Linux_API_系列-整体概览

总论

Linux下API编程不像Windows一样，对每种设备和不同功能都有统一的API，所以有了《Windows核心编程》这种导论一类的大而全的书籍，整本书厚的像一块砖头。
在这里插入图片描述
Linux下贯彻了一贯的“一切皆文件”的宗旨，所以对于系统编程而言，整体API算是非常少了。网上有很多大佬做过很多分析总结，或者参考《Linux系统高级编程》，很快就能大概得到整体概览。

这里我提供一个网友做的在线Wiki作为参考：Linux API速查手册

Linux基础API

文件I O

基于文件描述符
open
read
write
lseek
fcntl
dup
基于数据流 ANSI C

fopen	fclose
fwrite	fread
fputc	fgetc
fputs	fgets
feof	ferror
fseek	rewind
ftell

文件与目录

文件操作
chown
rename
stat
dirname
basename
目录操作
getcwd

1. 管道

pipe	mkfifo

2. 信号处理

信号类型
psignal
kill
raise
signal
sigaction
信号阻塞
sigsuspend
sigalstack

3.1 IPC对象 `System V`

消息队列	信号量	共享内存
msgget	semget	shmget
msgctl	semctl	shmctl
msgsnd	semop	shmat
msgrcv		shmdt

套接字结构	套接字函数
字节序转换	地址转换
主机	服务

1. 进程控制

fork	vfork
exec~	system
wait	waitpid

2. 多线程

基本编程
pthread_create
pthread_exit
pthread_join
线程同步
互斥锁
条件变量
读写锁
线程信号
POSIX信号量

3. IO多路复用

select BSD
poll System V
epoll模型
- epoll_create
- epoll_ctl
- epoll_wait

ANSI C	POSIX
time	gettimeofday
difftime	getitimer
localtime
ctime

函数	描述
uname	得到内核的名称和信息
getpwuid	通过uid获得相应的结构体passwd
getpwnam	通过用户名获得相应的结构体passwd
getspnam	通过用户名获得结构体spwd（内包含密码）
getgrgid	通过gid获得相应的结构体group
getgrnam	通过组名获得相应的结构体group
getenv	获取系统环境变量的值

Linux Video

Linux下设备没有统一的API进行管理，但是Linux的设备驱动注册有统一的逻辑。如果是按照驱动标准编写的设备，根据Linux驱动原理，会在/dev/class/xxx对应位置产生设备文件描述符，通过这里就可以得到所有对应的类型的设备。

依据这个原理，我们就可以查看系统设备信息，然后遍历设备详细信息。

对于Video设备而言，当然可以通过基础API open等相关函数直接操作，但是太过低效和复杂，所以有了video for linux2 (v4l2)的软件内核驱动，通过它可以简单地操作视频设备。

参看 V4L2摄像头应用编程

Linux Audio API

Linux声音系统有些混乱，它有三套音频驱动: OSS (Open Sound System), 商业版的OSS，和ALSA (Advanced Linux Sound Architechture)。所以底层驱动有OSS和ALSA两套API。

+----------+--------------+--------------------+---------+
|设备类型  |    OSS       |  ALSA              | 备注    |
+----------+--------------+--------------------+---------+
|声音采样  |   /dev/dsp0  | /dev/snd/pcmC0D0   |         |
+----------+--------------+--------------------+---------+
| 混音器   |  /dev/mixer0 | /dev/snd/mixerC0D0 | 控制音量|
+----------+--------------+--------------------+---------+
|高层音序器|  /dev/music0 |    N/A             | MIDI支持|
+----------+--------------+--------------------+---------+
|低层音序器|  /dev/midi0  |    N/A             | MIDI支持|
+----------+--------------+--------------------+---------+
|声音状态  |  /dev/sndstat|    N/A             |         |
+----------+--------------+--------------------+---------+
|控制文件  |   N/A        | /dev/snd/controlC0 |         |
+----------+--------------+--------------------+---------+

ALSA提供了和OSS不同的API，因此如果你使用ALSA做音频驱动，一些通过OSS操作声音的程序将不能正常发声。

为了解决这一问题，ALSA提供了兼容OSS的库，因此，如果你使用 ALSA 驱动声卡，也安装了兼容OSS的库，那些使用OSS API的程序也能正常工作。

Linux 音频开发之入门篇

应用程序和声卡驱动的交互方式

直接和底层声音驱动打交道

有一些应用程序直接和最底层的声音驱动（OSS_或_ALSA）打交道，程序内部直接调用 OSS 或 ALSA 的API。

通过声音服务器

声音服务器介于应用程序和声卡驱动之间。当不同的应用调用声音服务器的API来播放声音时，它们把音频数据送到服务器，服务器将一个以上的播放请求混音后，再发送给底层的声卡驱动(ALSA_或_OSS)。由_ALSA_或_OSS_来驱动声卡播放混音后的数据。基于_ESD_开发音频程序的好处有：（1）简化开发。（2）即使底层驱动不支持多线程，通过声音服务器也能实现多个应用程序同时发声。（3）有更好的音效。

ESD
ESD 一直是 Gnome 桌面环境的声音服务器， Gnome 应用多是通过 ESD 处理声音的。
aRts
和 ESD 对应，aRts 是 KDE 桌面环境的声音服务器，底层通过 ALSA 驱动声卡。KDE 应用多通过 aRts 处理声音。
PulseAudio
PulseAudio_是新一代声音服务器，能提供更好的音效，已经有越来越多的应用通过_PulseAudio_处理声音。为了让使用_ESD_的程序能继续在_PulseAudio 上工作， PulseAudio 提供了 ESD 的兼容层。 Gnome 未来将采用_PulseAudio_取代_ESD_。

通过其它库

除了声音服务器，为了简化开发，还出现了其它的一些声音库。这些声音库有的和声音服务器打交道，有的直接和最底层的声音驱动（OSS_或_ALSA）打交道。比如游戏程序使用的_SDL_库，就是直接和声音驱动打交道。

所以，audio比video更混乱，一般使用ALSA框架处理，或者更高阶的PulseAudio进行。
ALSA Layer比较复杂，功能不足，推出了ASoC
PipeWire 是未来的大统一方案，但是还是太新了。

总结：在乎性能和功能，直接选择ALSA, 否则可以尝试PulseAudio/PipeWire。

Linux USB API

Linux下USB也没有HIDAPI一类的库，目前也没有官方一点的标准框架，只有libusb这个跨平台的第三方库。

参看:

https://blog.csdn.net/whstudio123/article/details/104348736
https://www.kernel.org/doc/html/latest/driver-api/usb/usb.html#introduction-to-usb-on-linux
https://blog.csdn.net/qq_27149449/article/details/119704387