UNIX系統(tǒng)編程（原書第2版）

第一部分  基礎(chǔ)知識
第1章  技術(shù)對程序的沖擊        1
1.1  變化中的術(shù)語        1
1.2  時間和速度        2
1.3  多道程序設(shè)計和分時        3
1.4  應(yīng)用層的并發(fā)        5
1.4.1  中斷        5
1.4.2  信號        5
1.4.3  輸入和輸出        6
1.4.4  進程、線程和資源共享        6
1.4.5  共享內(nèi)存的多個處理器        6
1.4.6  網(wǎng)絡(luò)作為計算機        7
1.5  安全和容錯        7
1.6  侵入帶來的緩沖區(qū)溢出        8
1.6.1  緩沖區(qū)溢出的后果        9
1.6.2  緩沖區(qū)溢出與安全        10
1.7  UNIX標準        11
1.8  擴展閱讀        12
第2章  程序、進程和線程        14
2.1  程序怎樣轉(zhuǎn)換成進程        14
2.2  線程和執(zhí)行線程        15
2.3  程序映像的布局        15
2.4  庫函數(shù)調(diào)用        17
2.5  函數(shù)返回值和錯誤        20
2.6  參數(shù)數(shù)組        21
2.6.1  用makeargv創(chuàng)建參數(shù)數(shù)組        22
2.6.2  makeargv的實現(xiàn)        23
2.7  線程安全的函數(shù)        26
2.8  靜態(tài)變量的使用        28
2.9  靜態(tài)對象的結(jié)構(gòu)        29
2.10  進程環(huán)境        34
2.11  進程終止        36
2.12  練習(xí)：一個env工具        38
2.13  練習(xí)：消息日志        39
2.14  擴展閱讀        40
第3章  UNIX系統(tǒng)中的進程        41
3.1  進程標識        41
3.2  進程狀態(tài)        42
3.3  UNIX進程的創(chuàng)建與fork調(diào)用        44
3.4  wait函數(shù)        49
3.5  exec函數(shù)        55
3.6  后臺進程與守護進程        59
3.7  臨界區(qū)        61
3.8  練習(xí)：進程鏈        61
3.9  練習(xí)：進程扇        62
3.10  擴展閱讀        63
第4章  UNIX I/O        64
4.1  設(shè)備術(shù)語        64
4.2  讀和寫        64
4.3  打開和關(guān)閉文件        72
4.4  select函數(shù)        76
4.5  poll函數(shù)        82
4.6  文件表示        84
4.6.1  文件描述符        85
4.6.2  文件指針和緩沖        87
4.6.3  文件描述符的繼承        88
4.7  過濾器和重定向        92
4.8  文件控制        94
4.9  練習(xí)：原子日志        97
4.10  練習(xí)：cat工具        102
4.11  擴展閱讀        103
第5章  文件和目錄        104
5.1  UNIX文件系統(tǒng)導(dǎo)航        104
5.1.1  當前工作目錄        105
5.1.2  搜索路徑        108
5.2  目錄訪問        108
5.2.1  訪問文件狀態(tài)信息        110
5.2.2  確定文件的類型        113
5.3  UNIX文件系統(tǒng)的實現(xiàn)        113
5.3.1  UNIX文件的實現(xiàn)        114
5.3.2  目錄的實現(xiàn)        116
5.4  硬鏈接和符號鏈接        116
5.4.1  創(chuàng)建或刪除一個鏈接        117
5.4.2  創(chuàng)建和刪除符號鏈接        120
5.5  練習(xí)：which命令        125
5.6  練習(xí)：通知程序        125
5.7  練習(xí)：news biff程序        127
5.8  練習(xí)：遍歷目錄        128
5.9  擴展閱讀        130
第6章  UNIX特殊文件        131
6.1  管道        131
6.2  流水線        134
6.3  FIFO        137
6.4  管道與客戶機-服務(wù)器模型        140
6.5  終端控制        146
6.6  音頻設(shè)備        154
6.7  練習(xí)：音頻        158
6.8  練習(xí)：路障        160
6.9  練習(xí)：stty命令        161
6.10  練習(xí)：重溫客戶機-服務(wù)器        162
6.11  擴展閱讀        162
第7章  項目：令牌環(huán)        163
7.1  環(huán)形拓撲        163
7.2  環(huán)的形成        164
7.3  環(huán)的研究        169
7.4  簡單的通信        170
7.5  用令牌實現(xiàn)互斥        171
7.6  用投票實現(xiàn)互斥        172
7.7  匿名環(huán)中的領(lǐng)導(dǎo)者選舉        173
7.8  通信中使用的令牌環(huán)        174
7.9  應(yīng)用流水線技術(shù)的預(yù)處理器        176
7.10  并行環(huán)算法        177
7.10.1  圖像過濾        178
7.10.2  矩陣乘法        179
7.11  彈性環(huán)        180
7.12  擴展閱讀        181
第二部分  異步事件
第8章  信號        183
8.1  信號的基本概念        183
8.2  產(chǎn)生信號        184
8.3  對信號掩碼和信號集進行操作        187
8.4  捕捉與忽略信號—sigaction        192
8.5  等待信號—pause、sigsuspend和sigwait        197
8.5.1  pause函數(shù)        197
8.5.2  sigsuspend函數(shù)        198
8.5.3  sigwait函數(shù)        204
8.6  信號處理：錯誤和異步信號安全        205
8.7  用siglongjmp和sigsetjmp進行程序控制        207
8.8  用異步I/O編程        209
8.9  練習(xí)：轉(zhuǎn)儲統(tǒng)計        218
8.10  練習(xí)：同時操作慢速設(shè)備        218
8.11  擴展閱讀        219
第9章  時間和定時器        220
9.1  POSIX時間        220
9.1.1  用從Epoch開始的秒數(shù)來表示時間        220
9.1.2  顯示日期和時間        221
9.1.3  用struct timeval來表示時間        223
9.1.4  使用實時時鐘        225
9.1.5  實耗時間和處理器時間的對比        227
9.2  睡眠函數(shù)        230
9.3  POSIX:XSI間隔定時器        231
9.4  實時信號        235
9.5  POSIX:TMR間隔定時器        238
9.6  定時器漂移、超限和絕對時間        242
9.7  擴展閱讀        250
第10章  項目：虛擬定時器        251
10.1  項目概述        251
10.2  簡單的定時器        253
10.3  對五個定時器中的一個進行設(shè)置        254
10.3.1  virtualtimers對象        254
10.3.2  hardwaretimer對象        256
10.3.3  主程序的實現(xiàn)        257
10.3.4  用show來置入定時器代碼        257
10.4  使用多個定時器        262
10.4.1  設(shè)置多個定時器        263
10.4.2  用多個定時器進行測試        264
10.5  多定時器的健壯實現(xiàn)        266
10.6  POSIX:TMR 定時器的實現(xiàn)        268
10.7  mycron，一個小型的任務(wù)調(diào)度工具        269
10.8  擴展閱讀        269
第11章  項目：破解命令解釋程序        270
11.1  建造一個簡單的命令解釋程序        270
11.2  重定向        274
11.3  流水線        275
11.4  前臺的信號處理        278
11.5  進程組、會話和控制終端        283
11.5.1  進程組        283
11.5.2  會話        284
11.6  ush中的后臺進程        287
11.7  作業(yè)控制        293
11.8  ush的作業(yè)控制        295
11.8.1  一個作業(yè)列表對象        295
11.8.2  ush中的作業(yè)列表        296
11.8.3  ush中的作業(yè)控制        297
11.8.4  等待流水線時的進程行為        297
11.9  擴展閱讀        298
第三部分  并      發(fā)
第12章  POSIX線程        299
12.1  監(jiān)視多個文件描述符的方法        299
12.2  使用線程來監(jiān)視多個文件描述符        300
12.3  線程管理        302
12.3.1  用ID引用線程        303
12.3.2  創(chuàng)建一個線程        304
12.3.3  分離和連接        305
12.3.4  退出和取消        306
12.3.5  向線程中傳遞參數(shù)并將值返回        309
12.4  線程安全        315
12.5  用戶線程和內(nèi)核線程        316
12.6  線程的屬性        318
12.6.1  線程狀態(tài)        319
12.6.2  線程棧        320
12.6.3  線程調(diào)度        321
12.7  練習(xí)：并行文件拷貝        324
12.8  擴展閱讀        325
第13章  線程同步        326
13.1  POSIX同步函數(shù)        326
13.2  互斥鎖        326
13.2.1  創(chuàng)建并初始化一個互斥量        327
13.2.2  銷毀一個互斥量        328
13.2.3  對互斥量的鎖定和解鎖        329
13.2.4  保護不安全的庫函數(shù)        330
13.2.5  對標志符和全局值的同步        331
13.2.6  使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)成為線程安全的        335
13.3  最多一次和至少一次的執(zhí)行        336
13.4  條件變量        340
13.4.1  創(chuàng)建和銷毀條件變量        341
13.4.2  等待并通知條件變量        342
13.5  信號處理與線程        345
13.5.1  將信號定向到一個特定的線程中去        346
13.5.2  為線程屏蔽信號        346
13.5.3  為信號處理指定專用線程        347
13.6  讀者和寫者        349
13.7  strerror_r的實現(xiàn)        353
13.8  死鎖和其他比較麻煩的問題        354
13.9  練習(xí)：多個路障        355
13.10  擴展閱讀        356
第14章  臨界區(qū)和信號量        357
14.1  處理臨界區(qū)        357
14.2  信號量        359
14.3  POSIX:SEM 無名信號量        361
14.4  POSIX:SEM信號量操作        363
14.5  POSIX:SEM命名信號量        368
14.5.1  創(chuàng)建并打開命名信號量        368
14.5.2  關(guān)閉并刪除命名信號量        370
14.6  練習(xí)：許可證管理器        372
14.6.1  許可證對象        372
14.6.2  runsim主程序        373
14.6.3  對許可證管理器的擴展        373
14.7  擴展閱讀        373
第15章  POSIX IPC        374
15.1  POSIX:XSI進程間通信        374
15.1.1  標識并訪問IPC對象        374
15.1.2  從命令解釋程序中訪問POSIX:XSI IPC資源        375
15.2  POSIX:XSI信號量集        376
15.2.1  信號量集的創(chuàng)建        376
15.2.2  信號量集控制        378
15.2.3  POSIX信號量集操作        380
15.3  POSIX:XSI共享內(nèi)存        384
15.3.1  訪問一個共享的內(nèi)存段        385
15.3.2  共享內(nèi)存段的連接和分離        385
15.3.3  控制共享內(nèi)存        386
15.3.4  共享內(nèi)存實例        387
15.4  POSIX:XSI消息隊列        392
15.5  練習(xí)：POSIX無名信號量        398
15.6  練習(xí)：POSIX命名信號量        398
15.7  練習(xí)：用共享內(nèi)存實現(xiàn)管道        399
15.8  練習(xí)：用消息隊列實現(xiàn)管道        401
15.9  擴展閱讀        402
第16章  項目：生產(chǎn)者消費者同步        403
16.1  生產(chǎn)者-消費者問題        403
16.2  受互斥鎖保護的有限緩沖區(qū)        404
16.3  使用信號量的緩沖區(qū)實現(xiàn)        406
16.4  一個簡單的生產(chǎn)者-消費者問題        411
16.5  使用條件變量的有限緩沖區(qū)實現(xiàn)        414
16.6  帶有完成條件的緩沖區(qū)        414
16.7  并行文件拷貝        421
16.7.1  執(zhí)行并行文件拷貝的生產(chǎn)者        421
16.7.2  執(zhí)行并行文件拷貝的消費者        422
16.7.3  執(zhí)行并行文件拷貝的main程序        422
16.7.4  對并行文件拷貝的增強        422
16.8  線程化打印服務(wù)器        423
16.8.1  請求緩沖區(qū)        424
16.8.2  生產(chǎn)者線程        425
16.8.3  消費者線程        425
16.8.4  打印服務(wù)器        425
16.8.5  其他的增強功能        425
16.9  擴展閱讀        426
第17章  項目：非完全并行虛擬機        427
17.1  PVM的歷史、術(shù)語和結(jié)構(gòu)        427
17.2  非完全并行虛擬機        429
17.3  NTPVM項目概述        430
17.3.1  NEWTASK分組        432
17.3.2  DATA分組        432
17.3.3  DONE分組        433
17.4  調(diào)度程序的I/O和測試        433
17.4.1  用多個窗口進行測試        437
17.4.2  用遠程日志進行測試        439
17.5  沒有輸入的單任務(wù)        440
17.6  串行的任務(wù)        440
17.6.1  輸入線程        441
17.6.2  輸出線程        442
17.7  并發(fā)的任務(wù)        442
17.8  分組通信、廣播和路障        443
17.9  終止和信號        444
17.10  有序的消息傳遞        444
17.11  擴展閱讀        444
第四部分  通      信
第18章  面向連接的通信        445
18.1  客戶機-服務(wù)器模型        445
18.2  通信信道        446
18.3  面向連接的服務(wù)器策略        448
18.4  通用因特網(wǎng)通信接口        450
18.4.1  錯誤處理        452
18.4.2  讀和寫        452
18.5  不同服務(wù)器策略的UICI實現(xiàn)        452
18.6  UICI客戶機        455
18.7  UICI的套接字實現(xiàn)        459
18.7.1  socket函數(shù)        460
18.7.2  bind函數(shù)        460
18.7.3  listen函數(shù)        461
18.7.4  u_open的實現(xiàn)        462
18.7.5  accept函數(shù)        463
18.7.6  u_accept的實現(xiàn)        464
18.7.7  connect函數(shù)        465
18.7.8  u_connect的實現(xiàn)        466
18.8  主機名和IP地址        468
18.9  線程安全的UICI        475
18.10  練習(xí)：ping服務(wù)器        476
18.11  練習(xí)：音頻的傳輸        478
18.12  擴展閱讀        479
第19章  項目：WWW重定向        480
19.1  萬維網(wǎng)        480
19.2  統(tǒng)一資源定位符        481
19.3  HTTP入門        482
19.3.1  客戶請求        483
19.3.2  服務(wù)器響應(yīng)        483
19.3.3  HTTP消息交換        484
19.4  Web通信模式        485
19.4.1  隧道        486
19.4.2  代理        487
19.4.3  高速緩存和透明性        488
19.4.4  網(wǎng)關(guān)        489
19.5  單連接的通過型監(jiān)視器        490
19.6  隧道服務(wù)器的實現(xiàn)        492
19.7  用于測試的服務(wù)器驅(qū)動程序        493
19.8  HTTP首部的解析        494
19.9  簡單的代理服務(wù)器        495
19.10  代理監(jiān)視器        496
19.11  代理高速緩存        499
19.12  門戶網(wǎng)關(guān)        499
19.13  用于負載平衡的網(wǎng)關(guān)        500
19.14  事后的調(diào)查分析        500
19.14.1  線程和時序錯誤        501
19.14.2  未捕捉到的錯誤和錯誤的退出        501
19.14.3  書寫風(fēng)格和表示方法        502
19.14.4  拙劣的測試及結(jié)果的表示        502
19.14.5  編程錯誤和不好的風(fēng)格        503
19.15  擴展閱讀        504
第20章  無連接通信和多播        505
20.1  無連接通信入門        505
20.2  無連接通信的簡化接口        506
20.2.1  主機名和u_buf_t 結(jié)構(gòu)        507
20.2.2  UICI UDP 的各種返回錯誤值        508
20.2.3  UDP 緩沖區(qū)大小與UICI UDP        508
20.3  簡單-請求協(xié)議        508
20.4  請求-應(yīng)答協(xié)議        513
20.5  有超時和重試機制的請求-應(yīng)答協(xié)議        517
20.6  請求-應(yīng)答-確認協(xié)議        521
20.7  UICI UDP的實現(xiàn)        522
20.7.1  u_openudp的實現(xiàn)        522
20.7.2  sendto函數(shù)        523
20.7.3  u_sendto和u_sendtohost的實現(xiàn)        524
20.7.4  recvfrom函數(shù)        525
20.7.5  u_recvfrom和u_recvfromtimed的實現(xiàn)        526
20.7.6  主機名和u_buf_t        527
20.8  UDP和TCP的比較        528
20.9  多播        529
20.9.1  多播編址        530
20.9.2  u_join的實現(xiàn)        531
20.9.3  u_leave的實現(xiàn)        532
20.10  練習(xí): UDP 端口服務(wù)器        532
20.11  練習(xí): 無狀態(tài)文件服務(wù)器        533
20.12  擴展閱讀        535
第21章  項目：因特網(wǎng)音頻廣播        536
21.1  項目概述        536
21.2  音頻設(shè)備模擬        538
21.3  單節(jié)目和單接收者的UDP 實現(xiàn)        538
21.3.1    簡單實現(xiàn)        538
21.3.2  接收者如何終止        540
21.3.3  接收者進行緩沖以解決網(wǎng)絡(luò)延遲問題        541
21.3.4  接收者進行緩沖以解決亂序傳送的問題        542
21.4  多節(jié)目和多接收者的UDP 實現(xiàn)        545
21.4.1  多節(jié)目單接收者        545
21.4.2  多節(jié)目多接收者        546
21.5  音頻廣播的UDP 實現(xiàn)        546
21.6  音頻廣播的多播實現(xiàn)        547
21.7  TCP 實現(xiàn)的差異        548
21.7.1  單節(jié)目單接收者的TCP實現(xiàn)        548
21.7.2  多節(jié)目單接收者的TCP實現(xiàn)        549
21.7.3  音頻廣播的TCP 實現(xiàn)        549
21.8  通過瀏覽器接收流式音頻        551
21.8.1  使用瀏覽器助手程序        551
21.8.2  為Web服務(wù)器設(shè)置一個新的MIME類型        553
21.8.3  設(shè)置瀏覽器以支持新的MIME類型        553
21.8.4  創(chuàng)建Web頁面        553
21.8.5  使用預(yù)定義的MIME類型        553
21.9    擴展閱讀        554
第22章  項目：服務(wù)器性能        555
22.1  服務(wù)器性能的代價        555
22.2  服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)        555
22.3  項目概述        559
22.4  單客戶端驅(qū)動程序        559
22.4.1  處理一個連接        559
22.4.2  響應(yīng)編程        560
22.4.3  收集統(tǒng)計信息        560
22.4.4  對客戶端做測試        561
22.5  多客戶端驅(qū)動程序        561
22.6  實現(xiàn)每個請求一個線程和每個請求一個進程        563
22.7  多線程工作者池策略        564
22.8  使用有界緩沖的多線程工作者池        564
22.9  多進程工作者池        565
22.10  磁盤I/O的影響        565
22.11  性能研究        568
22.11.1  基線測量        568
22.11.2  波動性的根源        569
22.11.3  測量的各種錯誤        569
22.11.4  同步        571
22.11.5  很簡單的錯誤        572
22.11.6  該測量哪些項目        573
22.11.7  數(shù)據(jù)分析和表達        575
22.12  書寫報告        575
22.12.1  引言        575
22.12.2  設(shè)計、實現(xiàn)和測試        576
22.12.3  實驗        576
22.12.4  結(jié)果及分析        576
22.12.5  結(jié)論        577
22.12.6  參考文獻        577
22.13  擴展閱讀        577
附錄A  UNIX 基礎(chǔ)        578
附錄B  重啟庫        591
附錄C  UICI的實現(xiàn)        599
附錄D  日志函數(shù)        612
附錄E  POSIX擴展        626
參考文獻        628
程序索引        636
索引        639