統安全261
第24章系統程式設計師安全263
24.1 系統子程序263
24.1.1 I/O子程序263
24.1.2 進程控制263
24.1.3 文件屬性264
24.1.4 UID和GID的處理265
24.2 標準C程序庫265
24.2.1 標準I/O 265
24.2.2 /etc/passwd的處理266
24.2.3 /etc/group的處理267
24.2.4 加密子程式268
24.2.5 運行外殼268
24.3 編寫安全的C程式268
24.3.1 需要考慮的安全問題268
24.3.2 SUID/SGID程序指導準則269
24.3.3 編譯、安裝SUID/SGID程式的方法269
24.4 root使用者程式的設計270
第25章Linux系統的網路安全272
25.1 UUCP系統概述272
25.1.1 UUCP命令272
25.1.2 uux命令272
25.1.3 uucico程式273
25.1.4 uuxqt程式273
25.2 UUCP的安全問題273
25.2.1 USERFILE檔273
25.2.2 L.cmds檔274
25.2.3 uucp登入274
25.2.4 uucp使用的檔案和目錄274
25.3 HONEYDANBER UUCP 275
25.3.1 HONEYDANBER UUCP與老UUCP的差異275
25.3.2 登入名稱規則276
25.3.3 MACHINE規則277
25.3.4 組合MACHINE和LOGNAME
規則278
25.3.5 uucheck命令278
25.3.6 網關278
25.3.7 登入文件檢查279
25.4 其他網路279
25.4.1 遠端作業登入279
25.4.2 NSC網路系統280
25.5 通信安全280
25.5.1 物理安全280
25.5.2 加密281
25.5.3 使用者身分鑑別282
25.6 SUN OS系統的網路安全283
25.6.1 確保NFS的安全283
25.6.2 NFS安全性方面的缺陷284
25.6.3 遠端過程呼叫鑑別284
25.6.4 Linux鑑別機制284
25.6.5 DES鑑別系統285
25.6.6 公共關鍵字的編碼286
25.6.7 網路實體的命名286
25.6.8 DES鑑別系統的應用287
25.6.9 遺留的安全問題287
25.6.10 性能288
25.6.11 啟動和setuid程序引起的問題288
25.6.12 小結289
第26章Linux系統的使用者安全性290
26.1 口令安全290
26.2 文件許可權290
26.3 目錄許可291
26.4 umask指令291
26.5 設定使用者ID和同組使用者ID許可291
26.6 cp mv ln和cpio指令291
26.7 su和newgrp指令292
26.7.1 su命令292
26.7.2 newgrp命令292
26.8 文件加密292
26.9 其他安全問題293
26.9.1 用戶的.profile檔293
26.9.2 ls -a 293
26.9.3 .exrc檔293
26.9.4 暫存檔案和目錄293
26.9.5 UUCP和其他網路293
26.9.6 特洛伊木馬294
26.9.7 誘騙294
26.9.8 電腦病毒294
26.9.9 要離開自己已登入的終端機294
26.9.10 智慧終端294
26.9.11 斷開與系統的連接294
26.9.12 cu命令295
26.10 保持帳戶安全的要點295
第六篇X window系統的內部結構與使用第27章X Window系統的基本知識297
27.1 Ｘ Window系統介紹297
27.1.1 X的特點297
27.1.2 什麼是視窗系統298
27.1.3 X發展的歷史299
27.1.4 X的產品299
27.1.5 MIT發行的X 299
27.2 X的基本結構302
27.2.1 X 的基本元素303
27.2.2 服務程序和客戶程序如何互動通訊304
27.2.3 X 的網路概況306
27.3 從使用者介面的角度概觀X 307
27.3.1 管理介面：視窗管理器307
27.3.2 應用程式介面和工具箱309
27.3.3 其他系統角度309
27.4 術語和符號310
27.4.1 術語310
27.4.2 符號311
27.5 啟動和關閉X 312
27.5.1 啟動X 312
27.5.2 執行X程式的方式313
27.5.3 關閉X 314
27.6 視窗管理器基礎—uwm 315
27.6.1 什麼是視窗管理器315
27.6.2 啟動uwm 315
27.6.3 基本視窗操作—uwm
的菜單315
27.6.4 移動視窗316
27.6.5 重定視窗大小316
27.6.6 建立新視窗316
27.6.7 管理螢幕空間318
27.6.8 中止應用程式視窗320
27.6.9 啟動uwm選單的其他方式320
27.7 使用x的網路設備320
27.7.1 指定遠端終端機—display
選項321
27.7.2 實際使用遠端的顯示器322
27.7.3 控制存取顯示器—xhost 322
27.8 終端機模擬器—詳細介紹xterm 323
27.8.1 選擇xterm功能—選單與命令列選項323
27.8.2 滾動xterm螢幕324
27.8.3 記錄與終端機的互動過程—寫記錄325
27.8.4 剪貼文325
27.8.5 使用Tektronix模擬功能326
27.8.6 使用不同的字體327
27.8.7 使用顏色327
27.8.8 其他xterm選項327
27.8.9 設定終端機鍵盤328
第28章實用程式與工具329
28.1 實用程式329
28.2 儲存、顯示及列印螢幕影像330
28.3 使用X的應用程式332
28.3.1 文字編輯器—Xedit 333
28.3.2 郵件/訊息處理系統—xmh 336
28.4 範例和遊戲程式336
28.4.1 找出穿過隨機迷宮的路徑—maze 336
28.4.2 擔任滑鼠指標的大眼睛—
xeyes 336
28.4.3 智慧盤遊戲—puzzle 337
28.4.4 印出一個大X標誌—xlogo 337
28.4.5 跳動的多面體—ico 337
28.4.6 動態幾何圖案—muncher與
plaid 337
28.7 顯示訊息和狀態的程式337
28.7.1 列出X服務程序的特徵—
xdpyinfo 338
28.7.2 取得有關視窗的資訊338
28.7.3 觀察X的事件—xev 340
第29章定制X Window系統341
29.1 使用X的字體和顏色341
29.1.1 字體初步341
29.1.2 字體命名342
29.1.3 觀察特定字體的內容—xfd 343
29.1.4 儲存字體和位置343
29.1.5 例：在你的服務程序中增加新字體345
29.1.6 使用X的顏色346
29.2 定義並使用圖形347
29.2.1 系統圖形程式庫347
29.2.2 交互編輯圖形—bitmap 347
29.2.3 編輯圖形的其他方法349
29.2.4 自訂根視窗—xsetroot 349
29.3 定義應用程式的預設選項—
Resources 350
29.3.1 什麼是資源350
29.3.2 XToolkit 351
29.3.3 管理資源—資源管理器353
29.3.4 資源的類型—如何指定值358
29.4 實際使用資源359
29.4.1 在何處保存資源的缺省值359
29.4.2 在服務程序上保存缺省值—
xrdb 363
29.4.3 常見的錯誤和修正366
29.5 定制鍵盤和滑鼠367
29.5.1 實際使用轉換368
29.5.2 轉換—格式與規則374
29.5.3 轉換規範中常見的問題377
29.6 鍵盤和滑鼠—對應和參數379
29.6.1 鍵盤與滑鼠映射—xmodmap 379
29.6.2 鍵盤與滑鼠參數設定—xset 382
29.7 進一步介紹和客製化uwm 384
29.7.1 uwm的新特徵384
29.7.2 訂製uwm 386
29.8 顯示器管理器—xdm 390
29.8.1 需要做些什麼390
29.8.2 xdm 391
29.8.3 xdm的更多資訊39​​2
29.8.4 uwm配置395
附錄A Gcc使用介紹396
附錄B 安裝X Window視窗系統410